Dopasowanie falowe – praktyczne przykłady

W poprzednich dwóch artykułach tej serii omówiłem wstępne, podstawowe informacje na temat rezystancji (impedancji) falowej oraz dopasowania falowego. W tym artykule pokazuję oraz omawiam kilka prostych przykładów tego, co dzieje się w przypadkach obecności i braku dopasowania falowego.

Fundamentem elektroniki, w szczególności „elektroniki radiowej” jest zaakceptowanie faktu, że energia elektryczna, a raczej elektromagnetyczna zawsze przekazywana jest w sposób bezprzewodowy, powiedzmy falowy, jako energia swego rodzaju drgań.

Nierozłącznie wiąże się z tym problem zjawisk falowych, w szczególności odbić. Omawiałem to w dwóch poprzednich i omawiam także w tym artykule serii.

A po takim krótkim omówieniu dopasowania falowego w następnych artykułach zajmiemy się dwoma innym rodzajami dopasowania: dopasowaniem energetycznym oraz dopasowaniem szumowym.

Czy rezystancja falowa to rezystancja strat?

Zacznijmy od tego, że najczęściej mamy do czynienia z kablami 75-omowymi i 50-omowymi.

Te omy to wartość impedancji falowej kabla. Potocznie zwykle mówimy jednak, że chodzi o kable o rezystancji 75 i 50 omów. I w sumie słusznie, ale może to prowadzić do nieporozumień.

W literaturze pisze się o impedancji charakterystycznej kabla, która, jak się okazuje, jest rezystancją. A raczej ma charakter „dziwnej rezystancji”. I właśnie tu trzeba wyjaśnić nieporozumienia.

Otóż po pierwsze, bardzo często mówi się, że rezystancja to przeciwstawianie (się) i zwykle rezystancja kojarzy się ze stratami, z zamianą mocy elektrycznej na ciepło.

Zasadniczo słusznie! Ale trzeba tu oddzielić, rozróżnić dwie zupełnie różne kwestie.

Otóż nie tylko początkujący słysząc, że kabel jest 50-omowy, biorą omomierz i próbują w takim kablu znaleźć te 50 omów. Bez skutku! Rezystancja między żyłami jest ogromna i omomierz na pewno jej nie zmierzy – pokaże rozwarcie. I słusznie. Z kolei rezystancja obu żył albo rezystancja żyły środkowej i rezystancja ekranu okazują się śmiesznie małe, zależne od długości kabla. Fotografia 1 pokazuje pomiar rezystancji 50-omowego kabla o długości około pięciu metrów (i dużej średnicy, 10 mm).

Rezystancja żyły środkowej i rezystancja ekranu (oplotu) są znikome – wynoszą 0,033 oma! Nie tędy droga. Takie pomiary rezystancji żył nie mają nic wspólnego z impedancją charakterystyczną kabla!

Przypomnijmy, że rezystancja R i przewodność G na omawianym już wcześniej rysunku 2 reprezentują właśnie straty, powodujące grzanie kabla.

Tak, ale mierząc zgodnie z rysunkiem 2 sumaryczną rezystancję drutu kabla zwyczajnym omomierzem możemy określić co najwyżej tylko część tych strat. Przy wysokich częstotliwościach z kilku powodów straty w kablu rosną (straty w przewodach z uwagi na naskórkowość, ale przede wszystkim straty w dielektryku). I właśnie dlatego kable przeznaczone do pracy przy bardzo wysokich częstotliwościach, mające małe straty, są takie drogie. Ale to oddzielny temat.

My na razie chcemy rozróżnić dwa rodzaje rezystancji i w tym celu straty w kablu, reprezentowane na rysunku 2 przez R i G na razie całkowicie pomijamy. Teraz rozpatrujemy hipotetyczny kabel idealny, bezstratny, o schemacie jak na rysunku 3.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w lipcowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 7/2025). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 7/2025 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

 

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć archiwalne numery znajdują się na stronie: https://piotr-gorecki.pl/n11

Chodzi o ZE 7/2025.