特性インピーダンス

特性インピーダンスとは、伝送線路の電圧と電流の比を表す物理量。また、波動インピーダンスのことも(電磁波の)特性インピーダンスという場合がある。本ページでは、伝送線路の特性インピーダンスについて扱う。

概要[編集]

特性インピーダンスは記号 $Z_{C}$ などで表すことが多く、単位はΩなどであり、インピーダンスと同じ次元を持つ。伝送線路を分布定数線路として考えることによって、特性インピーダンスを考える。具体的には以下のような物理量などを用いる。

$R, L, G, C$ は下図のように接続されていると考える。

ただし、 $Z_{2} = Z_{4} = R + j ω L, Y_{1} = Y_{3} = G + j ω C$ であり、図では2単位しか縦続接続されていないが実際には無数に縦続接続されていると考える。

以上を用いて、特性インピーダンスは

Z_{C} = \sqrt{\frac{R + j ω L}{G + j ω C}}

である。

特性インピーダンスは

Z_{C} = \sqrt{\frac{R + j ω L}{G + j ω C}}

と求まったが、さらに近似をする場合が多い。

(角)周波数が十分に高く $R ≪ ω L, G ≪ ω C$ となるときは

Z_{C} = \sqrt{\frac{L}{C}} (1 + j \frac{1}{2 ω} (\frac{G}{C} - \frac{R}{L}))

のように近似できる。

さらに、無損失回路や無損失とみなす場合つまり $R = 0, G = 0$ となるときは

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

となって、角周波数に依らない一定値になる。

規格化インピーダンスの基準量として特性インピーダンスを使うことが多い。

特性インピーダンスの逆数を特性アドミタンスといい、その単位はSなどであり、アドミタンスと同じ次元を持つ。