Кабели на 50 и 75 Ом стали настолько привычными, что многим даже не приходит в голову задуматься, почему они имеют именно такое волное сопротивление. По мнению некоторых специалистов, такие значения используются для упрощения производства согласующих устройств для антенн, другие говорят, что такие кабели имеют меньшее затухание в волноводе, а еще некоторые – о дешевизне такого кабеля.

 

Волновое сопротивление кабеля.

 

Коаксиальные волноводы используются для передачи к приемному устройству энергии от антенны, или же в обратном направлении.

Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника.

 

Волновое сопротивление кабеля

 

При этом волновод должен иметь как можно меньший показатель затухания, что очень важно для работы приемника. А передатчик должен обладать максимальным коэффициентом передачи по мощности. Эти условия позволяют провести некоторые расчеты и убедиться в итоговом результате.

 

Волновое сопротивление кабеля.

 

Как было упомянуто выше, приемник должен обладать наименьшим коэффициентом затухание в волноводе. Это значит, что амплитуда напряженности должны быть как можно большей. Для ее определения используются следующее выражение:

 

Волновое сопротивление кабеля.

 

Где Волновое сопротивление кабеля. указывает на амплитуду без учета затухания, Волновое сопротивление кабеля. служит показателем коэффициента затухания волн в волноводе, а r указывает на длину линии.

 

Волновое сопротивление кабеля.

 

Где R указывает на показатель погонного активного сопротивления, а Z0 - показатель волнового сопротивления кабеля, который рассчитывается по следующей формуле:

 

Волновое сопротивление кабеля.

 

Где уровень магнитной постоянной Волновое сопротивление кабеля. составляет Волновое сопротивление кабеля., уровень Волновое сопротивление кабеля. в большинстве случаев равен примерно 1, уровень электрической постоянной ?0 составляет Волновое сопротивление кабеля., а уровень относительной диэлектрической проницаемости ? для воздуха составляет примерно 1.

 

Волновое сопротивление кабеля

 

Необходимо учитывать, что уровень активного сопротивления кабеля обратно пропорционален диаметру проводников и проводимости материала, из которого они сделаны, а также толщине оболочки.

 

Волновое сопротивление кабеля

 

Где σ указывает на уровень проводимости материала, из которого сделан проводник, а δ - на толщину оболочки.

 

Волновое сопротивление кабеля

 

Если с использованием полученных выражений составить формулу, можно будет рассчитать коэффициент затухания:

 

Волновое сопротивление кабеля

 

При этом затухание будет наименьшим в том случае, если коэффициент проводимости материала проводника будет наименьшим. Чтобы рассчитать максимум функции, следует руководствоваться следующим правилом: при экстремуме дифференцируемой функции в точке Х с индексом 0, производная функции в этой точке будет обращена в ноль, а если при прохождении точки знак будет меняться с положительного отрицательный, то точку можно считать максимумом, если наоборот – то минимумом. Теперь можно продифференцировать функцию:

 

Волновое сопротивление кабеля

 

После приравнивания производной к нулю можно решить уравнение:

 

Волновое сопротивление кабеля

Волновое сопротивление кабеля

Волновое сопротивление кабеля

 

Такое соотношение диаметров центральной жилы и оплетки позволяет понять, что уровень волнового сопротивления кабеля будет составлять примерно 77 Ом. Данное волновое сопротивление будет способствовать наименьшему ослаблению сигнала в кабеле. Значение, считающееся сейчас стандартным, было округлено до 75 Ом. Если говорить о передатчике, которому важен уровень коэффициента передачи по мощности и должна учитываться напряженность пробоя линии, имеет дело с формулой, знакомой со школы:

 

Волновое сопротивление кабеля

 

Но вместо напряженности пробоя следует использовать волновое сопротивление, что приводит к необходимости проведения следующих расчетов:

 

Волновое сопротивление кабеля

Волновое сопротивление кабеля

Волновое сопротивление кабеля

 

После приравнивания производной к нулю уравнение решится следующим образом:

 

Волновое сопротивление кабеля

Волновое сопротивление кабеля

Волновое сопротивление кабеля

 

Получается, что уровень волнового сопротивления кабеля при таком соотношении диаметров будет составлять примерно 30 Ом. Теперь, зная оптимальное волновое сопротивление приемника и передатчика, можно определить, что для приемопередатчика оптимальным будет сопротивление волновода, равное 50 Ом. На практике такой кабель наиболее распространен, поскольку совмещает возможность небольших потерь при передаче радиосигнала, а также имеет предельно достижимые показатели передаваемой мощности и электрической прочности.