동축 임피던스 (Coaxial Cable Impedance) 계산

동축 케이블 (Coaxial Cable)은 평형 2선과 함께 RF 통신에 사용되는 가장 일반적인 유형의 전송선이다.

 

그림 1. 동축 케이블 단면도

 

대부분의 RF 동축 케이블의 임피던스 (Impedance) 는 50 Ohm 또는 75 Ohm이다. 이는 쉽게 사용할 수 있는 케이블의 표준화된 임피던스 값이나, 어떤 경우에는 사용자가 맞춤형 임피던스 값을 요구할 수 있다. 이는 유전체 (Dielectric)와 함께 동축 케이블의 내부 및 외부 직경을 조절하여 달성할 수 있다.

 

표 1. 각종 재료의 유전상수

 

또한, 최대 전력 전달을 위해서 케이블이 부착된 위치 (송신기, 안테나 등)에 케이블의 임피던스를 일치시켜야 하기 때문에 동축 케이블의 특성 임피던스를 알아야 한다. 아래 식으로 동축 케이블의 임피던스, 시간 지연, 인덕턴스 (Inductance) 및 커패시턴스 (정전용량, Capacitance)를 계산할 수 있다.

 

(식 1) Zo = 60/√εr x ln (d2/d1)

(식 2) td = 84.72 x 10^-3 √εr

(식 3) L = 5.08 x ln (d2/d1)

(식 4) C = 1.41 εr  / ln (d2/d1)

여기서,

Zo : 특성 임피던스 (Ω)

εr : 유전상수 (표 참조)

td : 인치당 나노초 단위의 시간 지연 (ns/inch)

L : 단위 길이당 인덕턴스 (nH/inch)

C : 단위 길이당 정전 용량 (pF/inch)

d2 : 내부 표면 실드 직경 (mm)

d1 : 내부 도체 직경 (mm)

이다.

 

내부 도체 직경, d1 (mm) :

내부 표면 실드 직경, d2 (mm) :

유전상수, εr :

     

임피던스 (Ω) :

시간 지연 (ns/inch) :

인덕턴스 (nH/inch) :

정전 용량 (pF/inch) :