To'lqin impedansi - Wave impedance - Wikipedia

The to'lqin impedansi ning elektromagnit to'lqin bo'ladi nisbat ning transvers tarkibiy qismlarining elektr va magnit maydonlari (transvers komponentlar tarqalish yo'nalishi bo'yicha to'g'ri burchak ostida). Transvers elektr-magnit uchun (TEM ) tekislik to'lqini bir hil orqali sayohat qilish o'rta, to'lqin impedansi hamma joyda muhitning ichki impedansiga teng. Xususan, bo'shliq bo'ylab harakatlanadigan tekislik to'lqini uchun to'lqin impedansi tengdir bo'sh joyning empedansi. Belgisi Z uni ifodalash uchun ishlatiladi va u birliklarida ifodalanadi ohm. Belgisi η (va boshqalar ) o'rniga ishlatilishi mumkin Z bilan chalkashmaslik uchun to'lqin impedansi uchun elektr impedansi.

Ta'rif

To'lqin impedansi tomonidan beriladi

${ displaystyle Z = {E_ {0} ^ {-} (x) over H_ {0} ^ {-} (x)}}$

qayerda ${ displaystyle E_ {0} ^ {-} (x)}$ elektr maydoni va ${ displaystyle H_ {0} ^ {-} (x)}$ magnit maydon, ichida fazor vakillik. Empedans, umuman olganda, a murakkab raqam.

Elektromagnit to'lqinning parametrlari va u o'tadigan muhit bo'yicha to'lqin empedansi quyidagicha beriladi

${ displaystyle Z = { sqrt {j omega mu over sigma + j omega varepsilon}}}$

qayerda m bo'ladi magnit o'tkazuvchanligi, ε bu (haqiqiy) elektr o'tkazuvchanligi va σ bo'ladi elektr o'tkazuvchanligi to'lqin orqali o'tadigan material (o'tkazuvchanlikning xayoliy tarkibiy qismiga mos keladigan omega). Tenglamada, j bo'ladi xayoliy birlik va ω bo'ladi burchak chastotasi to'lqinning Elektr impedansi singari, impedans chastotaning funktsiyasidir. Agar ideal bo'lsa dielektrik (bu erda o'tkazuvchanlik nolga teng), tenglama haqiqiy songa kamayadi

${ displaystyle Z = { sqrt { mu over varepsilon}}.}$

Bo'sh joyda

Yilda bo'sh joy tekislik to'lqinlarining to'lqin empedansi:

${ displaystyle Z_ {0} = { sqrt { frac { mu _ {0}} { varepsilon _ {0}}}}}$

(qayerda ε₀ bo'ladi ruxsat beruvchi doimiy bo'sh joyda va m₀ bo'ladi o'tkazuvchanlik doimiy bo'sh joyda) va:

${ displaystyle c_ {0} = { frac {1} { sqrt { mu _ {0} varepsilon _ {0}}}} = 299,792,458 { text {m / s}}}$ (tomonidan SI ning ta'rifi metr )

shuning uchun, chunki ${ displaystyle c_ {0}}$ va ${ displaystyle mu _ {0}}$ aniq, qiymati ${ displaystyle Z_ {0}}$ ohmda aniq:

${ displaystyle Z_ {0} = mu _ {0} c_ {0} = 4 pi times 10 ^ {- 7} { text {H / m}}} ​​ times 299.792.458 { text {m / s} } = 376.730313 ldots ~ Omega taxminan 120 pi ~ Omega}$

Cheksiz dielektrikda

In izotrop, bir hil dielektrik ahamiyatsiz magnit xususiyatlarga ega, ya'ni. ${ displaystyle mu = mu _ {0} = 4 pi times 10 ^ {- 7}}$ H / m va ${ displaystyle varepsilon = varepsilon _ {r} marta 8.854 marta 10 ^ {- 12}}$ F / m. Shunday qilib, mukammal dielektrikdagi to'lqin empedansining qiymati

${ displaystyle Z = { sqrt { mu over varepsilon}} = { sqrt { mu _ {0} over varepsilon _ {0} varepsilon _ {r}}} = {Z_ {0} over { sqrt { varepsilon}} _ {r}} taxminan {377 over { sqrt { varepsilon _ {r}}}} , Omega}$,

qayerda ${ displaystyle varepsilon _ {r}}$ nisbiy hisoblanadi dielektrik doimiyligi.

To'lqin qo'llanmasida

Har qanday kishi uchun to'lqin qo'llanmasi ichi bo'sh metall naycha shaklida (to'rtburchaklar yo'naltiruvchi, dumaloq yo'riqnoma yoki ikki qirrali yo'riqnoma kabi), harakatlanuvchi to'lqinning to'lqin impedansi chastotaga bog'liq ${ displaystyle f}$, lekin qo'llanma davomida bir xil bo'ladi. Transvers elektr uchun (TE ) to'lqin impedansining tarqalish usullari:^[1]

${ displaystyle Z = { frac {Z_ {0}} { sqrt {1- chap ({ frac {f_ {c}} {f}} right) ^ {2}}}} qquad { mbox {(TE rejimlari)}},}$

qayerda f_v rejimning kesilgan chastotasi va ko'ndalang magnit uchun (TM ) to'lqin impedansining tarqalish usullari:^[1]

${ displaystyle Z = Z_ {0} { sqrt {1- chap ({ frac {f_ {c}} {f}} right) ^ {2}}} qquad { mbox {(TM rejimlari) }}}$

Chiqib ketish joyidan yuqori (f > f_v), impedans haqiqiy (qarshilik) va to'lqin energiya olib boradi. Kesish ostida impedans xayoliy (reaktiv) va to'lqin mavjud eskirgan. Ushbu iboralar to'lqin qo'llanmasining devorlarida rezistorli yo'qotish ta'sirini e'tiborsiz qoldiradi. To'liq bir hil dielektrik muhit bilan to'ldirilgan to'lqin qo'llanmasi uchun shunga o'xshash iboralar qo'llaniladi, ammo muhitning to'lqin empedansi o'rnini bosadi Z₀. Dielektrikning mavjudligi, shuningdek, chiqib ketish chastotasini o'zgartiradi f_v.

Bir nechta dielektrik muhitni o'z ichiga olgan to'lqin o'tkazgichi yoki uzatish liniyasi uchun (masalan mikro chiziq ), to'lqin empedansi umuman chiziq kesmasi bo'yicha farq qiladi.

Shuningdek qarang

• Xarakterli impedans
• Empedans (ajralish)

Adabiyotlar

Ushbu maqola o'z ichiga oladijamoat mulki materiallari dan Umumiy xizmatlarni boshqarish hujjat: "1037C Federal standarti". (qo'llab-quvvatlash uchun MIL-STD-188 )