Калькулятор
Формула волнового сопротивления коаксиального кабеля
Волновое сопротивление — это не физическое сопротивление кабеля постоянному току, а динамическое сопротивление, встречаемое сигналом при прохождении через него. Оно зависит от геометрии кабеля и изоляционного материала. Формула:
| Переменная | Значение |
|---|---|
| \(Z_0\) | Волновое сопротивление, в Омах (\(\Omega\)) |
| \(D\) | Внутренний диаметр внешнего проводника |
| \(d\) | Диаметр внутреннего проводника |
| \(\epsilon_r\) | Относительная диэлектрическая проницаемость изолятора |
Примечание: Формула основана на логарифмической функции, поэтому D и d должны быть указаны в одних и тех же единицах измерения.
Как пользоваться калькулятором — пошаговое руководство
Для получения точных результатов необходимо точно измерить диаметр внутреннего проводника (d) и внутренний диаметр внешнего экрана (D). См. схему ниже:
Также необходимо ввести относительную диэлектрическую проницаемость (εᵣ) изоляционного материала. Вот таблица распространенных значений:
| Материал | Диэлектрическая проницаемость |
|---|---|
| Воздух | \(\epsilon_r = 1.0\) |
| Вспененный полиэтилен | \(\epsilon_r = 1.6\) |
| PTFE (Тефлон) | \(\epsilon_r = 2.1\) |
| Полиэтилен | \(\epsilon_r = 2.3\) |
| ПВХ (PVC) | \(\epsilon_r = 3.0\) |
Типы коаксиальных кабелей и их сопротивление
Таблица распространенных коаксиальных кабелей со стандартным сопротивлением и типичным применением:
| Тип кабеля | Сопротивление | Типичное применение |
|---|---|---|
| RG-6 | \(75\ \Omega\) | Кабельное и спутниковое ТВ |
| RG-58 | \(50\ \Omega\) | Радиосвязь, WiFi, ВЧ-оборудование |
| RG-59 | \(75\ \Omega\) | Видеонаблюдение CCTV, аналоговое видео |
| RG-213 | \(50\ \Omega\) | Мощные ВЧ-передатчики, вещание |
| LMR-400 | \(50\ \Omega\) | Беспроводная связь, GPS, сотовые сети |
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
50 Ом считается идеальным для мощных ВЧ-приложений, так как обеспечивает баланс между пропускной способностью мощности и низкими потерями. 75 Ом идеально подходит для видеосигналов (ТВ), так как минимизирует затухание сигнала.
Активное сопротивление — это противодействие постоянному току (DC). Волновое сопротивление — это общее противодействие сигналам переменного тока (AC), которое включает в себя как активное, так и реактивное сопротивление. В кабеле волновое сопротивление является свойством для AC сигналов.
Когда импеданс источника, кабеля и нагрузки совпадает, энергия сигнала передается с максимальной эффективностью. При рассогласовании часть энергии отражается обратно к источнику, что приводит к потерям сигнала и возникновению стоячих волн.
Расчёт импеданса коаксиала по геометрии и диэлектрику
Калькулятор коаксиала оценивает волновое сопротивление идеальной однородной TEM-линии по геометрии и относительной проницаемости, а не обычное сопротивление постоянному току. Для внешнего диаметра центрального проводника d, внутреннего диаметра экрана D и однородного диэлектрика часто применяют соотношение без потерь Z0 = 60 / √εr × ln(D/d). Оба диаметра должны иметь одну единицу, D должен быть больше d, а εr соответствовать материалу и частоте. Реальный кабель отличается из-за пены, многопроволочной жилы, формы экрана, покрытия, эксцентриситета, потерь, разъёмов и производственных допусков.
- Назначение диаметров коаксиала: вводите наружный диаметр центральной жилы и внутренний диаметр экрана, не оболочку или наружную сторону экрана.
- Безразмерное отношение геометрии: приведите размеры к одной единице перед
D/dи отвергайте нулевые, отрицательные или обратные значения. - Выбор проницаемости диэлектрика: используйте эффективную относительную величину для сплошного, вспененного или смешанного материала при нужной частоте.
- Применимость модели TEM: считайте формулу оценкой однородной линии, а не переходов, разъёмов, повреждений экрана или высших мод.
- Проверка измерением импеданса: сравните результат с допуском изготовителя или калиброванным TDR, отдельно оценивая неоднородности.
