Calcolatore
Formula dell'Impedenza del Cavo Coassiale
L'impedenza caratteristica non è la resistenza fisica del cavo, ma l'impedenza dinamica incontrata da un segnale che lo attraversa. Dipende dalla geometria del cavo e dal materiale isolante. La formula è:
| Variabile | Significato |
|---|---|
| \(Z_0\) | Impedenza caratteristica, in Ohm (\(\Omega\)) |
| \(D\) | Diametro interno del conduttore esterno |
| \(d\) | Diametro del conduttore interno |
| \(\epsilon_r\) | Permittività relativa (costante dielettrica) dell'isolante |
Nota: La formula si basa su una funzione logaritmica dove D e d devono essere espressi nelle stesse unità di misura.
Come usare il calcolatore - Guida Passo-Passo
Per risultati precisi, è necessario misurare accuratamente il diametro del conduttore interno (d) e il diametro interno della schermatura esterna (D). Fare riferimento al diagramma sottostante:
È inoltre necessario inserire la permittività relativa (εᵣ) del materiale isolante del cavo. Ecco una tabella dei valori comuni:
| Materiale | Permittività Relativa |
|---|---|
| Aria | \(\epsilon_r = 1.0\) |
| Polietilene Espanso | \(\epsilon_r = 1.6\) |
| PTFE | \(\epsilon_r = 2.1\) |
| Polietilene | \(\epsilon_r = 2.3\) |
| PVC | \(\epsilon_r = 3.0\) |
Tipi di Cavi Coassiali Comuni e Impedenze
Ecco una tabella dei cavi coassiali più comuni con la loro impedenza standard e le applicazioni tipiche:
| Tipo di Cavo | Impedenza | Applicazione Comune |
|---|---|---|
| RG-6 | \(75\ \Omega\) | TV via cavo, TV satellitare |
| RG-58 | \(50\ \Omega\) | Radioamatori, WiFi, Apparecchiature di test RF |
| RG-59 | \(75\ \Omega\) | Videosorveglianza CCTV, Video analogico |
| RG-213 | \(50\ \Omega\) | Trasmissione RF ad alta potenza, Comunicazioni broadcast |
| LMR-400 | \(50\ \Omega\) | Comunicazioni wireless, GPS, Reti cellulari |
Domande Frequenti (FAQ)
I 50 Ohm sono considerati l'impedenza ideale per le applicazioni RF ad alta potenza, poiché forniscono un buon equilibrio tra capacità di gestione della potenza e basse perdite. I 75 Ohm sono considerati ideali per la trasmissione di segnali video (come CATV e satellite) perché riducono al minimo l'attenuazione del segnale.
La resistenza è l'opposizione incontrata dalla corrente continua (DC). L'impedenza, invece, è l'opposizione totale ai segnali in corrente alternata (AC), che include sia la resistenza che la reattanza (causata da capacità e induttanza). In un cavo coassiale, l'impedenza è una proprietà dei segnali AC, mentre la resistenza è una proprietà DC del cavo stesso.
Quando l'impedenza della sorgente, del cavo e del carico sono adattate, l'energia del segnale viene trasferita dalla sorgente al carico con la massima efficienza. Se c'è un disadattamento di impedenza, parte dell'energia del segnale verrà riflessa verso la sorgente, causando una perdita di segnale (nota anche come return loss) e onde stazionarie.
Calcolo dell'impedenza coassiale da geometria e dielettrico
Un calcolatore coassiale stima l'impedenza caratteristica di una linea TEM ideale e uniforme dalla geometria e dalla permittività relativa; non calcola la comune resistenza in corrente continua. Con diametro esterno d del conduttore centrale, diametro interno D dello schermo e dielettrico omogeneo, una relazione senza perdite è Z0 = 60 / √εr × ln(D/d). I diametri devono usare la stessa unità, D deve superare d e εr deve rappresentare materiale e frequenza. Il cavo reale varia per schiuma, trefoli, forma dello schermo, placcatura, eccentricità, perdite, connettori e tolleranze.
- Assegnazione dei diametri coassiali: inserire l'esterno del conduttore centrale e l'interno dello schermo, non guaina o esterno dello schermo.
- Rapporto geometrico senza unità: convertire entrambe le misure prima di
D/de rifiutare zero, negativi o valori invertiti. - Scelta della permittività dielettrica: usare il valore relativo effettivo per materiale solido, espanso o misto alla frequenza e temperatura.
- Applicabilità del modello TEM: considerare l'equazione una stima uniforme, non un modello di transizioni, connettori, schermi danneggiati o modi superiori.
- Controllo con misura d'impedenza: confrontare con tolleranza del produttore o TDR calibrato e studiare le discontinuità separatamente.
