特性関数と入力インピーダンスの関係

 反射係数を\(\Gamma \)とすると, \begin{eqnarray} \Gamma ^* (\omega ) &=& \frac{z_{in}^* (\omega) - 1}{z_{in}^* (\omega) + 1} \nonumber \\ &=& \frac{z_{in} (-\omega) - 1}{z_{in} (-\omega) + 1} = \Gamma (-\omega) \end{eqnarray} 所望の周波数応答\(|H(s)|^2\)は, \begin{eqnarray} |H(s)|^2 &=& 1 + |K(s)|^2 \nonumber \\ &=& 1+|\Gamma(s)|^2 |H(s)|^2 \end{eqnarray} 特性関数\(K(s)\)を \begin{gather} K(s)= H(s) \Gamma(s) \end{gather} とすると,反射係数\(\Gamma(s)\)は, \begin{gather} \Gamma(s) = \frac{K(s)}{H(s)} \\ \Gamma(-s) = \frac{K(-s)}{H(-s)} \end{gather} これより, \begin{eqnarray} |\Gamma | ^2 &=& \Gamma \Gamma ^* = \frac{K(s)}{H(s)} \frac{K(s)^*}{H(s)^*} \nonumber \\ &=& \Gamma (\omega ) \Gamma (-\omega ) = \frac{K(s)}{H(s)} \frac{K(-s)}{H(-s)} \ \ \ \mbox{(偶関数)} \end{eqnarray} よって, \begin{gather} H(s) H(s)^* = 1 + K(s) K(s)^* \nonumber \\ H(s) H(-s) = 1 + K(s) K(-s) \end{gather}  規格化入力インピーダンス\(z_{in}^+\)は,\(H \Gamma=K\)より, \begin{eqnarray} z_{in}^+ &=& \frac{1+\Gamma(s)}{1-\Gamma(s)} = \frac{H(s)}{H(s)} \cdot \frac{1+\Gamma(s)}{1-\Gamma(s)} \nonumber \\ &=& \frac{H(s) + K(s)}{H(s) - K(s)} \end{eqnarray} 特性関数\(K(s)\)を適切な関数で与え,回路で実現可能な関数\(H(s)\)を求めることができれば,\(\Gamma (s)\)がわかり,上式より規格化入力インピーダンスを表す式が得られる. \(K=-H \Gamma\)とすると,反射係数は\(-\Gamma\)となるので,規格化入力インピーダンスは次のようになり,双対的な回路が得られる(双対的な回路の反射係数は互いに逆相). \begin{gather} z_{in}^- = \frac{H(s) - K(s)}{H(s) + K(s)} = \frac{1}{z_{in}^+} = y_{in}^+ \end{gather}