Калькулятор волнового сопротивления коаксиального кабеля

Полезный инструмент для расчета волнового сопротивления (импеданса) коаксиальных линий передачи (кабелей, фидеров и пр.).

Расчет

Входные данные:

Результаты:

Обзор

Коаксиальный кабель, наряду с симметричным двухпроводным кабелем, является наиболее распространенным типом линий передачи, используемой в радиосвязи. Данный калькулятор поможет вам рассчитать волновое сопротивление (импеданс) коаксиального кабеля с учетом его размеров. Он также предоставит временную задержку вносимую кабелем в сигнал, а также погонные емкость и индуктивность.

Примечание: внутренний диаметр экрана всегда больше диаметра внутреннего проводника.

Формулы

Волновое сопротивление (импеданс):

\[Z_{0} = \frac{60}{\sqrt{\epsilon_{r}}} ln \frac{D_{2}}{D_{1}}\]

где

• Z₀ – волновое сопротивление в омах (Ом);
• D₁ – диаметр внутреннего проводника в миллиметрах (мм);
• D₂ – внутренний диаметр экрана в миллиметрах (мм);
• ϵ_r – относительная диэлектрическая проницаемость изолирующего материала.

Время задержки:

\[t_з = 3,33 \cdot \sqrt{\epsilon_{r}}\]

где

• t_з – время задержки в наносекундах на метр (нс/м).

Погонная индуктивность:

\[L = \frac{\mu_0 \mu}{2\pi} ln \frac{D_{2}}{D_{1}}\]

где

• L – погонная индуктивность в генри на метр (Гн/м);
• μ₀ – магнитная постоянная, 1,25663706·10^-6 Гн/м;
• μ – относительная магнитная проницаемость изоляционного материала, которая во всех практически важных случаях близка к 1.

Погонная емкость:

\[C ={ 2 \pi \epsilon_0 \epsilon_r \over ln \frac{D_2}{D_1} }\]

где

• C – погонная емкость в фарадах на метр(Ф/м);
• ϵ₀ – электрическая постоянная, 8,85418781762039·10^-12 Ф/м.

Применение

Коаксиальный кабель является, пожалуй, наиболее широко используемым типом линии передачи. Он состоит из твердого центрального проводника, окруженного диэлектрическим материалом, обычно пластиковым изолятором, таким как фторопласт. Также возможно использование воздушного или газового диэлектрика, в котором центральный проводник удерживается на месте повторяющимися проставками. Над изолятором находится второй проводник, цилиндрическая оплетка или экран, выполненный из тонких проволок. Внешняя пластиковая оболочка защищает и изолирует оплетку.

Основным преимуществом коаксиального кабеля является то, что он полностью экранирован, поэтому внешний шум практически на него не влияет. Коаксиальные кабели – это не симметричные линии; ток в центральном проводнике привязан к экрану, который заземлен. Коаксиальные кабели обеспечивают значительную, но не полную защиту от шумовых помех и перекрестных помех, вызванных внешними сигналами из-за индуктивных и емкостных связей. Неэкранированные линии, напротив, могут принимать сигналы и перекрестные помехи и даже излучать энергию, что приводит к нежелательным потерям сигнала.

Волновое сопротивление (импеданс) коаксиальных кабелей необходимо знать, потому что для максимальной передачи мощности необходимо согласовывать импеданс кабеля с тем местом, к которому он подключен (будь то передатчик или антенна). Коаксиальные кабели обычно имеют более низкое волновое сопротивление по сравнению с симметричными линиями и дипольными антеннами. В этом случае для согласования между ними часто используется симметрирующий трансформатор (англ. «balun» от «balanced to unbalanced»).

Теги