Impedance

Impedance je komplexní odpor, který se skládá ze dvou složek: První je složka reálná (opravdová, skutečná) a nazývá se rezistance. Budeme ji označovat písmenem R. Rezistance je ta část impedance, kde energie vykonává práci. Napětí i proud jsou přesně
ve fázi. Např. odpor umělé zátěže by měl mít čistou rezistanci (bezindukční, bezkapacitní) a veškerá energie se proměňuje v teplo. Rovněž vyzařovací odpor antény je rezistance (vyzařování je taky práce). Ale bohužel ztrátové odpory jsou taky rezistance, ztráta teplem
je taky práce.
Druhá složka je imaginární (zdánlivá, neskutečná nebo jalová), nazýva se reaktance a budeme ji označovat písmenem X.
Reaktance může být kladná potom je to induktance, nebo záporná bude kapacitance.
Zde však pozor! Kapacitancí je v angloamerické literatuře míněna kapacita což je samozřejmě něco zcela jiného. Kapacitu vyjadřujeme ve Faradech, kapacitanci v jalových Ohmech. Totéž platí pro induktanci. Aby nedošlo k omylům, je lépe tyto dva výrazy nepoužívat a nahradit je složeným výrazem reaktance kapacitní a reaktance induktivní.
Průchodem střídavého proudu reaktancí dochází k fázovému posuvu o čtvrt periody (90 stupňů). Napětí s proudem se tedy nikdy nepotkají ve stejném čase a žádná práce nemůže být vykonávána. U kapacitní reaktance se napětí opožďuje za proudem u induktivní reaktance se proud opožďuje za napětím. Kdo si to nemůže zapamatovat (jako já) použije známou mnemotechnickou pomůcku: "Cívka je jako dívka, napřed napětí, potom proud".
Pokud se kondenzátor nebo cívka průchodem proudu zahřívají, je to důkaz, že reaktance není čistá (obsahuje taky ztrátovou rezistanci). Potom ovšem fázový úhel nemůže být 90 stupňů, ale bude menší.
Zvláštní případ nastane když induktivní i kapacitní reaktance mají stejné hodnoty (ale samozřejmě opačná znaménka). Tento stav se nazývá rezonance. Kromě tohoto efektu (shodnosti reaktancí) nastanou v rezonanci ještě další dva efekty: fázový úhel bude roven nule a impedance dosáhne své maximální hodnoty v případě rezonance paralelní nebo minimální hodnoty u rezonance sériové. Zde je nutno podotknout jednu méně známou věc:
Toto vše platí pouze pro malé hodnoty činitele jakosti Q (do 10). Matematické vysvětlení tohoto jevu by zabralo několik stránek, proto jen stručně: Kromě jiných definicí činitele jakosti Q existuje i jedna vědecká, která praví že Q je poměr energie v obvodu akumulované k energii v obvodu ztracené za dobu jedné periody. A v tom je ten problém. U vysokého Q jsou ty poměry na začátku a konci periody lehce nelineární a zaváději přídavnou chybu.
To jsme ale trochu odbočili, vraťme se k našim "ancím".
Admitance je komplexní vodivost, je to vlastně převrácená hodnota impedance. Vyjadřuje se v jednotkách S (Siemens). Ale opět pozor na angloamerickou literaturu - tam se Siemens nepoužívá, místo toho mají jednotku Mho, což není nic jiného než Ohm napsaný pozpátku.
Admitance se opět skládá ze dvou složek - reálné konduktance a imaginární - susceptance.
Susceptance opět může být kapacitní a induktivní, ale pozor zde jsou znaménka opačně, kapacitní je kladná!
Možná se teď někdo zlobí, proč se učit převratné hodnoty, na všechny výpočty na anténách přeci musí stačit impedance. Ale později si ukážeme jak krásně se dají počítat přizpůsobovací obvody na dvojitém Smithově diagramu právě pomocí admitancí. Pozor, převrácená hodnota mezi impedancí a admitancí platí pouze pro reálnou složku. Např. 50 ohm = 20 mS. Ale impedance komplexní např. 50 + J20 ohm odpovídá komplexní admitanci 17.3 - J7 mS a to už nemá s převrácenou hodnotou nic společného!
Na závěr záludná otázka: Jsou reaktance a rezistance kmitočtově závislé?
Reaktance jednoznačně ano. Kapacitní reaktance se bude se vzrůstajícím kmitočtem snižovat, induktivní zvyšovat. Susceptance opačně (proto ta změna znaménka).
U rezistance to tak jednoznačné není. Klasická rezistance (ohmický odpor) je frekvenčně nezávislá. Ale rezistance jako vyzařovací odpor antény se bude s kmitočtem měnit, protože se bude měnit vlnová délka vzhledem k mechanickým rozměrům zářiče.