Charakteristická impedance

Technology

12 hours ago

Author

Albert Flores

Charakteristická impedance je fyzikální veličina, která popisuje vlastnosti šíření elektromagnetických vln v prostředí. Jedná se o poměr mezi elektrickým a magnetickým polem vlny. Charakteristická impedance závisí na vlastnostech prostředí, ve kterém se vlna šíří, jako je například permitivita a permeabilita tohoto prostředí. Význam charakteristické impedance spočívá v tom, že umožňuje popsat, jak se elektromagnetická vlna šíří a jaká je reakce na rozhraní dvou různých prostředí. Charakteristická impedance je také důležitá při návrhu a analýze vodivých linek, jako jsou například kabely nebo antény. V článku jsou popsány základní vlastnosti charakteristické impedance, její výpočet a využití v praxi.

znázornění přenosového vedení. Charakteristická nebo vlnová impedance patří spolu s konstantou šíření mezi provozní parametry charakterizující homogenní vedení a jsou označovány jako sekundární parametry vedení.

Výpočet

Schematická reprezentace elementární části přenosového vedení. +more Charakteristická impedance vedení se označuje:Z_0 nebo Z_v a vypočte se dle vztahu:.

:Z_0=\sqrt{\frac{R+j\omega L}{G+j\omega C}}, kde: :R je rezistence na jednotku délky, :L je indukčnost na jednotku délky, :G je vodivost na jednotku délky, :C je kapacita vedení na jednotku délky, :j je imaginární jednotka, a :\omega je úhlová frekvence (\omega = 2 \pi f). Pro bezeztrátové vedení platí, že R a G jsou rovny 0 a rovnice pro charakteristickou (vlnovou) impedanci se redukuje na tvar:

:Z_0 = \sqrt{\frac{L}{C}}

Vlastnosti

right	Příklady
Typ vedení	{Z_0} \left [ \Omega \right ]
Nadzemní elektrické vedení	400
CAN	120
Cat5	100
HDMI	95
USB	90
VGA	75
Koaxiální kabel	50 / 75
Podzemní elektrické vedení	40

Pokud je vedení zakončeno impedancí shodnou s impedancí Z_0, je veškerá energie přenášená vedením spotřebována v ukončovací impedanci a nedochází k odrazům. Pak hovoříme o impedančním přizpůsobení zátěže, kdy se přenáší ze zdroje do zátěže maximální výkon, označovaný jako přirozený výkon vedení, jehož velikost je dána:

P_P = \frac{{U_N}^2}{Z_0}.

Pokud je ukončovací impedance odlišná, část energie je v ní spotřebována a část se ve formě odražené vlny vrací zpět ke zdroji.