La calculadora de cables coaxiales para impedancia, inductancia y capacitancia ayuda a los ingenieros y profesionales a diseñar y optimizar cables coaxiales. Los cables coaxiales se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, redes y radiodifusión. Estos cables dependen de valores precisos de impedancia, inductancia y capacitancia para mantener la integridad de la señal y minimizar las pérdidas durante la transmisión. La calculadora permite a los usuarios calcular estas propiedades eléctricas en función de las características físicas básicas del cable, como los diámetros de los conductores internos y externos y la permitividad relativa del material dieléctrico.
Parámetros clave
Para realizar los cálculos necesarios, se requieren los siguientes parámetros:
- D (Diámetro exterior del conductor):El diámetro exterior del cable coaxial. Este diámetro afecta la forma en que el cable interactúa con el entorno e influye en los valores de impedancia e inductancia.
- d (Diámetro del conductor interno):El diámetro interior del cable, que es el conductor que transporta la señal eléctrica.
- εr (Permitividad relativa): La permitividad relativa del material dieléctrico entre los conductores. Este valor determina la capacidad del material para almacenar energía eléctrica e influye en la capacitancia.
Fórmulas
Aquí están las fórmulas utilizadas para calcular el clave Propiedades de los cables coaxiales:
Impedancia (Z):
Z = 138 * log(D/d) / raíz cuadrada (εr)
Inductancia por unidad de longitud (L):
L = 0.002 * logaritmo (D/d)
Capacitancia por unidad de longitud (C):
C = (7.354 * εr) / log(D/d)
Lugar:
- Z es la impedancia en ohmios (Ω)
- L es la inductancia en henries por metro (H/m)
- C es la capacitancia en faradios por metro (F/m)
- D y d son los diámetros de los conductores exterior e interior, respectivamente
- εr es la permitividad relativa del material dieléctrico
Consistencia de la unidad y notas
Para garantizar cálculos precisos, los diámetros (D y d) deben expresarse en la misma unidad, como milímetros o pulgadas. Las unidades de inductancia y capacitancia se expresan normalmente en henrios por metro (H/m) y faradios por metro (F/m), respectivamente. La permitividad relativa (εr) es típicamente un valor constante para un material dieléctrico determinado, como polietileno o teflón, y debe conocerse para el cable específico en uso.
Tabla de referencia general
La siguiente tabla proporciona valores típicos para algunos cables coaxiales para ayudar a los usuarios a encontrar rápidamente los parámetros que necesitan para el cálculo sin tener que realizar los cálculos cada vez. time:
| Diámetro exterior (D) | Diámetro interior (d) | Permitividad relativa (εr) | Impedancia (Z) | Inductancia (L) | Capacitancia (C) |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 mm | 1 mm | 2.25 | 50 Ω | 0.40 h/m | 78 pF / m |
| 10 mm | 2 mm | 2.35 | 75 Ω | 0.48 h/m | 68 pF / m |
| 12 mm | 3 mm | 2.55 | 100 Ω | 0.52 h/m | 64 pF / m |
Ejemplo
Calculemos la impedancia, inductancia y capacitancia de un cable coaxial con los siguientes valores:
- Diámetro exterior (D) = 10 mm
- Diámetro interior (d) = 2 mm
- Permitividad relativa (εr) = 2.35
Usando las fórmulas proporcionadas:
- Impedancia (Z):
Z = 138 * log(10/2) / raíz cuadrada(2.35)
Z = 138 * log(5) / raíz cuadrada(2.35)
Z ≈ 138 * 0.69897 / 1.531
Z ≈ 64.91 Ω - Inductancia (L):
L = 0.002 * logaritmo (10/2)
L ≈ 0.002 * 0.69897
L ≈ 0.0014 H/m - Capacitancia (C):
C = (7.354 * 2.35) / logaritmo (10/2)
C ≈ 17.299 / 0.69897
C ≈ 24.74 pF/m
Entonces, para este cable coaxial, la impedancia es de aproximadamente 64.91 ohmios, la inductancia es de 0.0014 H/m y la capacitancia es de 24.74 pF/m.
Preguntas frecuentes más comunes
La impedancia es un factor crítico para garantizar que el cable se adapte correctamente a los dispositivos conectados. Si la impedancia no coincide, pueden producirse reflexiones de señal, lo que puede degradar la calidad de la señal y causar interferencias. La adaptación de impedancia es esencial para la transmisión de señales de alta calidad en sistemas como televisión, Internet y aplicaciones de radiofrecuencia.
La permitividad relativa (εr) del material dieléctrico juega un papel crucial en la determinación de la capacitancia del cable y la velocidad de la señal. Un valor εr más alto produce una mayor capacitancia y una velocidad de transmisión de la señal más lenta. Los distintos materiales dieléctricos, como el polietileno o el teflón, tienen distintos valores εr, que afectan al rendimiento general del cable coaxial.
Los diámetros de los conductores internos y externos influyen directamente en la impedancia, la inductancia y la capacitancia del cable. Un diámetro externo mayor y un diámetro interno menor generalmente reducen la impedancia, lo que hace que el cable sea más adecuado para aplicaciones de alta frecuencia. Un diámetro interno mayor también puede reducir la inductancia, mientras que la capacitancia aumenta a medida que cambia la relación de los conductores.