اندازه گیری امپدانس کابل های کواکسیال”coaxial cable”

خطوط انتقال فرکانس بالا و از جمله کابل های کواکسیال برای انتقال انرژی فرکانس بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. در فرستنده‌ها این کابل‌ها توان رادیویی را از دستگاه فرستنده به آنتن منتقل می‌کنند تا از آنجا به صورت میدان الکترومغناتیسی در محیط انتشار پیدا کند. اگر «مقاومت ظاهری» یا «امپدانس» خروجی دستگاه فرستنده و کابل و آنتن با هم برابر نباشند، مقداری از توانی که باید به آنتن برسد، در داخل کابل تلف شده و یا بجای انتشار از آنتن به فرستنده برمی‌گردد و باعث اختلال در کیفیت عملکرد آن می‌شود.

کابل کواکسیال چیست؟

همچنین، در گیرنده‌ها نیز باید امپدانس کابل میان آنتن و گیرنده با امپدانس آن‌ها یکسان باشد، چرا که در غیر این صورت، علایم ضعیفی که توسط آنتن دریافت شده اند، در طول مسیر کابل دچار اتلاف می‌گردند و با دامنه‌ی کم‌تر و ضعیف‌تری به گیرنده خواهد رسید که باعث کاهش کیفیت دریافت رادیویی می‌شود. به این علت، دانستن مقدار امپدانس خطوط انتقال فرکانس بالا مانند کابل‌های هم‌محور یا کواکسیال در کارهای رادیوآماتوری و مخابراتی اهمیت زیادی دارد.

معمولاً همه‌ی ما در خانه و در محل کار خود به کابل‌هایی برخورد می‌کنیم که در گذشته خریداری شده‌اند و به دلایل مختلف هیچ مشخصات فنی قابل استفاده‌ای روی آن‌ها نوشته نشده و اطلاعاتی در مورد آن‌ها نداریم. مثلاً نمی‌دانیم که امپدانس آن‌ها چند اهم است و برای چه کاربردی مناسب هستند و یا برای انجام پروژه‌ای باید کابل کواکسیالی با مشخصات معین خریداری کنیم، اما کابلی که در بازار به ما پیشنهاد می‌شود، مشخصات فنی بر روی آن درج نشده است ما باید بتوانیم هنگام خرید کابل کیفیت و مرغوبیت آن را تشخیص داده و اطمینان پیدا کنیم که کابل پیشنهادی واقعاً دارای مشخصات مورد نظر ما هست.

محاسبه ضریب پراکندگی و درصد پوشش بافت دستگاه بریدر کابل کواکسیال

روش اندازه‌گیری امپدانس کابل

در این‌جا یک روش تقریبی و ساده‌ی اندازه‌گیری امپدانس کابل  توضیح داده می‌شود که خیلی سریع ما را به نتیجه خواهد رساند.

اطلاعات کابل های کواکسیال

وسایل مورد نیاز

• سیم چین یا کاتر
• یک دستگاه LCR متر ساده.

وظیفه‌ی دستگاه‌های LCR متر اندازه‌گیری مقدار ظرفیت خازنی (C) و مقدار خودالقایی یا اندوکتانس (L)  و مقاومت (R) است. در گذشته این دستگاه‌ها بسیار گران‌قیمت بودند، اما این روزها به لطف فن‌آوری «میکروکنترلر» هر دوستدار الکترونیک می‌تواند با صرف هزینه‌ی قابل قبولی یک دستگاه LCR متر در اختیار داشته باشد.

چنین دستگاهی را با کیفیت بسیار خوب می‌توان از اینجا و یا اینجا به صورت کیت تهیه کرد. یادآور می‌شوم که این کیت‌ها توسط دوستان رادیوآماتور، آقایان علیپور (EP3DL) و قنبری (EP3AG) تولید و عرضه می‌شوند.

آیا طول کابل در کیفیت تصاویر دوربین تاثیر دارد؟

فرآیند اندازه‌گیری

روش کار بسیار ساده است و در چند گام  به نتیجه می‌رسد.

• با سیم چین یا کاتر یک تکه از کابل ناشناس را قطع کرده و دو انتهای آن را به طول تقریبی ۲ سانتی‌متر لخت می‌کنیم. انداز‌ه‌ی کابل خیلی مهم نیست ولی با توجه به دقت اندازه‌گیری دستگاه ما، قطعه کابلی به درازی ۳۰ تا ۵۰ سانتی‌متر مناسب خواهد بود.
•  دستگاه LCR متر را روی حالت اندازه‌گیری ظرفیت خازنی قرار می‌دهیم و نمایشگر LCD آن را صفر می‌کنیم و ظرفیت خازنی بین مغزی و شیلد را، با وصل کردن یک انتهای کابل به دستگاه، اندازه می‌گیریم و عدد نقش بسته بر روی نمایشگر دستگاه را بر حسب پیکوفاراد یادداشت می‌کنیم. هنگام این اندازه‌گیری دو سر لخت شده‌ی سمت دیگر کابل باید باز باشد و به همدیگر اتصالی نداشته باشند.
•  سپس دستگاه را روی حالت اندازه‌گیری «سلف» (خودالقایی، اندوکتانس) قرار می‌دهیم و نمایشگر دستگاه را صفر می‌کنیم. در یک انتهای کابل، شیلد (محافظ الکتریکی کابل بصورت بافت مسی) و مغزی (مفتول مسی) را به هم متصل می‌کنیم. و سرهای شیلد و مغزی سمت دیگر کابل را به دستگاه می‌بندیم و مقدار  اندازه‌گیری شده را می‌خوانیم و آن را بر حسب میکروهانری یادداشت می‌کنیم.
• سپس با استفاده از فرمول:

مقدار امپدانس را به دست می‌آوریم.

نکته بسیار مهمی که نباید فراموش کرد این است که در فرمول بالا حتما باید ضرایب واحد‌های مقادیر سلف و خازن یکسان باشند. به عبارت دیگر، حتما هر دو، مثلاً بر حسب پیکوفاراد و پیکوهانری، یا میکروفاراد و میکروهانری و یا نانوفاراد و نانوهانری باشند.

خطوط انتقال، آنتن و انتشار امواج

کسانی که با ریاضی میانه‌ی خوبی ندارند، می‌توانند فقط عدد ظرفیت سلفی L را که بر حسب میکروهانری یادداشت کرده‌اند در عدد یک میلیون ضرب کنند تا هر دو عددِ به دست آمده برای سلف و خازن بر حسب «پیکو» بشوند. سپس این دو عدد را بر هم تقسیم کرده و از حاصل تقسیم جذر بگیرند. مقدار به دست آمده بعد از جذر گرفتن، برابر است با امپدانس کابل نامعلوم.

در این روش با در نظر گرفتن خطای اندازه‌گیری در خودِ وسیله‌ی اندازه‌گیری، می‌توان امپدانس کابل را با دقت بهتر (کم‌تر) از ۲ اهم معیّن کرد.

برای هر چه روشن‌تر شدن فرآیند محاسبه، مثالی را به شرح زیر می‌آوریم.

بهترین برند تولید کننده سیم و کابل

یک مثال محاسباتی

در اندازه‌گیری یک کابل ناشناس به ترتیب گفته شده در بالا، ظرفیت خازنی برابر با ۳۷/۲ پیکو فاراد و ظرفیت سلفی برابر با ۰/۱ میکروهانری خوانده شد. امپدانس کابل را حساب کنید.

برگرفته از سایت : اتصال کوتاه (etesalkootah.ir)