Vlnová impedance

Jedním z mnoha parametrů týkajících se koncentrického kabelu je jeho vlnová impedance. Jde o druh elektrického odporu vyjádřený v Ω (ohmech). Impedance je komplexní veličina a popisuje vztah napětí k proudu v libovolném místě kabelu, když se nevyskytuje žádný odraz a kabel samotný je ve stavu úplného přizpůsobení. To znamená, že vlnová impedance kabelu by se měla rovnat výstupní impedanci vysílače a vstupní přijímače. Stejně důležité je také uzpůsobení konektorů, které jsou také dostupné v různých impedancích.

Existují koncentrické kabely s různými vlnovými impedancemi pro různá použití. Níže se nachází krátká charakteristika kabelu s nejčastějšími hodnotami, tedy 75 Ω a 50 Ω. Všechny ostatní mají spíše specializované použití (např. sondy měřících přístrojů) a nesetkáváme se s nimi každý den.

Koncentrické kabele s impedancí 75 Ω – používané především v televizní technice, také v průmyslové televizi. Používány jako anténní kabely ve všech systémech příjmu televize. Oblíbené koncentrické kabely s vlnovou impedancí 75 Ω jsou RG-6/U nebo TRISET-113, dostupné v nabídce firmy Delta.

Koncentrické kabely s impedancí 50 Ω – používané v radiokomunikační technice (např. CB radia) nebo při přenosu dat rádiovou cestou (např. WLAN 2,4 GHz). Koncentrické kabely s impedancí 50 Ω se používaly také v počítačových sítích, v současnosti je vytlačily kabely typu UTP a FTP, který se obecně říká kroucená dvoulinka. Příkladem koncentrického kabelu s vlnovou impedancí 50 Ω je TRI-LAN-240, také dostupný v nabídce firmy Delta.

Impedance kabelu je úzce závislá na průměru vnitřního vodiče, vnějším průměru kabelu a na dielektrické konstantě izolace. S ohledem na obecně přijaté standardy musí mít průměry kabelů dané rozměry, proto lze získat správnou impedanci kabelu při použití dielektrika s odpovídající konstantou, např. pomocí napěnění jeho struktury nebo používáním dielektrik z různých plastů.

Jak už bylo zmíněno, důležité je také používání vhodných konektorů nasazovaných na koncentrický kabel (např. samčí nebo samičí konektory BNC), které se také vyskytují ve verzích s impedancí 50 Ω nebo 75 Ω. Umožňuje to vyhnout se odrazu vlny v kabelu a tím i deformování přenášeného signálu.

Může se vám zdát, že slovo "impedance" má příchuť nějakého tajemství.

Výrobci koaxiálních kabelů uvádějí ve svých prospektech technické parametry každého svého výrobku. V technických údajích čteme např. "Impedance kabelu činí 50 (nebo 75) ohmů". Vrozená nedůvěra k informacím uváděným v masových sdělovacích prostředcích nás nutí ověřit věrohodnost tištěných informací. Tady vyvstává problém, jakým přístrojem měřit vlnovou impedanci kabelu? Stejný problém vzniká, když se mi do rukou dostane neznámá (a neoznačená) cívka koaxiálního kabelu. Jde o 50 nebo 75 ohmů?

A zde se nabízí krátký test.
Kdo vybere z níže uvedené tabulky do 60 sekund přístroj umožňující měření vlnové impedance kabelu - ten vyhrál!!!

1. Ohmmetr
2. Vlnoměr
3. Vlnovod
4. Vlnolam
5. Kabeloměr
6. Detektor podomítkových kabelů
7. Můstek Winstona Churchilla
8. Analyzátor spalin
9. Krejčovský metr
10. Měřič komplexních čísel
11. Variometr
12. Posuvné měřítko
13. Analytická váha
14. Generátor pseudonáhodných čísel
15. Digitální logaritmické pravítko

Test byl dost obtížný, ale pokud jej někdo nezvládl, ať se nebojí a jen čte dál.

Zařízení, které se nám hodí, je posuvné měřítko.

No, snad kromě koeficientu propustnosti Er pro testovaný kabel. Tento koeficient závisí na druhu použitého dielektrika. Pro vzduch Er=1, zatímco pro polyethylen s uzavřenou buněčnou strukturou Er=2,3. U napěněného polyethylenu Er závisí na stupni napěnění nebo na tvaru vzduchových buněk. Abychom se vyhnuli lékárnické přesnosti, můžeme pro napěněný polyethylen přijmout Er=1,5. Dokonce i pokud by byl trochu jiný (s ohledem na poměr vzduchu k PE), může mít i tak výsledek dvě hodnoty: 50 nebo 75 ohmů, takže je chyba zanedbatelná. Směle se mohu odvážit tvrdit, že po několika měřeních bezchybně rozeznáme impedanci kabelu „od oka“. Silnější žíla má 50 ohmů, tenčí 75.

Když nám shoří pojistka, „vycpeme“ ji silnějším kusem drátu a máme na nějakou dobu pokoj. Závěr se dere do popředí: Čím silnější drát, tím více proudu a, což s tím souvisí, tím lépe pro naše problémy s dodávkou energie. Lze stejný závěr učinit ve vztahu k impedanci kabelu? Čím větší impedance kabelu, tím lépe nebo hůře? Čím menší impedance, tím více proudu?

Proč výrobci nevyrábí koaxiální kabely v jiných impedancích než 50 nebo 75 ohmů, např. po 5 ohmech (kdysi se vyrábělo 60 ohmů).

A poslední otázka: Proč bylo zvoleno právě 50 ohmů a ne např. 140 nebo 30? Kdo odpoví na poslední otázku, získá platinový diplom technika roku vydávaný firmou DELTA-OPTI. Také jsem si povšiml, že bez ohledu na to, co chápete pod pojmem impedance, vyplatí se tento název používat v ústním i písemném projevu, protože v očích těch, s nimiž hovoříme, získáme úctu a obdiv.