Derivación de la impedancia característica?

Parto de la ecuación del telegrafista: d V ( z ) d z = ( R + j ω L ) I ( z ) , dónde V ( z ) y I ( z ) son los fasores de tensión y corriente respectivamente, en el modelo de línea de transmisión. R y L son la resistencia por unidad de longitud y la inductancia por unidad de longitud, respectivamente.

La solución a la ecuación de onda. d 2 V ( z ) d z 2 γ 2 V ( z ) = 0 dónde γ = ( R + j ω L ) ( GRAMO + j ω C ) tiene la forma V ( z ) = V o + mi γ z + V o mi γ z . GRAMO y C son respectivamente la conductancia por unidad de longitud y la capacitancia por unidad de longitud de la línea de transmisión.

De la ecuación del telegrafista obtenemos: d V ( z ) d z = γ V o + mi γ z γ V o mi γ z = γ ( V o + mi γ z V o mi γ z ) = ( R + j ω L ) I ( z )

I ( z ) = γ R + j ω L ( V o + mi γ z V o mi γ z )

... y estoy atrapado aquí.

Dada esa impedancia característica V o + I o + = Z o = V o I o , como llego Z o = R + j ω L γ = R + j ω L GRAMO + j ω C ?

no estoy seguro de cómo llegar Z o de V o + mi γ z + V o mi γ z I ( z ) = V o + mi γ z V o mi γ z I o + mi γ z + I o mi γ z

Respuestas (2)

Esta parece la forma matemática más simple de derivar la impedancia característica. Considere un "bulto" de línea de transmisión conectado a la continuación de esa línea de transmisión ( Z 0 ): -

ingrese la descripción de la imagen aquí

  • R es la resistencia en serie del cable para una longitud dada
  • L es la inductancia en serie del cable para una longitud dada
  • G es la conductancia paralela del cable para una longitud dada
  • C es la capacitancia paralela del cable para una longitud dada
  • Z 0 a la derecha está la continuación del cable

Por lo tanto, la impedancia mirando hacia la izquierda es: -

Z 0 = R + j ω L + Z 0 | | 1 GRAMO + j ω C

= R + j ω L + Z 0 GRAMO + j ω C Z 0 + 1 GRAMO + j ω C

= R + j ω L + Z 0 1 + Z 0 ( GRAMO + j ω C )

Z 0 [ 1 + Z 0 ( GRAMO + j ω C ) ] = [ R + j ω L ] [ 1 + Z 0 ( GRAMO + j ω C ) ] + Z 0

Z 0 + Z 0 2 ( GRAMO + j ω C ) = R + j ω L + Z 0 [ ( R + j ω L ) ( GRAMO + j ω C ) ] + Z 0

Z 0 2 ( GRAMO + j ω C ) = R + j ω L + Z 0 [ ( R + j ω L ) ( GRAMO + j ω C ) ]

Lo importante a continuación es reconocer que ( R + j ω L ) ( GRAMO + j ω C ) es insignificante ya que el "bulto" se acerca a la longitud cero y nos queda: -

Z 0 2 ( GRAMO + j ω C ) = R + j ω L

por eso

Z 0 = R + j ω L GRAMO + j ω C

Es muy fácil. primero pones I ( z ) = I 0 + mi y z + I 0 mi y z un entonces sustituto V 0 + = I 0 + Z 0 y V 0 = I 0 Z 0 en la ecuación donde te quedaste atascado.