Der Koaxialkabel-Rechner für Impedanz, Induktivität und Kapazität hilft Ingenieuren und Fachleuten bei der Entwicklung und Optimierung von Koaxialkabeln. Koaxialkabel werden häufig in der Telekommunikation, in Netzwerken und im Rundfunk eingesetzt. Diese Kabel sind auf präzise Impedanz-, Induktivitäts- und Kapazitätswerte angewiesen, um die Signalintegrität aufrechtzuerhalten und Verluste während der Übertragung zu minimieren. Mit dem Rechner können Benutzer diese elektrischen Eigenschaften basierend auf grundlegenden physikalischen Eigenschaften des Kabels berechnen, wie z. B. den Durchmessern der Innen- und Außenleiter und der relativen Permittivität des dielektrischen Materials.
Parameter
Um die notwendigen Berechnungen durchführen zu können, werden folgende Parameter benötigt:
- D (Außenleiterdurchmesser): Der Außendurchmesser des Koaxialkabels. Dieser Durchmesser bestimmt, wie das Kabel mit der Umgebung interagiert und beeinflusst Impedanz- und Induktivitätswerte.
- d (Innenleiterdurchmesser): Der Innendurchmesser des Kabels, also des Leiters, der das elektrische Signal überträgt.
- εr (Relative Permittivität): Die relative Permittivität des dielektrischen Materials zwischen den Leitern. Dieser Wert bestimmt, wie gut das Material elektrische Energie speichern kann und beeinflusst die Kapazität.
Formeln
Hier sind die Formeln zur Berechnung der Haupt Eigenschaften von Koaxialkabeln:
Impedanz (Z):
Z = 138 * log(D/d) / sqrt(εr)
Induktivität pro Längeneinheit (L):
L = 0.002 * log(D/d)
Kapazität pro Längeneinheit (C):
C = (7.354 * εr) / log(D/d)
Kennzahlen:
- Z ist die Impedanz in Ohm (Ω)
- L ist die Induktivität in Henry pro Meter (H/m)
- C ist die Kapazität in Farad pro Meter (F/m)
- D und d sind die Durchmesser der Außen- bzw. Innenleiter
- εr ist die relative Permittivität des dielektrischen Materials
Einheitenkonsistenz und Hinweise
Um genaue Berechnungen zu gewährleisten, sollten die Durchmesser (D und d) in derselben Einheit angegeben werden, z. B. Millimeter oder Zoll. Die Einheiten für Induktivität und Kapazität werden normalerweise in Henry pro Meter (H/m) und Farad pro Meter (F/m)Die relative Permittivität (εr) ist typischerweise ein konstanter Wert für ein gegebenes dielektrisches Material wie Polyethylen oder Teflon und sollte für das verwendete Kabel bekannt sein.
Allgemeine Referenztabelle
Die folgende Tabelle enthält typische Werte für einige Koaxialkabel, damit Benutzer schnell die Parameter finden, die sie für die Berechnung benötigen, ohne jedes Mal die Berechnung durchführen zu müssen. Zeit:
| Außendurchmesser (D) | Innendurchmesser (d) | Relative Permittivität (εr) | Impedanz (Z) | Induktivität (L) | Kapazität (C) |
|---|---|---|---|---|---|
| 6mm | 1mm | 2.25 | 50 Ω | 0.40 H/m | 78 pF / m |
| 10mm | 2mm | 2.35 | 75 Ω | 0.48 H/m | 68 pF / m |
| 12mm | 3mm | 2.55 | 100 Ω | 0.52 H/m | 64 pF / m |
Beispiel
Berechnen wir die Impedanz, Induktivität und Kapazität für ein Koaxialkabel mit den folgenden Werten:
- Außendurchmesser (D) = 10 mm
- Innendurchmesser (d) = 2 mm
- Relative Permittivität (εr) = 2.35
Verwenden Sie die bereitgestellten Formeln:
- Impedanz (Z):
Z = 138 * log(10/2) / sqrt(2.35)
Z = 138 * log(5) / sqrt(2.35)
Z ≈ 138 * 0.69897 / 1.531
Z ≈ 64.91 Ω - Induktivität (L):
L = 0.002 * log(10/2)
L ≈ 0.002 * 0.69897
L ≈ 0.0014 H/m - Kapazität (C):
C = (7.354 * 2.35) / log(10/2)
C ≈ 17.299 / 0.69897
C ≈ 24.74 pF/m
Für dieses Koaxialkabel beträgt die Impedanz also ungefähr 64.91 Ohm, die Induktivität 0.0014 H/m und die Kapazität 24.74 pF/m.
Die häufigsten FAQs
Die Impedanz ist ein entscheidender Faktor, um sicherzustellen, dass das Kabel richtig auf die angeschlossenen Geräte abgestimmt ist. Wenn die Impedanz nicht übereinstimmt, können Signalreflexionen auftreten, die die Signalqualität verschlechtern und Störungen verursachen können. Die Impedanzanpassung ist für eine qualitativ hochwertige Signalübertragung in Systemen wie Fernsehen, Internet und Hochfrequenzanwendungen unerlässlich.
Die relative Permittivität (εr) des dielektrischen Materials spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Kapazität des Kabels und der Geschwindigkeit des Signals. Ein höherer εr-Wert führt zu einer höheren Kapazität und einer langsameren Signalübertragungsgeschwindigkeit. Verschiedene dielektrische Materialien wie Polyethylen oder Teflon haben unterschiedliche εr-Werte, und diese wirken sich auf die Gesamtleistung des Koaxialkabels aus.
Die Durchmesser der Innen- und Außenleiter beeinflussen direkt die Impedanz, Induktivität und Kapazität des Kabels. Ein größerer Außendurchmesser und ein kleinerer Innendurchmesser verringern typischerweise die Impedanz, wodurch das Kabel besser für Hochfrequenzanwendungen geeignet ist. Ein größerer Innendurchmesser kann auch die Induktivität verringern, während die Kapazität zunimmt, wenn sich das Verhältnis der Leiter ändert.