Вълнов импеданс

Един от многото параметри отнасящи се за коаксиалния кабел е неговия вълнов импеданс. Това е вид електрическо съпротивление изразено в Ω (омове). Импедансът е комплексна величина и описва съотношението на напрежението към тока в във всяка точка на кабела, когато няма никакви отражения, а кабелът е напълно съгласуван. Това означава, че вълновия импеданс на кабела, трябва да бъде равен на изходния импеданс на предавателя и входния импеданс на приемника. Също така е важно съгласуването на конекторите, които също се намират в различни импеданси.

Има коаксиални кабели с различни вълнови импеданси за различни приложения. По-долу кратка характеристика на кабелите с най-често срещани стойности, т.е. 75 Ω и 50 Ω. Всички други имат по-специализирана употреба (напр. сонди на измервателните уреди) и не са срещани в ежедневието.

Коаксиални кабели с импеданс 75 Ω – използвани предимно в телевизионната техника, както и промишлената телевизия. Използват се като антенни кабели за всички системи за приемане на телевизия. Популярните коаксиални кабели с вълнов импеданс 75 Ω са RG-6/U или TRISET-113, достъпни в офертата на фирма Делта.

Коаксиални кабели с импеданс 50 Ω – използват се в радио комуникационната технология (напр. CB радио) или при трансфер на данни с помощта на радио (напр. WLAN 2,4 GHz). Коаксиалните кабели с импеданс от 50 Ω са били използвани също така в компютърните мрежи, в момента те са заменени с UTP и FTP кабели, разговорно наричани усукана двойка. Пример за коаксиален кабел с вълнов импеданс 50 Ω е TRI-LAN-240, също достъпен в офертата на фирма Делта.

Импедансът на кабела е в тясна зависимост от диаметъра на вътрешното жило, външния диаметър на кабела и диелектричната проницаемост на изолацията. Благодарение на общоприетите стандарти, диаметрите на кабелите трябва да бъдат с конкретни размери, следователно правилният импеданс на кабела може да се получи използвайки диелектрик със съответната проницаемост, напр. чрез разпенване на неговата структура или чрез използване на диелектрик от различен материал.

Както вече бе споменато, важно е също така използването на съответните конектори, монтирани към коаксиалния кабел (напр. щепсели или контакти BNC), които също се срещат във версии с импеданс 50 Ω или 75 Ω. Това предотвратява отражението на вълната в кабела и изкривяването на предавания сигнал.

Трябва да признаете, че около думата "импеданс" има една мистерия.

Производителите на коаксиални кабели посочват техническите параметри на всеки свой продукт в своите брошури. Четем в техническите данни например "Импедансът на кабела е 50 (или 75) ома". Вроденият скептицизъм по отношение на информацията давана в медиите, ме кара да проверя достоверността на отпечатаната информация. И тук възниква проблема – с какъв инструмент да измерим вълновия импеданс на кабела? Същият проблем възниква, когато получавам непозната за мен (и немаркирана) ролка коаксиален кабел. Дали е 50 или 75 ома?

И тук предлагам кратък тест.
Който избере от таблицата по-долу, в рамките на 60 секунди, инструмент позволяващ измерването на вълновия импеданс на кабела - той печели!!

1. Омметър
2. Вълномер
3. Вълновод
4. Вълнолом
5. Уред за измерване на кабел
6. Детектор за откриване на кабели в мазилка
7. Мостът на Уинстън Чърчил
8. Анализатор на отработените газове
9. Шивашки метър
10. Измерител на комплeксните числа
11. Вариометър
12. Шублер
13. Аналитична везна
14. Псевдослучаен генератор
15. Цифрова логаритмична линийка

Тестът беше доста труден, така че ако някой не е успял да го реши нека не се тревожи, а просто четете нататък.

Уредът, който ще ни е от полза е шублерът.

Е, може би с изключение на коефициента за проницаемост Er на изпитвания кабел. Този коефициент зависи от вида на използвания диелектрик. За въздуха Er = 1, а за твърдия полиетилен Er = 2.3. За разпенения полиетилен Er зависи от степента на разпенване или формата на въздушните клетки. Без да навлизаме с аптекарска точност за разпенения полиетилен можем да приемем Er = 1.5. Дори и ако е малко по-различен (поради съотношението въздух - PE), то така или иначе този резултат може да има две стойности: 50 или 75 ohm, така че грешката ще бъде незначителна. Мога смело да заявя, че след няколко измервания, ние можем безпогрешно да разпознаем импеданса с „невъоръжено око”. По-дебелото жило е 50 ohm, а по-тънкото жило е 75.

Когато изгаря предпазител, ние го "подсилваме" с по-дебела жица и за известно време имаме спокойствие. Изводът е един и същ: Колкото по-дебела жица, толкова повече ток и съответно толкова по-добре се справяме с нашите проблеми с електрозахранването. Може ли да се направи същото заключение по отношение на импеданса на кабела? Дали по-висок импеданс на кабела е по-добре или по-зле? Дали по-малък импеданс означава повече ток?

Защо производителите не произвеждат коаксиални кабели в други импеданси,а само 50 или 75 ohm, напр. със стъпка от 5 ohm (преди известно време бяха произвеждани с импеданс от 60 ohm).

И последният въпрос: Защо само 50 ohm бе избрано вместо напр. 140 или 30? Който отговори на последния въпрос, той ще получи платинена диплома „Техник на годината”, основана от DELTA-OPTI. Също така съм забелязал, че независимо от това, което имаме предвид под термина импеданс, струва си да се използва това наименование в речта и в писмена форма, тъй като печелим уважение и внимание в очите на събеседника.