Factor de calidad en la coincidencia de antena / pregunta sobre el transceptor SX1261 LoRa

Hagámoslo más general y digamos que tiene la red de adaptación de impedancia entre dos dispositivos. Ahora, como ha dicho, si pudiera garantizar que tanto la entrada como la salida sean planas de 50 ohmios en todas las frecuencias, con reactancia = 0, entonces seguro que no necesita la red PI. Sin embargo, este casi nunca es el caso, y para maximizar la transferencia de energía entre dos circuitos, debe igualar la impedancia y, por lo tanto, necesita una red PI.

$$Z_1 = R_1+jX_1$$ $$Z_2 = R_2+jX_2$$

Lo que esto significa entonces es que necesita:

1. De alguna manera cancela la parte reactiva de las dos impedancias, dejando solo la parte resistiva:

   $$X_1 = -X_2$$

2. La parte resistiva debe ser la misma:

   $$R_1 = R_2$$

Esto se denomina en la literatura como "coincidencia conjugada".

Para su pregunta, es importante darse cuenta de que X_1, X_2 cambian con las frecuencias de maneras extrañas y maravillosas, por lo que eso implica que solo puede encontrar el punto 1 en un rango estrecho de frecuencias. Entonces, recuerde que la transferencia de potencia máxima siempre depende inevitablemente de la frecuencia y solo es posible en cierto rango de frecuencias.

Aquí es donde entra en juego el concepto de ancho de banda (por lo tanto, Q) de una red coincidente, ya que indica la eficacia con la que dicha red coincidente opera en una amplia gama de frecuencias.

Ahora usando tu propia fórmula:

$$Q=f/BW$$ El uso de una Q pequeña implica un gran ancho de banda, por lo tanto, generalmente, una operación de banda más ancha de la red de coincidencia. Entonces, podría preguntarse, ¿por qué no diseñar siempre para la Q más pequeña posible para maximizar el rango de frecuencia? Una respuesta es, si juegas un poco más con ecuaciones directas, aunque diseñar Q más pequeño te dará un mayor ancho de banda de coincidencia, al mismo tiempo notarás valores cada vez menos prácticos para los inductores y capacitores.

Para asegurarte de que no estoy mintiendo, prueba las afirmaciones anteriores con la calculadora que publicaste. Por ejemplo, use:

$$F=100 MHz$$ $$RS=50$$ $$XS=-9$$ $$RL=100$$ $$XL=3$$ $$Q= 1.01 \to\ 50$$ Ahora cambie el gráfico a "Real y complejo" y coloque el cursor en 100 MHz. Si la red coincidente funciona bien, lo ideal sería ver una impedancia que coincida con el punto 1 y el punto 2. (En este caso deberías leer alrededor de Real = 50, Imag = +9). El gráfico informa qué impedancia ve la fuente mirando la red PI + Carga.

EDITAR: Otras razones que determinan Q son:

1. La red PI también es claramente una red de filtrado. Por lo tanto, obtiene inherentemente alguna característica de filtrado de señal que puede (no) ser capaz de tolerar dependiendo de la Q que elija.

2. En la mayoría de las aplicaciones del mundo real, la Q de la red está especificada por la Q de los componentes imperfectos, especialmente el inductor.

EDIT 2: También pareces haber entendido mal la implicación en la hoja de datos. Al fabricante ciertamente le encantaría que ambos lados de la red PI fueran de 50 ohmios, pero esto, como expliqué, nunca será el caso. Por ejemplo, la antena podría estar diseñada para ser solo una buena combinación (y, por lo tanto, ¡absorbe e irradia potencia de RF!) a su frecuencia de funcionamiento y, por lo tanto, será una mala combinación con otras.