Podręcznik: Parametry wtórne toru

3. Fale elektromagnetyczne

3.4. Parametry wtórne toru

Parametry wtórne to impedancja charakterystyczna (zwana inaczej falową, albo impedancją kabla) Z_C(f) i tamowność toru γ(f). Oba te parametry pozwalają w prostszy sposób ocenić wpływ na transmisję takich zjawisk jak odbicia, tłumienie i dyspersja sygnału. Parametry wtórne, tak jak i parametry pierwotne są związane z częstotliwością sygnału. Można je obliczyć na podstawie parametrów pierwotnych korzystając z następujących zależności:

$Z\left(f\right)=\sqrt{\dfrac{R(f)+j2\pi L(f)}{G\left(f\right)+j2\pi C(f)}}$

$\gamma\left(f\right)=\sqrt{\left[R\left(f\right)+j2\pi L\left(f\right)\right][G\left(f\right)+j2\pi C(f)}$

Sens fizyczny impedancji charakterystycznej linii jest związany ze zjawiskiem odbicia sygnałów na końcu linii. Jeżeli linia jest nieskończenie długa to nadany sygnał nigdy nie dotrze do jej końca. Gdyby zatem linię o skończonej długości obciążyć odbiornikiem o impedancji wejściowe równej impedancji charakterystycznej linii to skutek byłby taki sam. Sygnał nie odbiłby się na jej końcu, czyli w odbiorniku. Sygnał ulega odbiciu w każdym innym miejscu połączenia, w którym jest niedopasowanie (niezgodność impedancji). Z tego powodu łączone odcinki kablowe powinny mieć jednakową impedancję. Również impedancje nadajnika i odbiornika powinny być z nimi zgodne. Wtedy cała moc sygnału docierającego do odbiornika jest w nim odbierana. Impedancja charakterystyczna jest zespoloną funkcją częstotliwości. Może być reprezentowana za pomocą modułu i argumentu. Jednak często jednostką impedancji charakterystycznej są [Ω].

Dla pewnego kabla U-UTP kategorii 5e firmy Bitner impedancja falowa dla częstotliwości 100 MHz wynosi 100 ± 15 Ώ, a dla częstotliwości od 100 MHz do 250 MHz 100 ± 18 Ώ.

Pojawia się pytanie: a dlaczego impedancję falową wyraża się w Ώ skoro impedancja jest wielkością zespoloną i na dodatek zależną od częstotliwości? Otóż impedancję falową można przedstawić na dwa sposoby, jako moduł i argument, ale także jako sumę części rzeczywistej i urojonej. I to właśnie część rzeczywista impedancji jest wyrażana w Ώ. A co z zależnością od częstotliwości? Część rzeczywista impedancji falowej dla odpowiednio dużych częstotliwości jest prawie stała i dlatego w powyższym przykładzie zarówno dla 100 Hz jak i 250 Hz wynosi ona około 100 Ώ. Dla kabli koncentrycznych podawaliśmy, że typowe wartości impedancji falowej to 50 Ώ i 75 Ώ, zaś dla kabli telekomunikacyjnych to 120 Ώ.