Charaterictic Impedance   특성 임피던스, 특성 임피이던스

(2023-06-22)

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1. 특성 임피던스 (Charaterictic Impedance)

  ㅇ [전자기학/회로이론] 
     - 전송선로의 분포 매질 특성에 따라 `일정하게 정해지는` 저항량(量) [Ω]
        . 즉, 전송선로를 따라 진행하는 전압파,전류파동의 `분포 매질 특성이 반영된 진폭 比`

     - 회로 임피던스와는 다른 개념
        . 회로 임피던스는, 일반 저주파 회로(집중정수회로)에서 `공간적인 이동,방향 등의 개념이
          없이 오로지 시간적인 정현파 페이저전압,전류진폭 比`를 의미
        . 이와달리, 특성 임피던스는, 공간적인 개념도 포함시킴

     - 특성 임피던스 기호 및 단위
        . 기호는 Zo 이고, 단위는 Ω 를 사용함
           .. 파동성을 내포하나, 저항과 같은 단위를 쓰는 차원량

  ㅇ [물리학] 
     - (때론, 물리에서, 진공에서 의 `고유 임피던스`를 `특성 임피던스` 라고도 말함)
        . 진공에서의 빛 속도 c와 관련시킨 일정 불변의 기본 상수 값을 지칭
           .. Z = μ c = (4π x 10-7) x (299,792,458) ≒ 377 [Ω]


2. [참고사항]  관점에 따라 다른 명칭을 사용함 임피던스의 기본 정의                =>  임피던스 (Impedance)
  ㅇ 일반 저주파 회로에서                =>  회로 임피던스 (Circuit Impedance)
  ㅇ 전송선로에서                        =>  특성 임피던스 (Charaterictic Impedance)
  ㅇ 자유공간 상의 전자기파 임피던스     =>  전파 임피던스 (Wave Impedance)
  ㅇ 전자기파 매질 특성에 따른 임피던스  =>  고유 임피던스 (Intrinsic Impedance)


3. [전송선로]  특성 임피던스의 의미

  

  ㅇ 길이 방향에 무관하게, 임의 지점에서, 
     - 같은 위상속도로 진행하는 전류파 및 전압파의 관계(전압전류의 比)를 나타나며,
     - `위상방향성`을 갖음

  ㅇ 즉, 전송선로 상의 임피던스가, 
     - 길이 방향으로 `균일한 특성(동일한 단면적,재질)`을 보인다는 가정 하에서의,
     - 순시 임피던스(Instantaneous Impedance)

  ㅇ 분포 매질속성을 반영하며, 같은 속도로 진행하는 (즉, 위상속도 차이가 없음),
     - 전류파,전압파동이 겪는 저항성 성질


4. [전송선로]  특성 임피던스에 의한 전압파,전류파 표현 (페이저 표현)

   

  ㅇ 특성 임피던스의 정의 및 유도 ☞ 전송선로 방정식 참조


5. [전송선로]  손실 및 무손실 조건 하의 특성임피던스

  ㅇ 손실 있는 전송선로의 특성임피던스
     

  ㅇ 손실 없는 전송선로의 특성임피던스 (무손실, R=0, G=0)
     


6. [전송선로]  임피던스 정합

  ㅇ `소스 장비의 출력 임피던스`, `전송선로 특성 임피던스`, `부하 장비의 입력 임피던스` 
     셋 모두를 같게하면,
     - 최대 전력 전송이 가능
     - 부하쪽에서 소스로의 반사손실이 없게 됨

  ㅇ 일반적인 임피던스 정합 값 例)
     - 2선식 통신선로(전기통신 일반)의 특성 임피던스         : 600 [Ω]
     - RF,계측,안테나의 특성 임피던스                        :  50 [Ω]
     - 아날로그 영상(방송,비디오) 동축케이블의 특성 임피던스 :  75 [Ω]
     - 평행 피더라인(VHF TV 방송 수신을 위한 안테나 연결) 등 : 300Ω
     - 구내배선케이블의 특성 임피던스      : UTP  100 [Ω],  STP 120 또는 150 [Ω]

전송선로 공식(파라미터)
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임피던스
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