Què és la impedància del cable?
En els sistemes electrònics i de comunicació moderns, els cables serveixen com a medis importants per a la transmissió de senyal i energia elèctrica, i el seu rendiment afecta directament l'estabilitat i la qualitat del senyal de tot el sistema. Entre ells, la impedància del cable és un indicador important per mesurar el rendiment de transmissió dels cables
1, Definició d’impedància del cable
La impedància del cable es refereix generalment a la impedància completa que mostra un cable al corrent del senyal quan es transmeten senyals de CA (especialment alts - senyals de freqüència). No només inclou la resistència de corrent continu del propi conductor, sinó també els efectes de la inductància, la capacitança i la conductivitat dielèctrica generats per l’estructura del cable i els materials dielèctrics.
En enginyeria, la més freqüent és la impedància característica (Z ₀). Representa la relació de tensió a corrent quan un senyal de CA es propaga de forma estable en un cable infinitament llarg.
2, causes d’impedància per cable
La impedància d’un cable prové dels paràmetres estructurals dins del cable. Normalment, cada unitat de línia de transmissió pot equivalent a un model de circuit que conté els components següents:
R: Resistència a la longitud de la unitat d’un conductor
L: Inductància per unitat de longitud del conductor
C: Capacitança de longitud de la unitat entre conductors, conductors i capes de blindatge
G: Conductivitat de la unitat de la unitat del medi aïllant
Quan el senyal de comunicació es propaga al llarg del cable, els paràmetres anteriors funcionen junts per determinar les característiques d’impedància del cable a senyals de diferents freqüències.
3, Fórmula de càlcul per a la impedància característica del cable
En condicions d’alta freqüència o de pèrdues ideals, la impedància característica es pot simplificar com:
Entre ells:
L és la inductància de la longitud de la unitat
C és la capacitança per unitat de longitud
Diferents tipus de cables tenen diferents impedàncies característiques a causa de les diferències d’estructura, materials i dimensions geomètriques. Per exemple:
Cables coaxials comuns de RF: 50 Ω, 75 Ω
Parella retorçada Cable Ethernet: 100 Ω
4, la importància de la impedància del cable
1. Assegurança de la integritat del senyal
Quan la font del senyal, la línia de transmissió i la impedància de càrrega són consistents, l’energia del senyal es pot transmetre completament, evitant la reflexió i la distorsió del senyal.
Si la impedància no coincideix, pot causar reflexió del senyal, formar ones de peu, reduir la qualitat del senyal i fins i tot els equips de danys.
2. Estabilitat dels sistemes de freqüència alta -
En els sistemes de freqüència d’alta - com ara la comunicació de radiofreqüència i la transmissió de vídeo, la concordança d’impedàncies és un principi fonamental en el disseny del sistema, que afecta directament l’eficiència d’utilització d’energia i l’estabilitat del senyal del sistema.
3. Eficiència de transmissió de potència del sistema
Una impedància de cable ben igualada pot minimitzar la pèrdua d’energia, millorar l’eficiència de la transmissió d’energia i assegurar el funcionament normal dels equips.
5, exemples d'aplicació d'impedància per cable
Sistema d’alimentació d’antena: sol utilitzar un cable coaxial de 50 Ω, que coincideix amb la impedància del transmissor i l’antena per assegurar una transmissió eficient d’energia de RF.
Transmissió del senyal de TV: utilitzant un cable coaxial de 75 Ω, que coincideix amb la impedància de l'antena de TV i els equips de recepció.
Xarxa d’ordinadors: els cables de parells retorçats són majoritàriament 100 Ω per assegurar la transmissió de velocitat estable i alta- de la velocitat dels senyals de xarxa.
6, Mètode de mesura d’impedància
En l'enginyeria pràctica, els mètodes següents s'utilitzen habitualment per mesurar la impedància del cable:
Mètode de mesura de l'analitzador de xarxa
Mètode de l'analitzador d'impedàncies
Reflectòmetre de domini de temps (TDR) Mètode: pot determinar la distribució d’impedàncies i localitzar punts de falla.
