terminierte Kabelkapazität

Soweit ich weiß, ist die Eingangsimpedanz eines Koaxialkabels mit einem Wellenwiderstand von 50 Ω die mit 50 abgeschlossen wird Ω Lastwiderstand, sollte 50 sein Ω sowie. Dies sollte für jede Kabellänge und jede Wellenlänge gelten.

In einem typischen Datenblatt eines Koaxialkabels wird jedoch normalerweise die Kapazität des Kabels pro Längeneinheit angegeben. Ich verstehe die Auswirkung dieser Kapazität auf die Eingangsimpedanz nicht.

Angenommen ich habe 10m Länge eines Standard 50 Ω RG-58-Koaxialkabel mit Abschluss 50 Ω Widerstand. Die Kapazität dieses Kabels beträgt 100pF/m. Wie hoch wäre die Eingangsimpedanz?

Antworten (2)

Dies sollte für jede Kabellänge und jede Wellenlänge gelten.

Nein, das gilt nicht für jede Wellenlänge. Bei niedrigen Frequenzen (wie bei Telefonie/Audio) wird der Wellenwiderstand von R und C dominiert: -

Es nähert sich an R J w C dh komplex

Bei DC ist es R G dh resistiv

Und bei HF-Frequenzen ist es so J w L J w C = L C dh resistiv

In einem typischen Datenblatt eines Koaxialkabels wird jedoch normalerweise die Kapazität des Kabels pro Längeneinheit angegeben. Ich verstehe die Auswirkung dieser Kapazität auf die Eingangsimpedanz nicht.

Datenblätter geben in der Regel die Kapazität pro Längeneinheit an (ohne L / m zu erwähnen) und wenn Sie den Wellenwiderstand kennen, können Sie berechnen, was L pro Meter ist: -

Z Ö 2 = L C Deshalb L = C × Z Ö 2 = 100 e 12 × 50 × 50 = 0,25 uH pro Meter.

Wie hoch wäre die Eingangsimpedanz?

Die Eingangsimpedanz des RG-58 bei HF-Frequenzen beträgt 50 Ω resistiv, weil es induktive und kapazitive Komponenten gibt, die gemäß den obigen Formeln im Verhältnis stehen. Dies setzt voraus, dass Sie das Kabel korrekt in 50 terminieren Ω

BEARBEITEN Hier geht es darum, wo die Wendepunkte zwischen (komplexen) Audioimpedanzen und HF-Widerstandsimpedanzen liegen. Für den Anfang ist hier eine gute Spezifikation für RG-58. Nachfolgend die wichtigsten Punkte: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beachten Sie die beiden unteren rot hervorgehobenen Daten – dies ist der innere und äußere Gleichstromwiderstand pro 1000 Fuß – insgesamt 54 Ω pro 1000-Fuß-Schleife (304,8 m). Dies entspricht 0,1772 Ω pro Meter.

Für |jwL| gleich 0,1772, wird die Frequenz sein 0,1772 2 Π L und wenn L = 0,25 uH, dann F = 113 kHz. Zehnmal höher in der Frequenz (1,13 MHz) und Zo ziemlich genau annähert L C dh ist 50 Ω widerständig.

Für höhere Frequenzen ist Zo eine zuverlässige Widerstandsgröße, für Frequenzen zwischen 10 kHz und 1 MHz ist es ein Mischmasch und bei Audiofrequenzen unter 10 kHz wird es zu einer sogenannten "komplexen Impedanz", bei der die Impedanz hauptsächlich durch den Serienwiderstand bestimmt wird und Parallelkapazität und der Impedanzphasenwinkel beträgt etwa 45º, weil J beträgt 45 Grad.

Bei DC ist es resistiv, dann bei "niedrigen" Frequenzen ist es komplex, dann bei "RF" (höheren Frequenzen) wird es wieder resistiv? Wie passiert das?
@PhilFrost Meinst du formelhaft (Rechtschreibung?) Oder physikalisch? Ich bin mir nicht sicher, ob ich auf der Physikseite eine anständige Antwort geben kann. Die Formel für Zo spricht für sich. Meinen Sie es ernst mit der Formelseite für Zo, einen Mann Ihres Wissens und unbestrittenen Kalibers? Vielleicht fragen Sie sich, warum die induktive Seite nicht so früh in Gang kommt wie die kapazitive? Wenn ja, hängt es ganz von den Kabeldimensionen ab - OK, vielleicht eine physikalische Antwort!
Ich habe nie behauptet, alles zu wissen :) Es scheint einfach nicht intuitiv zu sein, und die Unterscheidung zwischen "niedrigen" und "hohen" Frequenzen scheint ziemlich willkürlich. Ich denke, die Antwort könnte mehr Klarheit darüber gebrauchen, wie die Frequenz unabhängig ist. L / C Vereinfachung erfordert J ω L R , und wo das zutrifft, ist "hohe" Frequenz.
@PhilFrost Ich höre, was du sagst

Der Wellenwiderstand einer Leitung ist nicht der Gleichstromwiderstand dieser Leitung. Der Wellenwiderstand beträgt:

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Wobei die Kapazität pro Längeneinheit ist. Zu Ihrer Information, suchen Sie auf dieser Website oder bei Google nach "charakteristischer Impedanz", um weitere Antworten zu erhalten. Die übliche Darstellung einer Übertragungsleitung ist:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sie sehen, dass es sich um komplexe Parameter handelt. Seien Sie versichert, dass Ihre Leitung eine Impedanz von 50 Ohm haben wird.