
【电】 coupled impedance
coupling
【计】 coupling
impedance
【计】 Z
【化】 electrical impedance; impedance
【医】 impedance
耦合阻抗(Coupling Impedance)是电磁学与电路理论中的重要概念,指两个或多个电路系统(如传输线、谐振腔、天线阵列等)因电磁场相互作用而产生的等效阻抗。其核心含义可拆解为:
耦合(Coupling)
指能量或信号通过电场、磁场或电磁场从一个系统传递到另一个系统的物理现象。常见耦合形式包括电容耦合(电场)、电感耦合(磁场)及辐射耦合(电磁波)。
阻抗(Impedance)
电路对交流电的阻碍作用,包含电阻(实部)和电抗(虚部),定义为电压与电流的复数比($Z = R + jX$)。
耦合阻抗($Z_c$)
量化系统间相互影响的等效阻抗参数,反映一个电路在另一电路中感生的电压或电流响应强度。其典型表达式为:
$$ Z_c = frac{V_2}{I_1} quad text{或} quad Z_c = jomega M $$
其中 $M$ 为互感系数,$omega$ 为角频率。
能量传递效率
耦合阻抗决定系统间功率传输能力。例如在无线充电系统中,线圈间的耦合阻抗直接影响传输效率,需通过阻抗匹配优化设计。
信号完整性分析
在高速PCB设计中,相邻导线的高频耦合阻抗(如串扰阻抗)会引起信号失真。工程师需控制阻抗值以降低干扰。
微波与射频工程
波导、谐振腔的耦合阻抗($R/Q$ 值)是设计滤波器、天线馈电网络的关键参数,影响器件带宽与品质因数。
无量纲量,表征耦合强度:$k = frac{M}{sqrt{L_1 L_2}}$,与耦合阻抗直接相关($Z_c propto k$)。
为抑制耦合效应而引入的补偿阻抗,常见于电源完整性设计。
系统阐述波导耦合阻抗模型与测量方法。
分析电路耦合阻抗对电磁干扰(EMI)的影响机制。
规范同轴电缆耦合阻抗测试标准,确保通信系统可靠性。
耦合阻抗是电路系统中两个或多个回路之间因电磁相互作用而产生的等效阻抗,反映了能量或信号在电路间传递时的阻碍作用。以下是详细解释:
耦合阻抗指在电磁耦合(如电感或电容耦合)作用下,一个电路对另一个电路呈现的等效阻抗。例如,在互感电路中,次级回路的电流通过互感作用会影响初级回路,这种效应可用反射阻抗(即耦合阻抗)描述。
电感耦合阻抗
由互感现象引起,公式通常与互感系数( M )、频率( omega )相关,例如:
$$
Z_m = jomega M
$$
表示次级回路对初级回路的阻抗贡献。
电容耦合阻抗
由分布电容形成,高频信号因容抗(( Z_c = frac{1}{jomega C} ))较低更易通过,导致电场干扰传递。
公共阻抗耦合
多个电路共享同一导体(如地线)时,电流变化通过公共阻抗引发电压波动,属于传导型耦合。
在电力系统中,高压设备产生的电磁骚扰可通过耦合阻抗干扰二次控制系统;在高速电路设计中,微带线间的耦合阻抗需精确计算以避免信号串扰。
提示:如需具体公式推导或工程案例,可进一步结合高频电路或电力系统教材深化学习。
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