Prawidłowo – kluczowy skutek niedopasowania falowego na wejściu wzmacniacza to realne zmniejszenie poziomu mocy sygnału, który jest faktycznie wzmacniany. Jeśli impedancja źródła, linii i wejścia wzmacniacza nie są dopasowane (np. nie mamy typowego 75 Ω do 75 Ω w systemach TV/KATV albo 50 Ω do 50 Ω w systemach radiowych), część mocy odbija się od wejścia wzmacniacza z powrotem do źródła. To odbicie opisuje się współczynnikiem odbicia i współczynnikiem fali stojącej (SWR). Im gorsze dopasowanie, tym większy współczynnik SWR i tym mniej mocy dociera do rzeczywistego toru wzmocnienia. W praktyce oznacza to, że nawet świetny wzmacniacz o dużym zysku „widzi” na wejściu słabszy sygnał, niż mógłby. Efektem jest niższy poziom sygnału na wyjściu, co może prowadzić do gorszego stosunku SNR na dalszych etapach toru, mniejszego marginesu na zakłócenia i ogólnie mniej stabilnej pracy instalacji. W branżowych normach i dobrych praktykach projektowych (np. w systemach CATV zgodnie z EN 60728, w torach RF zgodnie z zaleceniami producentów modułów) bardzo mocno podkreśla się konieczność dopasowania impedancji, żeby właśnie nie tracić mocy i nie psuć bilansu energetycznego toru. Moim zdaniem to jest jedna z tych rzeczy, które na papierze wyglądają „teoretycznie”, ale w praktyce od razu widać na mierniku: podłączasz wzmacniacz z kiepskim dopasowaniem wejścia i od razu poziomy sygnałów są niższe niż wynikałoby to z katalogowego wzmocnienia. Dlatego w dobrze zaprojektowanych instalacjach stosuje się kable i urządzenia o tej samej impedancji znamionowej, a tam gdzie trzeba – tłumiki dopasowujące, odgałęźniki, dopasowane terminatory. Wszystko po to, żeby maksymalnie dużo mocy z anteny, konwertera czy modemu dotarło do wejścia wzmacniacza i zostało efektywnie wzmocnione, zamiast wracać jako fala odbita.
W tym pytaniu łatwo się złapać na skojarzeniach typu „niedopasowanie = same kłopoty ze zniekształceniami i szumami”, ale trzeba rozdzielić co jest bezpośrednią konsekwencją niedopasowania falowego, a co jest skutkiem pośrednim lub wręcz niezwiązanym. Niedopasowanie wejścia wzmacniacza względem źródła sygnału powoduje przede wszystkim odbicie części mocy. To odbicie opisuje się przez współczynnik odbicia i współczynnik fali stojącej SWR. Mniejsza część mocy dociera do aktywnego stopnia wejściowego, więc efektywnie sygnał, który wzmacniacz „widzi”, ma mniejszy poziom. Stąd bierze się obniżony poziom mocy sygnału na wyjściu, w stosunku do tego, co mielibyśmy przy dopasowaniu optymalnym. Część osób od razu myśli o zniekształceniach nieliniowych, np. CTB (Composite Triple Beat). Owszem, parametry nieliniowe wzmacniacza zależą od poziomu sygnału, ale niedopasowanie wejścia samo w sobie nie generuje dodatkowych produktów CTB, tylko zmienia warunki pracy. Co więcej, jeśli sygnał na wejściu jest mniejszy z powodu niedopasowania, to dla tego samego ustawienia wzmacniacza poziom zniekształceń CTB może nawet spaść, a nie wzrosnąć. Dlatego łączenie niedopasowania z „zwiększeniem zniekształceń CTB” jako głównym skutkiem jest po prostu błędnym uproszczeniem. Pojawia się też mylne przekonanie, że niedopasowanie „poprawia SWR”, czyli zmniejsza jego wartość. Jest dokładnie odwrotnie: im większe niedopasowanie impedancji, tym większy współczynnik SWR. W idealnym dopasowaniu SWR dąży do 1, a przy silnym niedopasowaniu rośnie nawet do bardzo dużych wartości. To jedna z podstaw miernictwa RF, którą widać od razu na analizatorze sieci czy prostym mierniku SWR. Jeśli chodzi o szumy własne wzmacniacza, ich poziom wynika głównie z konstrukcji układu, typu tranzystorów, prądu polaryzacji i ogólnego projektu. Niedopasowanie wejścia nie sprawia, że sam wzmacniacz „szumi bardziej”. To, co się zmienia, to stosunek sygnału do szumu na wyjściu: sygnał jest niższy, szum własny wzmacniacza pozostaje praktycznie taki sam, więc SNR się pogarsza. Łatwo to błędnie zinterpretować jako „zwiększenie poziomu szumów”, choć tak naprawdę zmienia się relacja sygnał/szum. Z mojego doświadczenia w serwisie instalacji kablowych i RTV właśnie to nieporozumienie jest bardzo częste – ludzie widzą gorszy obraz czy większy BER i od razu mówią, że „wzmacniacz bardziej szumi”, zamiast sprawdzić dopasowanie i poziomy sygnału. Podsumowując, niedopasowanie falowe na wejściu przede wszystkim obniża efektywną moc sygnału dostarczanego do wzmacniacza i zwiększa SWR. Zniekształcenia CTB i poziom szumów własnych nie są bezpośrednim skutkiem samego niedopasowania, tylko mogą się pośrednio zmieniać przez zmianę poziomu pracy układu. Dobre praktyki branżowe i normy instalacyjne bardzo jasno wskazują: najpierw zapewnij poprawne dopasowanie impedancji, a dopiero potem oceniaj zniekształcenia i szumy.