Um cabo coaxial de 50 ohmss é uma linha de transmissão com impedância característica de 50 ohms e é a escolha padrão na maioria dos sistemas de RF porque equilibra baixa perda de sinal com capacidade razoável de gerenciamento de energia. A classificação “50 ohm” não se refere a uma resistência CC que você pode medir com um multímetro; descreve como a tensão e a corrente viajam ao longo do cabo em frequências de rádio. Este artigo explica o que realmente significa impedância de 50 ohms, por que a indústria a adotou, como ela se compara a outras impedâncias e o que verificar antes de comprar. Se você precisar de um método de seleção passo a passo completo, consulte nosso Guia do conector coaxial RF .
O que significa 50 Ohm em um cabo coaxial?
A impedância característica de um cabo é a relação entre a tensão e a corrente em uma onda que viaja ao longo dele, e é fixada pela geometria do cabo e pelo material dielétrico. Para um cabo coaxial, a impedância é aproximadamente Z0 = (138 / sqrt(εr)) × log10(D/d), onde D é o diâmetro interno da blindagem externa, d é o diâmetro externo do condutor interno e εr é a permissividade relativa do dielétrico.
Esta impedância é independente do comprimento do cabo. Um comprimento de 10 m e 100 m do mesmo cabo de 50 ohms mostrará aproximadamente a mesma impedância característica quando medido com um analisador de rede. Um ohmímetro DC lerá apenas uma resistência em série baixa, geralmente próxima de 0 ohm para uma peça curta ou vários ohms para um longo prazo, portanto não pode ser usado para verificar uma classificação de 50 ohms.
- A impedância característica é definida pela construção e não pelo comprimento.
- O valor da impedância é significativo apenas em frequências onde o comprimento de onda do sinal é comparável ou menor que o comprimento do cabo.
- Uma incompatibilidade cria reflexões, que aumentam a perda de inserção e a distorção do sinal.
Por que 50 Ohm se tornou o padrão de RF
O padrão de 50 ohms surgiu porque era o melhor compromisso prático entre baixa atenuação e alta potência para cabos dielétricos de ar. Para uma linha coaxial com dielétrico de ar, o pico máximo de potência é próximo a 30 ohm e a atenuação mínima é próxima a 77 ohm. A média geométrica desses dois valores é de aproximadamente 48 ohms, que é arredondada naturalmente para os 50 ohms que usamos hoje.
Quando o polietileno sólido e outros dielétricos de baixas perdas se tornaram padrão, os valores ideais mudaram ligeiramente, mas 50 ohms permaneceram próximos o suficiente e já eram amplamente utilizados por engenheiros de telecomunicações e equipamentos de teste. Radar, transceptores de rádio, instrumentos de laboratório e, posteriormente, equipamentos celulares e sem fio, todos padronizados em 50 ohms.
50 Ohm vs 75 Ohm vs Outras Impedâncias
Para trabalhos de RF de uso geral, escolha um cabo de 50 ohms; escolha um cabo de 75 ohmss apenas para aplicações de recepção de baixa perda, como transmissão de vídeo ou televisão, onde o manuseio de energia é menos crítico. A tabela compara as principais diferenças.
| Impedância | Uso típico | Perda de sinal | Manuseio de energia | Tipos de conectores |
|---|---|---|---|---|
| 50 ohm | Sem fio, equipamentos de teste, rádio, alimentadores de antena, IoT | Baixo | Moderado a alto | BNC, N, SMA, TNC, UHF |
| 75 ohm | Transmissão de vídeo, CFTV, TV a cabo, telefonia | Baixoer than 50 ohm for the same outer size | Baixoer | BNC, F, RCA |
| 93 ohms | Transmissão de dados herdada, primeiras LANs | Muito baixo para determinados dados de baixa velocidade | Muito baixo | BNC (raro) |
Usar um cabo de 75 ohms em um sistema de 50 ohms cria uma incompatibilidade que reflete parte do sinal. Em baixas frequências e comprimentos curtos, o efeito pode ser insignificante, mas acima de algumas centenas de megahertz ou para cabos longos, a ondulação e a perda adicionais geralmente o tornam inaceitável.
Como escolher um cabo coaxial de 50 Ohm
Comece definindo a perda máxima aceitável em sua frequência operacional e, em seguida, verifique o manuseio de energia, a flexibilidade mecânica, a blindagem e a tolerância de impedância. O erro mais comum é comprar o sósia RG-58 mais barato sem verificar a atenuação na frequência real de interesse.
- Determine a frequência mais alta que você transmitirá. A perda aumenta com a frequência, portanto, um cabo que funciona a 100 MHz pode ficar inutilizável a 6 GHz.
- Calcule a perda total da atenuação do cabo por metro, geralmente especificada em dB por 100 m a 1 GHz; multiplique pelo comprimento da execução e adicione a perda do conector.
- Verifique a construção do condutor externo. A trança é flexível, mas vaza; folha mais trança proporciona melhor blindagem; o cobre semirrígido e corrugado proporciona a menor perda e a melhor blindagem para instalações fixas.
- Verifique a tolerância de impedância. Um bom cabo flexível de 50 ohms normalmente mantém uma impedância característica dentro de ±2 ohms; cabos de baixa qualidade podem desviar mais e causar maior VSWR.
- Verifique a família do conector e a interface correspondente. Um conector SMA de 50 ohms não é o mesmo que um conector N de 50 ohms, mecânica ou eletricamente, e nenhum deles deve ser forçado em uma porta BNC de 75 ohms.
As famílias de cabos genéricos comuns de 50 ohm incluem RG-58/U para patch leads curtos e flexíveis, RG-213/U para estações base de maior potência e cabos dielétricos de espuma de baixa perda para alimentadores longos. O desempenho real depende da qualidade da construção, portanto compare sempre as curvas de atenuação da folha de dados antes de fazer o pedido.
Conectores correspondentes a um cabo de 50 Ohm
Cada cabo de 50 ohms precisa de um conector de 50 ohms que corresponda ao diâmetro do cabo e à porta alvo; impedâncias incompatíveis do conector criam reflexões e podem danificar a interface. Por exemplo, um conector BNC de 75 ohms pode combinar com um conector BNC de 50 ohms, mas o passo de impedância na junção aumenta o VSWR e os pinos centrais nem sempre são dimensionalmente compatíveis. Os conectores tipo N e SMA são muito mais consistentes em sistemas de 50 ohms, enquanto o TNC fornece uma versão rosqueada e resistente às intempéries do BNC.
Conectores SMA
O SMA é a primeira escolha para frequências de até 18 GHz e para módulos compactos como rádios, antenas e equipamentos de teste. Escolha um conector SMA que corresponda ao seu tipo de cabo, seja flexível, semirrígido ou microfita.
Conectores coaxiais RF SMA para aplicações de banda larga Explore conectores SMA com impedância de 50 ohms, suportando DC a 18 GHz em cabo semirrígido. Eles são adequados para módulos compactos e circuitos de alta frequência mencionados no texto anterior. Ver Produto → Conectores N
Os conectores N são conectores robustos de 50 ohms com excelente repetibilidade de CC a 11 GHz ou superior. Eles são comuns em filtros de estações base, amplificadores de RF e alimentadores de antenas externas.
Conectores coaxiais RF N com acoplamento de parafuso Esses conectores robustos de 50 ohms operam até 11 GHz em cabos semirrígidos. Ideal para filtros de estação base e alimentadores externos, conforme observado na discussão ao redor. Ver Produto → Conectores BNC
Os conectores BNC são convenientes para conexões rápidas, mas verifique se o BNC específico está classificado para 50 ohms e para sua faixa de frequência. O mesmo invólucro também é usado para circuitos de vídeo de 75 ohms, portanto verifique a folha de dados antes de emparelhar.
Conectores coaxiais BNC RF com acoplamento de baioneta Verifique esses conectores BNC de 50 ou 75 ohms para necessidades rápidas de conexão e desconexão. O contexto alerta para verificar as classificações de frequência e impedância antes do acoplamento, tornando esta página útil. Ver Produto → Ao montar um cabo, confirme se o conector é especificado para a família exata de cabos que você está usando, como cabo trançado flexível ou cabo semirrígido. Se as duas interfaces de porta forem diferentes, use uma interface de 50 ohms de baixa perda Adaptador RF em vez de se adaptar com um cabo longo.
Aplicações típicas e verificações de instalação
Você encontrará cabos coaxiais de 50 ohms em infraestrutura sem fio, teste e medição, aviônicos, dispositivos IoT e qualquer sistema onde um transceptor acione uma antena. Nessas aplicações, a impedância do cabo faz parte de uma cadeia correspondente desde o conector na PCB até o ponto de alimentação da antena.
- Os cabos de teste de bancada e as conexões do analisador de espectro usam cabos patch curtos de 50 ohms.
- Os alimentadores de antena da estação base usam cabo de 50 ohm de baixa perda com conectores tipo N.
- Os rádios definidos por software geralmente encaminham RF para uma porta fêmea SMA de 50 ohms.
- Receptores GPS, telemática e módulos de rádio compartilham a mesma convenção de impedância de 50 ohms.
Para instalações externas, verifique se o cabo possui uma capa resistente às intempéries e adicione um protetor contra surtos ou componente de proteção contra raios próximo ao ponto de entrada. Um protetor projetado para operação em 50 ohms manterá a impedância característica do sistema através do caminho de sobretensão.
Perguntas frequentes
Estas são as perguntas que os engenheiros fazem com mais frequência antes de selecionar um cabo de 50 ohms.
Posso usar um cabo de 75 ohms em um sistema de 50 ohms?
Sim, mas apenas para um teste temporário curto e não em alta potência ou alta frequência. A incompatibilidade de impedância cria um coeficiente de reflexão de cerca de (75-50)/(75 50) ou 0,2, o que significa que aproximadamente 4% da potência do sinal é refletida. A perda de retorno é de apenas cerca de 14 dB, o que pode ser aceitável para trabalhos de bancada, mas raramente é aceitável para um transmissor.
Um cabo de 50 ohms mede 50 ohms em um multímetro?
Não. Um multímetro aplica corrente contínua e mede a resistência em série do condutor central e da blindagem, que geralmente é inferior a 10 ohms para um cabo curto. A impedância característica é uma propriedade de onda CA e só pode ser medida corretamente com análise de impedância em RF, por exemplo, com um analisador de rede.
Qual é a diferença entre conectores BNC de 50 ohms e 75 ohms?
O invólucro básico é o mesmo, mas os conectores BNC de 75 ohms têm um perfil de condutor central diferente e não são intercambiáveis com os tipos de 50 ohms sem degradar a interface. Um plugue de 50 ohms irá combinar fisicamente com um conector de 75 ohms, mas a mudança de impedância e a força de contato insuficiente podem aumentar o VSWR e danificar o conector em conexões repetidas.
Que cabo devo comprar para um alimentador de antena de 50 ohms?
Escolha o cabo mais fino que atenda ao seu orçamento de perdas. Para corridas curtas em ambientes internos, o tipo RG-58 é conveniente. Para longos percursos externos ou frequências acima de 1 GHz, escolha um cabo de 50 ohms de baixa perda com revestimento de célula fechada e conectores tipo N e verifique sua atenuação em sua frequência real.
