
【電】 coupled impedance
coupling
【計】 coupling
impedance
【計】 Z
【化】 electrical impedance; impedance
【醫】 impedance
耦合阻抗(Coupling Impedance)是電磁學與電路理論中的重要概念,指兩個或多個電路系統(如傳輸線、諧振腔、天線陣列等)因電磁場相互作用而産生的等效阻抗。其核心含義可拆解為:
耦合(Coupling)
指能量或信號通過電場、磁場或電磁場從一個系統傳遞到另一個系統的物理現象。常見耦合形式包括電容耦合(電場)、電感耦合(磁場)及輻射耦合(電磁波)。
阻抗(Impedance)
電路對交流電的阻礙作用,包含電阻(實部)和電抗(虛部),定義為電壓與電流的複數比($Z = R + jX$)。
耦合阻抗($Z_c$)
量化系統間相互影響的等效阻抗參數,反映一個電路在另一電路中感生的電壓或電流響應強度。其典型表達式為:
$$ Z_c = frac{V_2}{I_1} quad text{或} quad Z_c = jomega M $$
其中 $M$ 為互感系數,$omega$ 為角頻率。
能量傳遞效率
耦合阻抗決定系統間功率傳輸能力。例如在無線充電系統中,線圈間的耦合阻抗直接影響傳輸效率,需通過阻抗匹配優化設計。
信號完整性分析
在高速PCB設計中,相鄰導線的高頻耦合阻抗(如串擾阻抗)會引起信號失真。工程師需控制阻抗值以降低幹擾。
微波與射頻工程
波導、諧振腔的耦合阻抗($R/Q$ 值)是設計濾波器、天線饋電網絡的關鍵參數,影響器件帶寬與品質因數。
無量綱量,表征耦合強度:$k = frac{M}{sqrt{L_1 L_2}}$,與耦合阻抗直接相關($Z_c propto k$)。
為抑制耦合效應而引入的補償阻抗,常見于電源完整性設計。
系統闡述波導耦合阻抗模型與測量方法。
分析電路耦合阻抗對電磁幹擾(EMI)的影響機制。
規範同軸電纜耦合阻抗測試标準,确保通信系統可靠性。
耦合阻抗是電路系統中兩個或多個回路之間因電磁相互作用而産生的等效阻抗,反映了能量或信號在電路間傳遞時的阻礙作用。以下是詳細解釋:
耦合阻抗指在電磁耦合(如電感或電容耦合)作用下,一個電路對另一個電路呈現的等效阻抗。例如,在互感電路中,次級回路的電流通過互感作用會影響初級回路,這種效應可用反射阻抗(即耦合阻抗)描述。
電感耦合阻抗
由互感現象引起,公式通常與互感系數( M )、頻率( omega )相關,例如:
$$
Z_m = jomega M
$$
表示次級回路對初級回路的阻抗貢獻。
電容耦合阻抗
由分布電容形成,高頻信號因容抗(( Z_c = frac{1}{jomega C} ))較低更易通過,導緻電場幹擾傳遞。
公共阻抗耦合
多個電路共享同一導體(如地線)時,電流變化通過公共阻抗引發電壓波動,屬于傳導型耦合。
在電力系統中,高壓設備産生的電磁騷擾可通過耦合阻抗幹擾二次控制系統;在高速電路設計中,微帶線間的耦合阻抗需精确計算以避免信號串擾。
提示:如需具體公式推導或工程案例,可進一步結合高頻電路或電力系統教材深化學習。
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