Impedanssi

Yleisesti

Impedanssi on erityisesti siirtolinjoille määritetty ominaisuus, joka kertoo sähkökentän ja magneettikentän voimakkuuksien suhteen niiden edetessä siirtolinjalla:

Magneettikentän mitta on: $Ampeeri/metri$

Sähkökentän mitta on: $Voltti/metri$

Lasketaan näiden suhde:

${\frac {\frac {V}{m}}{\frac {A}{m}}}={\frac {V}{m}}\cdot {\frac {m}{A}}={\frac {V}{A}}=\Omega$

Impedanssin mittayksikkö on näin Ohmi.

Impedanssi ei ole häviöllinen, eli 50 Ohmin kaapeliin syötetty RF-teho ei hupene huomattavalla vauhdilla kaapelin sisuksiin, vaan kulkee sen läpi.

Syvällisemmin

Koskapa virrat ja jännitteet riippuvat kaapelin induktiivisesta ja kapasitiivisesta reaktanssista, kaapelin ominaisimpedanssin kaava voidaan kirjoittaa myös muotoon:

$Z_{0}={\sqrt {\frac {R+j\omega L}{G+j\omega C}}}$

missä:

• R = johtimen sarjavastus pituusyksikköä kohden
• G = "shunt conductance" $\Omega ^{-1}$ per pituusyksikkö
• j symboli joka kertoo termin olevan vaihekulmaltaan +90° (imaginaariluku)
• $\omega =2\pi f\,$ = kulmataajuus (radiaaneina)
• L = Kaapelin induktanssi pituusyksikköä kohden
• C = Kaapelin kapasitanssi pituusyksikköä kohden

Kaapelieristeissä tavallisesti käytetyille materiaaleille G on niin pieni, että se voidaan jättää huomiotta verrattuna "$\omega C\,$"-termiin. Matalilla taajuuksilla "$\omega L\,$"-termi on niin pieni verrattuna R:ään, että se voidaan jättää huomiotta. Niinpä matalilla taajuuksilla seuraavaa kaavaa voidaan käyttää:

$Z_{0}={\sqrt {\frac {R}{j\omega L}}}$

Jos kapasitanssi ei muutu taajuuden funktiona, silloin $Z_{0}$ muuttuu kääntäen verrannollisesti taajuuden neliöjuuren suhteessa ja sillä on vaihekulma joka on -45° lähellä tasavirtaa ja lähestyy nollaa taajuuden noustessa. Polyvinyylikloridi ja kumi vähentävät hieman kapasitanssiaan taajuuden noustessa, kun polyeteeni, polypropyleeni ja Teflon® eivät muutu merkittävästi.

Kun taajuus kasvaa kylliksi, kaksi $\omega \,$:n sisältävää termiä kasvaa niin suuriksi että R ja G voidaan jättää huomiotta ja syntyvä kaava on:

$Z_{0}={\sqrt {\frac {j\omega L}{j\omega C}}}$

joka voidaan sieventää muotoon:

$Z_{0}={\sqrt {\frac {L}{C}}}$

Muuta katsottavaa

Impedanssin serkkuja ovat:

• Resistanssi
• Reaktanssi

Muita katsottavia:

• Koaksiaali
• Kaapelihäviöt
• mikroliuskarakenne