Калькулятор коаксиального кабеля для импеданса, индуктивности и емкости помогает инженерам и профессионалам проектировать и оптимизировать коаксиальные кабели. Коаксиальные кабели широко используются в телекоммуникациях, сетях и вещании. Эти кабели используют точные значения импеданса, индуктивности и емкости для поддержания целостности сигнала и минимизации потерь при передаче. Калькулятор позволяет пользователям вычислять эти электрические свойства на основе основных физических характеристик кабеля, таких как диаметры внутреннего и внешнего проводников и относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала.
Ключевые параметры
Для проведения необходимых расчетов необходимы следующие параметры:
- D (Внешний диаметр проводника): Внешний диаметр коаксиального кабеля. Этот диаметр влияет на взаимодействие кабеля с окружающей средой и влияет на значения импеданса и индуктивности.
- d (внутренний диаметр проводника): Внутренний диаметр кабеля, который является проводником, передающим электрический сигнал.
- εr (относительная диэлектрическая проницаемость): Относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала между проводниками. Это значение определяет, насколько хорошо материал может хранить электрическую энергию, и влияет на емкость.
Формулы
Вот формулы, используемые для расчета ключ свойства коаксиальных кабелей:
Импеданс (Z):
Z = 138 * log(D/d) / sqrt(εr)
Индуктивность на единицу длины (L):
L = 0.002 * log(D/d)
Емкость на единицу длины (C):
С = (7.354 * εr) / log(D/d)
Где:
- Z сопротивление в омах (Ω)
- L индуктивность в генри на метр (Гн/м)
- C емкость в фарадах на метр (Ф/м)
- D и d диаметры внешнего и внутреннего проводников соответственно
- εr относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала
Последовательность единиц измерения и примечания
Для обеспечения точности расчетов диаметры (D и d) должны быть в одной единице, например, миллиметрах или дюймах. Единицы для индуктивности и емкости обычно указываются в генри на метр (Гн/м) и фарад на метр (Ф/м), соответственно. Относительная диэлектрическая проницаемость (εr) обычно является постоянной величиной для данного диэлектрического материала, такого как полиэтилен или тефлон, и должна быть известна для конкретного используемого кабеля.
Общая справочная таблица
В таблице ниже приведены типичные значения для некоторых коаксиальных кабелей, чтобы помочь пользователям быстро найти необходимые им параметры для расчета, не выполняя математические вычисления каждый раз. время:
| Внешний диаметр (D) | Внутренний диаметр (d) | Относительная диэлектрическая проницаемость (εr) | Импеданс (Z) | Индуктивность (л) | Емкость (С) |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 мм | 1 мм | 2.25 | 50 Ω | 0.40 Гн/м | 78 пФ / м |
| 10 мм | 2 мм | 2.35 | 75 Ω | 0.48 Гн/м | 68 пФ / м |
| 12 мм | 3 мм | 2.55 | 100 Ω | 0.52 Гн/м | 64 пФ / м |
Пример
Рассчитаем импеданс, индуктивность и емкость для коаксиального кабеля со следующими значениями:
- Внешний диаметр (D) = 10 мм
- Внутренний диаметр (d) = 2 мм
- Относительная диэлектрическая проницаемость (εr) = 2.35
Используя предоставленные формулы:
- Импеданс (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 Ом - Индуктивность (л):
L = 0.002 * log(10/2)
L ≈ 0.002 * 0.69897
L ≈ 0.0014 Гн/м - Емкость (С):
С = (7.354 * 2.35) / log(10/2)
С ≈ 17.299 / 0.69897
С ≈ 24.74 пФ/м
Таким образом, для этого коаксиального кабеля импеданс составляет приблизительно 64.91 Ом, индуктивность — 0.0014 Гн/м, а емкость — 24.74 пФ/м.
Наиболее распространенные часто задаваемые вопросы
Сопротивление является критическим фактором, обеспечивающим правильное соответствие кабеля подключенным устройствам. Если сопротивление не соответствует, могут возникнуть отражения сигнала, что может ухудшить качество сигнала и вызвать помехи. Соответствие сопротивлению необходимо для высококачественной передачи сигнала в таких системах, как телевидение, интернет и радиочастотные приложения.
Относительная диэлектрическая проницаемость (εr) диэлектрического материала играет решающую роль в определении емкости кабеля и скорость сигнала. Более высокое значение εr приводит к более высокой емкости и более медленной скорости передачи сигнала. Различные диэлектрические материалы, такие как полиэтилен или тефлон, имеют различные значения εr, и они влияют на общую производительность коаксиального кабеля.
Диаметры внутренних и внешних проводников напрямую влияют на импеданс, индуктивность и емкость кабеля. Больший внешний диаметр и меньший внутренний диаметр обычно уменьшают импеданс, делая кабель более подходящим для высокочастотных применений. Больший внутренний диаметр также может уменьшить индуктивность, в то время как емкость увеличивается по мере изменения соотношения проводников.