La impedancia de onda de una onda electromagnética es la relación de los componentes transversales de los campos eléctrico y magnético (los componentes transversales son los que están en ángulo recto con la dirección de propagación). Para una onda plana transversal-eléctrico-magnética ( TEM ) que viaja a través de un medio homogéneo , la impedancia de onda es en todas partes igual a la impedancia intrínseca del medio. En particular, para una onda plana que viaja a través del espacio vacío, la impedancia de onda es igual a la impedancia del espacio libre . El símbolo Z se utiliza para representarlo y se expresa en unidades deohmios . Se puede usar el símbolo η ( eta ) en lugar de Z para la impedancia de onda para evitar confusión con la impedancia eléctrica .
Definición
La impedancia de onda viene dada por
dónde es el campo eléctrico y es el campo magnético, en representación fasorial . La impedancia es, en general, un número complejo .
En términos de los parámetros de una onda electromagnética y el medio a través del cual viaja, la impedancia de onda viene dada por
donde μ es la permeabilidad magnética , ε es la permitividad eléctrica (real) y σ es la conductividad eléctrica del material a través del cual viaja la onda (correspondiente al componente imaginario de la permitividad multiplicado por omega). En la ecuación, j es la unidad imaginaria y ω es la frecuencia angular de la onda. Al igual que ocurre con la impedancia eléctrica, la impedancia es función de la frecuencia. En el caso de un dieléctrico ideal (donde la conductividad es cero), la ecuación se reduce al número real
En el espacio libre
En el espacio libre, la impedancia de onda de las ondas planas es:
(donde ε 0 es la constante de permitividad en el espacio libre y μ 0 es la constante de permeabilidad en el espacio libre). Ahora, desde
- .
Por tanto, el valor depende esencialmente de . Hasta el 20 de mayo de 2019 ,, por eso
- .
El valor actualmente aceptado de es
- .
En un dieléctrico ilimitado
En un dieléctrico isotrópico , homogéneo con propiedades magnéticas despreciables, es decir H / my F / m. Entonces, el valor de la impedancia de onda en un dieléctrico perfecto es
- ,
dónde es la constante dieléctrica relativa .
En una guía de ondas
Para cualquier guía de ondas en forma de tubo metálico hueco (como una guía rectangular, una guía circular o una guía de doble cresta), la impedancia de onda de una onda viajera depende de la frecuencia, pero es el mismo en toda la guía. Para los modos de propagación eléctricos transversales ( TE ), la impedancia de onda es: [1]
donde f c es la frecuencia de corte del modo, y para los modos de propagación magnéticos transversales ( TM ), la impedancia de onda es: [1]
Por encima del límite ( f > f c ), la impedancia es real (resistiva) y la onda transporta energía. Por debajo del punto de corte, la impedancia es imaginaria (reactiva) y la onda es evanescente . Estas expresiones ignoran el efecto de la pérdida resistiva en las paredes de la guía de ondas. Para una guía de ondas completamente llena con un medio dieléctrico homogéneo, se aplican expresiones similares, pero con la impedancia de onda del medio reemplazando Z 0 . La presencia del dieléctrico también modifica la frecuencia de corte f c .
Para una guía de ondas o línea de transmisión que contiene más de un tipo de medio dieléctrico (como microcinta ), la impedancia de onda variará en general a lo largo de la sección transversal de la línea.
Ver también
Referencias
Este artículo incorpora material de dominio público del documento de la Administración de Servicios Generales : "Norma Federal 1037C" .(en apoyo de MIL-STD-188 )