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Impedanzformel für Koaxialkabel
Die charakteristische Impedanz ist nicht der physikalische Widerstand des Kabels, sondern die dynamische Impedanz, die ein durch das Kabel übertragenes Signal erfährt. Sie hängt von der Geometrie des Kabels und dem Isoliermaterial ab. Die Formel lautet:
| Variable | Bedeutung |
|---|---|
| \(Z_0\) | Charakteristische Impedanz in Ohm (\(\Omega\)) |
| \(D\) | Innendurchmesser des Außenleiters |
| \(D\) | Durchmesser des Innenleiters |
| \(\epsilon_r\) | Relative Permittivität (Dielektrizitätskonstante) des Isolators |
Hinweis: Die Formel basiert auf einer logarithmischen Funktion, wobei D und d die gleichen Einheiten haben müssen.
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Für genaue Ergebnisse müssen Sie den Innendurchmesser (d) des Leiters und den Innendurchmesser (D) der äußeren Abschirmung präzise messen . Siehe Abbildung unten:
Sie müssen außerdem die relative Permittivität (εᵣ) des Isoliermaterials des Kabels angeben. Hier ist eine Tabelle mit gängigen Werten:
| Material | Relative Permittivität |
|---|---|
| Luft | \(\epsilon_r = 1.0\) |
| Geschäumtes Polyethylen | \(\epsilon_r = 1.6\) |
| PTFE | \(\epsilon_r = 2.1\) |
| Polyethylen | \(\epsilon_r = 2.3\) |
| PVC | \(\epsilon_r = 3.0\) |
Gängige Koaxialkabeltypen und Impedanzen
Hier ist eine Tabelle gängiger Koaxialkabel mit ihrer Standardimpedanz und typischen Anwendungsbereichen:
| Kabeltyp | Impedanz | Gemeinsame Anwendung |
|---|---|---|
| RG-6 | \(75\ \Omega\) | Kabelfernsehen, Satellitenfernsehen |
| RG-58 | \(50\ \Omega\) | Amateurfunk, WLAN, HF-Testgeräte |
| RG-59 | \(75\ \Omega\) | Videoüberwachung per Video (CCTV), analoges Video |
| RG-213 | \(50\ \Omega\) | Hochleistungs-HF-Übertragung, Rundfunkkommunikation |
| LMR-400 | \(50\ \Omega\) | Drahtlose Kommunikation, GPS, Mobilfunknetze |
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
50 Ohm gelten als ideale Impedanz für Hochleistungs-HF-Anwendungen, da sie ein gutes Verhältnis zwischen Belastbarkeit und geringen Verlusten bieten. 75 Ohm gelten als ideal für die Übertragung von Videosignalen (wie Kabelfernsehen und Satellitenfernsehen), da sie die Signaldämpfung minimieren.
Der Widerstand ist der Widerstand, den Gleichstrom (DC) erfährt. Die Impedanz hingegen ist der Gesamtwiderstand von Wechselstromsignalen (AC) und umfasst sowohl den Widerstand als auch die Reaktanz (verursacht durch Kapazität und Induktivität). In einem Koaxialkabel ist die Impedanz eine Eigenschaft von Wechselstromsignalen, während der Widerstand eine Gleichstromeigenschaft des Kabels selbst ist.
Sind die Impedanzen von Quelle, Kabel und Last aufeinander abgestimmt, wird die Signalenergie mit maximaler Effizienz von der Quelle zur Last übertragen. Bei einer Fehlanpassung der Impedanz wird ein Teil der Signalenergie zur Quelle zurückreflektiert, was zu Signalverlusten (auch Rückflussdämpfung genannt) und stehenden Wellen führt.
