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! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać – Postaw kawę za:
– jeśli jeden numer ZE – 10 zł,
– jeśli kilka numerów ZE – Własna kwota. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10 zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dodać dedykację/Wiadomość dla Twórcy” i tu zawsze wpisać, który numer lub numery ZE mam wysłać na podany adres e-mailowy. Jeśli ma to być numer z tym artykułem trzeba zaznaczyć, że chodzi o ZE 7/2025.
UWAGA!!! E-mail z linkiem do materiałów (Smash) wysyłamy zazwyczaj w ciągu 24 godzin. Czasem zdarza się jednak, że trafia do spamu. Jeśli więc nie pojawi się w ciągu 48 godzin prosimy sprawdzić w folderze spam, a ewentualny problem zgłosić na adres: kontakt@piotr-gorecki.pl.