Vlnová impedancia

Jedným z mnohých parametrov týkajúcich sa koncentrického kábla je jeho vlnová impedancia. Ide o druh elektrického odporu vyjadrený v Ω (ohmoch). Impedancia je komplexná veličina a popisuje vzťah napätia k prúdu v ľubovoľnom mieste kábla, keď sa nevyskytuje žiadny odraz a kábel samotný je v stave úplného prispôsobenia. To znamená, že vlnová impedancia kábla by sa mala rovnať výstupnej impedancii vysielača a vstupnej prijímača. Rovnako dôležité je tiež prispôsobenie konektorov, ktoré sú tiež dostupné v rôznych impedanciách.

Existujú koncentrické káble s rôznymi vlnovými impedanciami na rôzne použitia. Nižšie sa nachádza krátka charakteristika kábla s najčastejšími hodnotami, teda 75 Ω a 50 Ω. Všetky ostatné majú skôr špecializované použitie (napr. sondy meracích prístrojov) a nestretávame sa s nimi každý deň.

Koncentrické káble s impedanciou 75 Ω – používané predovšetkým v televíznej technike, tiež v priemyselnej televízii. Používané ako anténne káble vo všetkých systémoch príjmu televízie. Obľúbené koncentrické káble s vlnovou impedanciou 75 Ω sú RG-6/U alebo TRISET-113, dostupné v ponuke firmy Delta.

Koncentrické káble s impedanciou 50 Ω – používané v rádiokomunikačnej technike (napr. CB rádia) alebo pri prenose dát rádiovou cestou (napr. WLAN 2,4 GHz). Koncentrické káble s impedanciou 50 Ω sa používali tiež v počítačových sieťach, v súčasnosti ich vytlačili káble typu UTP a FTP, ktorým sa všeobecne vraví krútená dvojlinka. Príkladom koncentrického kábla s vlnovou impedanciou 50 Ω je TRI-LAN-240, tiež dostupný v ponuke firmy Delta.

Impedancia kábla úzko závisí na priemere vnútorného vodiča, vonkajšom priemere kábla a na dielektrickej konštante izolácie. S ohľadom na všeobecne prijaté štandardy musia mať priemery káblov dané rozmery, preto možno získať správnu impedanciu kábla pri použití dielektrika so zodpovedajúcou konštantou, napr. pomocou spenenia jeho štruktúry alebo používaním dielektrík z rôznych plastov.

Ako už bolo zmienené, dôležité je tiež používanie vhodných konektorov nasadzovaných na koncentrický kábel (napr. samčie alebo samičie konektory BNC), ktoré sa tiež vyskytujú vo verziách s impedanciou 50 Ω alebo 75 Ω. Umožňuje to vyhnúť sa odrazu vlny v kábli a tým aj deformovaniu prenášaného signálu.

Môže sa vám zdať, že slovo "impedancia" má príchuť nejakého tajomstva.

Výrobcovia koaxiálnych káblov uvádzajú vo svojich prospektoch technické parametre každého svojho výrobku. V technických údajoch čítame napr. "Impedancia kábla činí 50 (alebo 75) ohmov". Vrodená nedôvera k informáciám uvádzaným v masových oznamovacích prostriedkoch nás núti overiť vierohodnosť tlačených informácií. Tu vyvstáva problém, akým prístrojom merať vlnovú impedanciu kábla? Rovnaký problém vzniká, keď sa mi do rúk dostane neznáma (a neoznačená) cievka koaxiálneho kábla. Ide o 50 alebo 75 ohmov?

A tu sa ponúka krátky test.
Kto vyberie z nižšie uvedenej tabuľky do 60 sekúnd prístroj umožňujúci meranie vlnovej impedancie kábla - ten vyhral!!!

1. Ohmmeter
2. Vlnomer
3. Vlnovod
4. Vlnolam
5. Káblomer
6. Detektor podomietkových káblov
7. Mostík Winstona Churchilla
8. Analyzátor spalín
9. Krajčírsky meter
10. Merač komplexných čísel
11. Variometer
12. Posuvné meradlo
13. Analytická váha
14. Generátor pseudonáhodných čísel
15. Digitálne logaritmické pravítko

Test bol dosť komplikovaný, ale pokiaľ ho niekto nezvládol, nech sa nebojí a len číta ďalej.

Zariadenie, ktoré sa nám hodí je posuvné meradlo.

No, snáď okrem koeficientu priepustnosti Er pre testovaný kábel. Tento koeficient závisí na druhu použitého dielektrika. Pre vzduch Er=1, zatiaľ čo pre polyetylén s uzatvorenou bunkovou štruktúrou Er=2,3. U napeneného polyetylénu Er závisí na stupni napenenia alebo na tvare vzduchových buniek. Aby sme sa vyhli lekárnickej presnosti, môžeme pre napenený polyetylén prijať Er=1,5. Dokonca aj pokiaľ by bol trochu iný (s ohľadom na pomer vzduchu k PE), môže mať i tak výsledok dve hodnoty: 50 alebo 75 ohmov, takže je chyba zanedbateľná. Smelo sa môžem odvážiť tvrdiť, že po niekoľkých meraniach bezchybne rozoznáme impedanciu kábla „od oka“. Silnejšia žila má 50 ohmov, tenšia 75.

Keď nám zhorí poistka, „vypcháme“ ju silnejším kusom drôtu a máme na nejakú dobu pokoj. Záver sa derie do popredia: Čím silnejší drôt, tým viac prúdu a, čo s tým súvisí, tým lepšie pre naše problémy s dodávkou energie. Možno rovnaký záver učiniť vo vzťahu k impedancii kábla? Čím väčšia impedancia kábla, tým lepšie alebo horšie? Čím menšia impedancia, tým viac prúdu?

Prečo výrobcovia neprodukujú koaxiálne káble v iných impedanciách než 50 alebo 75 ohmov, napr. po 5 ohmoch (kedysi sa vyrábalo 60 ohmov).

A posledná otázka: Prečo bolo zvolených práve 50 ohmov a nie napr. 140 alebo 30? Kto odpovie na poslednú otázku, získa platinový diplom technika roka vydávaný firmou DELTA-OPTI. Tiež som si povšimol, že bez ohľadu na to, čo chápete pod pojmom impedancia, vyplatí sa tento názov používať v ústnom aj písomnom prejave, pretože v očiach tých, s ktorými hovoríme, získame úctu a obdiv.