Se si parla di un cavo (solitamente un cavo coassiale) come di un 50 o 75Ohm cavo, allora questo significa l'impedenza caratteristica del cavo. Questo non può essere misurato con un ohmmetro perché si verifica solo con corrente CA ad alta frequenza e un ohmmetro misura tipicamente con corrente CC.
Anche l'impedenza caratteristica non dipende dalla lunghezza del cavo, contrariamente alla sua resistenza in serie.

Come mai?

Con corrente continua in un cavo coassiale, la corrente scorre in una direzione nel conduttore interno e nella direzione opposta nella schermatura. Solo quello ohmico è rilevante qui resistenza dei due conduttori (il conduttore interno ha solitamente una resistenza maggiore rispetto allo schermo). Queste resistenze aumentano proporzionalmente alla lunghezza del cavo.
Un cavo da 1 m ha una resistenza doppia rispetto a un cavo da 50 cm. Questa resistenza può essere misurata con un ohmmetro purché abbia un intervallo adeguato per le basse resistenze coinvolte (tipicamente inferiori a 1 ohm).

La situazione è diversa per la corrente alternata ad alta frequenza (ad es. radiofrequenze). È qui che entra in gioco la velocità del segnale nel cavo. Questo è praticamente uguale alla velocità della luce se c'è aria o vuoto come isolante tra il conduttore interno e lo schermo. Questo non è pratico, in pratica viene utilizzata una plastica per questo e le sue proprietà rallentano la propagazione del segnale. I tipici cavi coassiali hanno una velocità del segnale di circa 2/3 della velocità della luce.
Per una chiara descrizione dell'effetto, supponiamo che non sia un segnale sinusoidale di una certa frequenza che deve essere trasmesso nel cavo, ma un impulso con fronti infinitamente ripidi. Non esiste davvero una cosa del genere, ma questo è un esperimento mentale idealizzato. L'impulso dovrebbe iniziare con un fronte di salita e dopo un po' di tempo tornare al valore precedente con un fronte di discesa.

Quindi, se inviamo quell'impulso lungo il filo, il fronte di salita attraverserà il filo a 2/3 della velocità della luce e alla fine arriverà all'altra estremità. Durante questo tempo, l'elettronica che genera l'impulso, cioè l'uscita a cui è collegato il cavo, non si accorge di cosa sta accadendo all'altra estremità del cavo. La resistenza che l'uscita "vede" dipende solo dal cavo stesso.
Solo quando l'impulso è arrivato all'altra estremità interagisce con il ricevitore all'estremità del cavo e l'effetto può essere (in caso di "mancata corrispondenza") che parte dell'energia dell'impulso viene riflessa nel cavo. Ciò significa che un altro bordo ripercorre il cavo fino al dispositivo di invio, viaggiando nuovamente a 2/3 della velocità della luce. Solo quando questo impulso riflesso arriva al trasmettitore rileva qualcosa sulle proprietà del dispositivo ricevente.

La velocità della luce è di circa 300,000 km/s, cioè 30 cm/ns. Due terzi di questo è di 20 cm/ns.
Con un cavo lungo 1 m, occorrono circa 10 ns per la morte di un'uscita riflessione "vede" un fronte di impulso emesso. Durante questi 10 ns è solo il cavo stesso a caricare l'uscita. La resistenza di carico risultante durante questo breve periodo è l'impedenza caratteristica. Risulta dalla geometria del cavo e dai materiali utilizzati.

Più precisamente, l'impedenza caratteristica risulta dal rapporto tra l'induttanza di linea e la capacità tra il conduttore interno e lo schermo. Entrambi sono distribuiti sulla lunghezza del cavo, il rapporto è indipendente dalla lunghezza, per questo l'impedenza caratteristica è indipendente dalla lunghezza.

Le riflessioni si verificano quando il ricevitore non è corrispondente, ovvero quando la sua resistenza di ingresso non corrisponde all'impedenza caratteristica del cavo. Se entrambe le resistenze sono uguali, l'ingresso del ricevitore all'estremità del cavo cerca il
l'impulso in arrivo sembra una perfetta continuazione del cavo e non viene riflesso nulla. Maggiore è la differenza, maggiore è l'energia dell'impulso restituita. Nei due casi estremi dell'estremità aperta del cavo
(resistenza di ingresso infinita) o l'estremità del cavo in cortocircuito (resistenza di ingresso nulla), tutta l'energia viene riflessa. In questi casi l'impulso ritorna per intero (meno le perdite del cavo).

Anche l'uscita del trasmettitore deve essere regolata correttamente. Se la sua resistenza di uscita non corrisponde all'impedenza caratteristica del cavo, ne verrà riflessa una di ritorno Signal riflette di nuovo e corre indietro al
destinatario. In casi estremi, il fronte dell'impulso può scorrere più volte avanti e indietro nel cavo se entrambe le estremità non sono corrispondenti.

Per inciso, questi effetti possono essere utilizzati per trovare guasti nel cavo. Ciò è particolarmente utile quando i cavi sono di difficile accesso, ad es. B. sepolto nel terreno. Per fare ciò, invii un impulso ripido nel cavo e attendi i riflessi. Il tempo impiegato dalla riflessione per arrivare al punto di alimentazione è una misura di quanto è lontano il difetto. Puoi quindi z. B. dirigere l'escavatore nel posto giusto. Questo metodo è chiamato TDR (Time Domain Reflectometry).

Nell'esempio sopra con i 10 ns nel cavo da 1 m, diventa chiaro che la pendenza del fronte dell'impulso deve essere così grande che l'intero fronte deve essere coperto in meno di 10 ns, altrimenti la riflessione avverrebbe già durante la salita
arriva. Più lento è il bordo, più difficile è distinguere il bordo originale dal riflesso. Quindi, se abbiamo segnali con una pendenza del bordo così bassa che il ritardo nel cavo è abbastanza breve, allora l'effetto può essere trascurato e l'impedenza caratteristica non gioca più un ruolo. Quindi: l'impedenza caratteristica gioca un ruolo tanto più importante quanto più lungo è il cavo e quanto più ripidi sono i fianchi.

Secondo la teoria del segnale (Fourier), la pendenza dei fianchi ha una relazione diretta con le frequenze del segnale. Si possono fare queste considerazioni anche con segnali sinusoidali di frequenza corrispondente. Potrebbe non essere
più chiaramente, ma si può forse ancora immaginare che le onde stazionarie possano derivare da disallineamenti alle estremità del cavo. La frequenza più bassa di tali onde stazionarie risulta dal
lunghezza del cavo. Se c'è un cortocircuito su entrambe le estremità, ad es. B. una semionda nel cavo, quindi la frequenza nel nostro cavo da 1 m è 100 MHz.

Quindi puoi vedere che devono essere coinvolte frequenze abbastanza alte, almeno finché i cavi non diventano molto lunghi.
Come "regola empirica" ​​si parla di cavo "elettricamente corto" se il cavo è più corto di 1/10 della lunghezza d'onda della massima frequenza trasmessa. Con queste condizioni, gli effetti dell'onda - e di conseguenza anche la resistenza dell'onda e i disadattamenti associati - possono essere generalmente trascurati. Se lo applichi alla tecnologia audio, dove generalmente si presume che la frequenza più alta sia 20kHz, significa che non si può più presumere che un cavo sia elettricamente corto oltre la lunghezza di 1 km. Se si preferisce calcolare con una larghezza di banda di 100 kHz, è comunque possibile ottenere una lunghezza del cavo di 200 m senza doversi preoccupare di riflessi o onde stazionarie.

Le connessioni audio sono quindi sempre non corrispondenti e i cavi di solito non hanno un'impedenza caratteristica definita. Le frequenze sono semplicemente troppo basse perché questo abbia importanza. Solo con i segnali video o con i segnali audio digitali si verificano frequenze sufficientemente alte da raggiungere la gamma "interessante". E anche qui i cavi sono solitamente abbastanza corti nell'area di casa per evitare problemi.

Quindi, prima che qualcuno venga confuso dalle informazioni sulle impedenze caratteristiche, dovrebbe considerare brevemente quali frequenze di segnale e lunghezze dei cavi sono coinvolte, cioè se è prevedibile un problema nelle circostanze date.
Va inoltre ricordato che le impedenze caratteristiche specificate per i cavi si applicano solo alle alte frequenze che sono molto al di sopra della gamma audio.

Per frequenze più basse, l'impedenza caratteristica è complessa e dipende dalla frequenza, perché una linea si comporta in questo gamma di frequenza quanti circuiti RC collegati in serie. Poiché le linee utilizzate nel settore audio sono corte, solo la componente capacitiva ha un effetto, che a volte è necessario per
cavi è specificato nei dati tecnici.