Як визначити хвильовий опір кабелю: 50 чи 75 Ом за маркуванням і виглядом

Бухта кабелю без етикетки, пігтейл із коробки «від чогось», обрізок, що залишився після монтажу антени. На вигляд усі коаксіальні кабелі однакові: чорна оболонка, обплетення, жила. А різниця між 50 і 75 Ом для передавача принципова. Коротка відповідь: точно хвильовий опір визначають за повним маркуванням і даташитом або антенним аналізатором. Без ВЧ-приладу його можна оцінити за геометрією кабелю, а роз'єм, магніт і походження дають лише підказки. Нижче — порядок перевірки від надійного до допоміжного і таблиця популярних кабелів.

Одразу: мультиметр не допоможе

Хвильовий опір характеризує співвідношення напруги і струму хвилі, що біжить кабелем, — байдуже, синусоїда це чи фронт швидкого імпульсу. Мультиметр вимірює лише усталений опір постійному струму: по жилі ви побачите опір провідника (від часток ома до десятків ом у довгого тонкого кабелю), між жилою і обплетенням — обрив або опір навантаження на дальньому кінці. Визначити так Z₀ не можна. Числа 50 або 75 задаються переважно геометрією кабелю та матеріалом ізоляції, і беруть їх із даташита або вимірюють відкаліброваним VNA чи рефлектометром. Чому саме 50 і 75 — у статті про походження цих чисел. Тут — як побачити різницю руками.

Спосіб 1. Прочитати маркування на оболонці

На більшості кабелів кожні 30–100 см надруковано тип. Читайте позначення повністю, разом із суфіксами:

• RG-xx — американська система (Radio Guide). Номер сам по собі нічого не означає, це просто індекс, тому таблицю треба знати або мати під рукою. Вона нижче.
• LMR-xxx (Times Microwave і аналоги). У базовій лінійці всі моделі 50-омні, а число — приблизний зовнішній діаметр у тисячних дюйма: LMR-400 ≈ 0,400″ ≈ 10 мм. Але є окремі 75-омні моделі з суфіксом: LMR-240-75, LMR-400-75, LMR-600-75. Без суфікса — 50 Ом.
• xD-FB, xD-2V (3D-FB, 5D-FB, 7D-FB, 8D-FB) — японська система. Літера D означає 50 Ом, літера C — 75 Ом (наприклад, 5C-2V — телевізійний). Число — приблизний діаметр ізоляції у міліметрах.
• M17/xxx — військове позначення за MIL-DTL-17 (раніше MIL-C-17), часто поряд із RG: M17/28-RG58, M17/113-RG316, M17/119-RG174.
• RF1.13, RF1.37, RF0.81 — тонкі кабелі для пігтейлів, у продажу практично завжди 50-омні; число — зовнішній діаметр у міліметрах.
• Прямі написи: «50 OHM» або «75 OHM». Слова «SAT», «TV», «CATV», «DIGITAL VIDEO», «SDI» — типові ознаки 75 Ом.

Обережно з RG-8X і RG-59: перший — це тонший 50-омний родич RG-8, другий — 75-омний ТВ-кабель, і зовні вони схожі. Якщо виробник невідомий, маркування — підказка; точна відповідь — у даташиті конкретної марки.

Спосіб 2. Подивитися на роз'єм

• F-роз'єм (гайка з різьбою, центральний штир — сама жила кабелю) і IEC-штекер «під антену телевізора» — сильна ознака 75-омного тракту.
• SMA, RP-SMA, U.FL / IPEX, MHF4, MMCX, QMA, TS9, CRC9 — практично тільки 50-омні. У типових антенних пігтейлах їх наявність — сильна підказка на 50 Ом, але специфікацію готової збірки все ж варто перевірити.
• BNC, N-type, TNC, MCX — мають і 50-, і 75-омні виконання, зовні майже однакові. За самим корпусом висновок зробити не можна; у N-type деякі 50/75 пари ще й механічно несумісні.
• UHF (PL-259 / SO-239) — не є роз'ємом із постійним хвильовим опором у широкому діапазоні, він просто стоїть на 50-омних кабелях радіостанцій.

Є один виняток: невідомий виробник міг обтиснути SMA на 75-омний кабель. Тому роз'єм — підказка, а не доказ. Якщо кабель куплений як антенний для LTE, Wi-Fi чи дрона, з великою імовірністю все правильно; якщо зібраний «з того, що було», перевірте геометрію.

Спосіб 3. Оцінити за жилою та ізоляцією

Хвильовий опір і є геометрією кабелю, тому виміряти її — найкорисніше, що можна зробити без ВЧ-приладу. Для однорідного коаксіалу з малими втратами наближено:

Z₀ ≈ 138 / √εr × log₁₀(D / d),

де D — внутрішній діаметр обплетення (на практиці — діаметр оголеної ізоляції), d — діаметр центральної жили (для багатодротової — діаметр пучка), εr — діелектрична проникність ізоляції: близько 2,3 для суцільного поліетилену, 2,1 для тефлону (PTFE), 1,4–1,6 для спіненого поліетилену. Зачистіть кінець, виміряйте D і d штангенциркулем, поділіть і порівняйте:

Приклади: RG-58 — ізоляція 2,95 мм, жила 0,9 мм, відношення 3,3, тобто 50 Ом. RG-59 — 3,7 мм і 0,58 мм, відношення 6,4, тобто 75 Ом. RG-6 зі спіненою ізоляцією — 4,6 мм і 1,0 мм, відношення 4,5, тобто 75 Ом. LMR-400 — 7,2 мм і 2,7 мм, відношення 2,6, тобто 50 Ом. Різниця між 50 і 75 у відношенні майже дворазова. Але це оцінка: діаметр ізоляції лише наближено дорівнює D, а εr спіненого матеріалу залежить від конструкції. За відомого типу діелектрика співвідношення діаметрів упевнено відрізняє типові 50- і 75-омні конструкції; для невідомого спіненого, повітряного або багатошарового діелектрика це лише підказка, а остаточну відповідь дають маркування, даташит або вимірювання.

Спосіб 4. Оцінити жилу на око

Якщо штангенциркуля немає, працює грубе правило: у 75-омного кабелю жила відносно зовнішнього діаметра тонка; у 50-омного при тому ж зовнішньому діаметрі — помітно товща. Суцільна чи багатодротова жила буває в обох, хоча в багатьох бюджетних побутових 75-омних кабелях стоїть одна оміднена сталева.

• Кабель близько 7 мм з одною тонкою жорсткою жилою ~1 мм у товстій м'якій ізоляції — найімовірніше RG-6, 75 Ом.
• Кабель близько 5 мм з багатодротовою мідною жилою ~0,9 мм — найімовірніше RG-58, 50 Ом.
• Кабель близько 10 мм з жилою 2,2–2,7 мм — RG-213, RG-8 або LMR-400, 50 Ом. Той самий діаметр із жилою 1,6 мм — RG-11, 75 Ом.

Популярна порада «перевірте магнітом: у ТВ-кабелі сталева жила» не працює. Так, жила бюджетного RG-6 — зазвичай сталь у мідній сорочці, і магніт до неї липне. Але сталеву основу мають і деякі виконання 50-омних RG-174, RG-178, RG-316: у них оміднена або посріблена сталь заради міцності при малому діаметрі. Магніт каже лише «тут є сталь» і нічого не каже про хвильовий опір.

Спосіб 5. Згадати, звідки кабель

• Ішов у комплекті з телевізором, тюнером T2, супутниковою тарілкою, камерою відеоспостереження — майже напевно 75 Ом.
• Ішов з антеною для LTE-роутера, Wi-Fi, рації, GPS, приймачем чи відеопередавачем дрона — майже напевно 50 Ом.
• Куплений у господарському або будівельному магазині як «антенний» без уточнень — найчастіше RG-6, 75 Ом.
• Куплений у магазині радіодеталей чи зв'язку як «для антени 4G» — зазвичай RG-58, LMR або 5D-FB, 50 Ом, але дивіться маркування.

Якщо потрібна певність: аналізатор за один вечір

Векторний аналізатор, паспортний діапазон якого охоплює потрібні частоти (для питання «50 чи 75» вистачає недорогого NanoVNA), відповідає на питання за кілька хвилин. Зробіть однопортове калібрування open / short / load у тій точці, куди під'єднаєте кабель, на дальній кінець кабелю надіньте перевірене 50-омне навантаження і виберіть діапазон частот, у якому кабель має хоча б чверть хвилі електричної довжини. У 50-омному кабелі точка на діаграмі Сміта стоятиме біля центру, а КСХ буде близько 1,0–1,1 у всьому діапазоні. У 75-омному вхідний опір змінюватиметься з частотою, точка описуватиме коло, а КСХ гулятиме між 1 і 2,25 (втрати реального кабелю зменшують розмах). Для кількісного вимірювання Z₀ користуйтеся методикою виробника приладу, для питання «50 чи 75» достатньо цієї картинки. Як читати КСХ, відбиту потужність і втрати через розузгодження — у статті про КСХ антени.

Таблиця популярних кабелів

Значення для LMR узяті з даташитів Times Microwave редакції 2022 року (загасання нормується на 1000, 2500 і 5800 МГц). Для інших кабелів наведено типові каталожні дані поширених марок — вони позначені знаком ≈ і в різних виробників можуть відрізнятися на 10–20 %. Зірочка означає інтерполяцію або розрахунок за даними виробника. Прочерк означає лише, що вибране джерело не наводить значення на цій частоті; придатність кабелю перевіряють за робочим діапазоном і допустимими втратами конкретної марки.

Джерела: даташити Times Microwave LMR-195, LMR-240, LMR-300, LMR-400 (ред. 2022) і каталог TL-16 для M17/28-RG58; каталожні дані Belden як орієнтир для типів RG-174 (8216), RG-316 (83284), RG-178 (83265), RG-59 (8241), RG-6 (1694A), RG-11 (1523A); даташит Molex на мікрокоаксіал 1,13 мм. Кабелі з такою ж назвою від інших виробників можуть мати іншу геометрію і загасання — перевіряйте свій даташит.

Три речі, які видно з таблиці. Перша: кабелі однакового діаметра бувають і 50, і 75 Ом (RG-8X і RG-59, RG-213 і RG-11), тому діаметр оболонки нічого не доводить — дивіться на жилу. Друга: у 50-омних кабелів зі спіненою ізоляцією (LMR та аналоги) втрати можуть бути до двох разів меншими, ніж у класичних RG того ж розміру, тому для довгих ліній беруть саме їх. Третя: навіть LMR-400 на 5,8 ГГц губить 0,36 дБ на метр, тож довжину лінії на високих частотах завжди рахують за бюджетом тракту, а не «беруть із запасом».

Що робити після того, як визначили

Роз'єм добирають за діаметрами оболонки, ізоляції та жили і за способом монтажу. Деякі моделі сумісні одразу з кількома близькими кабелями (наприклад, RG-174 і RG-316 мають однаковий діаметр ізоляції), інші — лише з конкретною конструкцією: обтискна гільза для RG-58 не сяде на RG-213. Перевіряйте список сумісних кабелів у картці товару; якщо потрібного позначення там немає, звірте монтажні розміри. Орієнтир по каталогу:

• RG-174, RG-316, LMR-100 — SMA male під обжим (RG-174 / RG-316 / LMR-100), RP-SMA male під обжим (RG-174 / RG-316 / LMR-100);
• RG-58, 3D-FB, RG-223, LMR-195 — SMA male під затиск (RG-58 / 3D-FB / RG-223 / LMR-195), N-type male під затиск (RG-58 / 3D-FB / RG-223 / LMR-195), UHF PL-259 під обжим (RG-58 / 3D-FB / RG-223 / LMR-195), BNC male під затиск (RG-58 / 3D-FB / RG-223);
• LMR-240, 4D-FB, RG-8X — SMA male під обжим (LMR-240 / 4D-FB / RG-8X), N-type male під затиск (LMR-240 / 4D-FB);
• 5D-FB, LMR-300 — N-type male під затиск (5D-FB / LMR-300), SMA male під затиск (5D-FB / LMR-300);
• RG-8, RG-213, LMR-400, SLL-400, 7D-FB — N-type male компресійний (RG-8 / RG-213 / LMR-400), UHF PL-259 під затиск (RG-8 / SLL-400 / 7D-FB / LMR-400), SMA male під затиск (RG-8 / RG-213 / SLL-400 / 7D-FB).

Якщо ж кабель виявився 75-омним, а система 50-омна, не поспішайте його викидати. У приймальному тракті на довгій лінії він іноді дає менші сумарні втрати за тонкий 50-омний — але лише після розрахунку довжини, загасання і розузгодження; коли 75-омний кабель допустимий у 50-омному тракті, пораховано в окремій статті. LTE-модем також передає, тому для його 50-омного антенного порту за замовчуванням беріть 50-омний кабель, а 75-омний варіант оцінюйте за характеристиками конкретного пристрою і всього тракту. Для 5,8 ГГц, потужних передавачів і вимірювань у 50-омній системі — тільки 50-омний кабель.

Часті запитання

Чи можна визначити 50 чи 75 Ом мультиметром?

Ні. Мультиметр вимірює опір постійному струму, а хвильовий опір проявляється тільки для високочастотної хвилі. Використовуйте маркування з даташитом, оцінку за геометрією або антенний аналізатор.

Що означають літери RG і номер?

Radio Guide — система позначень, введена у США під час Другої світової. Номер — порядковий індекс у переліку, він не пов'язаний ні з діаметром, ні з опором. RG-58 і RG-59 — сусідні номери з різним хвильовим опором.

LMR-400 і RG-8 — це те саме?

Однаковий клас розміру (близько 10 мм) і однакові 50 Ом, тому роз'єми часто спільні. Але LMR-400 має спінену ізоляцію і суцільну жилу з алюмінію в мідній сорочці, тому втрати у нього помітно менші, а гнеться він гірше. Загасання — у даташиті конкретної марки.

Чорний кабель 5–6 мм без напису — що це найчастіше?

Найчастіше RG-58, LMR-195 або 3D-FB (50 Ом, ≈5 мм), RG-8X (50 Ом, ≈6 мм) чи RG-59 (75 Ом, ≈6 мм). Відрізняє жила: у RG-58 вона зазвичай мідна багатодротова ~0,9 мм, у RG-59 — одна тонка сталева ~0,6 мм. Зачистіть кінець і виміряйте відношення діаметрів.

Чи бувають пігтейли U.FL або SMA на 75-омному кабелі?

Серійно — практично ні. U.FL, MHF4 і RP-SMA існують лише у 50-омному виконанні, SMA — практично лише у 50-омному (75-омні SMA є, але це рідкісна каталожна екзотика), і кабелі для них (RF1.13, RG-178, RG-316, RG-174) 50-омні. Якщо на пігтейлі стоїть F-роз'єм — це 75 Ом і потрібен перехідник.

Є кабель, а який роз'єм до нього — незрозуміло? Напишіть у чат на сайті марку кабелю або його розміри і фото зрізу — підберемо роз'єм чи готовий пігтейл.

Далі за темою: Дальність впала — 5 місць для перевірки та U.FL, IPEX, MHF4 — це одне й те саме?