Als men spreekt van een kabel (meestal coaxkabel) als zijnde een 50 of 75Ohm kabel, dan is dit de karakteristieke impedantie van de kabel. Dit kan niet worden gemeten met een ohmmeter omdat het alleen optreedt bij hoogfrequente wisselstroom en een ohmmeter meet typisch bij gelijkstroom.
De karakteristieke impedantie is ook niet afhankelijk van de lengte van de kabel, in tegenstelling tot de serieweerstand.

Hoe komt dat?

Bij gelijkstroom in een coaxkabel loopt de stroom in de ene richting in de binnenste geleider en in de tegenovergestelde richting in de afscherming. Alleen de ohmse is hier relevant Weerstand van de twee geleiders (de binnenste geleider heeft meestal een hogere weerstand dan het scherm). Deze weerstanden nemen evenredig toe met de kabellengte.
Een kabel van 1 m heeft twee keer zoveel weerstand als een kabel van 50 cm. Deze weerstand kan worden gemeten met een ohmmeter, mits deze een geschikt bereik heeft voor de betrokken lage weerstanden (meestal onder 1 ohm).

Voor hoogfrequente wisselstroom (bijvoorbeeld radiofrequenties) is de situatie anders. Hier komt de signaalsnelheid in de kabel om de hoek kijken. Dit is praktisch gelijk aan de lichtsnelheid als er lucht of vacuüm is als isolator tussen de binnenste geleider en het scherm. Dit is onpraktisch, in de praktijk wordt hiervoor een kunststof gebruikt en zijn eigenschappen vertragen de signaalverspreiding. Typische coaxkabels hebben een signaalsnelheid van ongeveer 2/3 van de lichtsnelheid.
Laten we voor een duidelijke beschrijving van het effect aannemen dat er geen sinusvormig signaal van een bepaalde frequentie in de kabel moet worden verzonden, maar een impuls met oneindig steile flanken. Er bestaat niet zoiets, maar dit is een geïdealiseerd gedachte-experiment. De puls moet beginnen met een stijgende flank en na enige tijd terugkeren naar de vorige waarde met een dalende flank.

Dus als we die puls door de draad sturen, zal de stijgende flank met 2/3 van de lichtsnelheid door de draad razen en uiteindelijk aan het andere uiteinde aankomen. Gedurende deze tijd merkt de elektronica die de puls opwekt, d.w.z. de uitgang waarop de kabel is aangesloten, niet wat er aan de andere kant van de kabel gebeurt. De weerstand die de uitgang "ziet" is alleen afhankelijk van de kabel zelf.
Pas wanneer de puls aan het andere uiteinde is aangekomen, communiceert deze met de ontvanger aan het uiteinde van de kabel, en het effect kan zijn (in het geval van "mismatch") dat een deel van de pulsenergie wordt teruggekaatst in de kabel. Dit betekent dat een andere rand terug langs de kabel naar het verzendende apparaat gaat, opnieuw met 2/3 van de lichtsnelheid. Pas als deze gereflecteerde puls bij de zender aankomt, merkt deze iets aan de eigenschappen van het ontvangende apparaat.

De lichtsnelheid is ongeveer 300,000 km/s, oftewel 30 cm/ns. Tweederde daarvan is 20 cm/ns.
Met een kabel van 1 meter lang duurt het ongeveer 10 ns voordat een uitgang uitvalt Weerschijn "ziet" een uitgezonden pulsflank. Tijdens deze 10 ns is het alleen de kabel zelf die de output laadt. De resulterende belastingsweerstand gedurende deze korte tijd is de karakteristieke impedantie. Het vloeit voort uit de geometrie van de kabel en de gebruikte materialen.

Om preciezer te zijn, de karakteristieke impedantie is het resultaat van de verhouding van de lijninductantie en de capaciteit tussen de binnenste geleider en de afscherming. Deze zijn beide verdeeld over de kabellengte, de verhouding is onafhankelijk van de lengte, vandaar dat de karakteristieke impedantie onafhankelijk is van de lengte.

Reflecties treden op wanneer de ontvanger niet goed is afgestemd, d.w.z. wanneer de ingangsweerstand niet overeenkomt met de karakteristieke impedantie van de kabel. Als beide weerstanden gelijk zijn, zoekt de ingang van de ontvanger aan het einde van de kabel naar de
inkomende puls ziet eruit als een perfecte voortzetting van de kabel en er wordt niets gereflecteerd. Hoe groter het verschil, hoe meer pulsenergie wordt teruggegeven. In de twee extreme gevallen van het open kabeluiteinde
(oneindige ingangsweerstand) of het kortgesloten uiteinde van de kabel (nul ingangsweerstand), alle energie wordt gereflecteerd. In deze gevallen komt de impuls volledig terug (minus de kabelverliezen).

De zenderoutput moet ook correct worden afgesteld. Als de uitgangsweerstand niet overeenkomt met de karakteristieke impedantie van de kabel, wordt een terugkerende weergegeven Signaal reflecteert weer en loopt terug naar de
ontvanger. In extreme gevallen kan de pulsflank meerdere keren heen en weer lopen in de kabel als beide uiteinden niet op elkaar passen.

Overigens kunnen deze effecten worden gebruikt om fouten in de kabel op te sporen. Dit is vooral handig wanneer de kabels moeilijk toegankelijk zijn, b.v. B. begraven in de grond. Om dit te doen, stuur je een steile impuls in de kabel en wacht je op reflecties. De tijd die de reflectie nodig heeft om bij het voedingspunt aan te komen, is een maat voor hoe ver het defect is verwijderd. Je kunt dan z. B. stuur de graafmachine naar de juiste plek. Deze methode wordt TDR (Time Domain Reflectometry) genoemd.

In bovenstaand voorbeeld met de 10 ns in de 1m kabel wordt duidelijk dat de flanksteilheid van de puls zo groot moet zijn dat de hele flank bedekt moet worden met minder dan 10 ns, anders zou de reflectie al optreden tijdens het stijgen
arriveert. Hoe langzamer de rand is, hoe moeilijker het is om de originele rand en de reflectie uit elkaar te houden. Dus als we signalen hebben met zo'n lage flanksteilheid dat de vertraging in de kabel kort genoeg is, dan is het effect te verwaarlozen en speelt de karakteristieke impedantie geen rol meer. Dus: de karakteristieke impedantie speelt een grotere rol, hoe langer de kabel is en hoe steiler de flanken.

Volgens de signaaltheorie (Fourier) heeft de steilheid van de flanken een directe relatie met de signaalfrequenties. Deze overwegingen kan men ook maken met sinusvormige signalen van een overeenkomstige frequentie. Dat is misschien niet zo
duidelijker, maar men kan zich misschien nog steeds voorstellen dat staande golven het gevolg kunnen zijn van mismatches aan de kabeluiteinden. De laagste frequentie van dergelijke staande golven is het gevolg van de
kabellengte. Als er aan beide uiteinden kortsluiting is, b.v. B. een halve golf in de kabel, dus de frequentie in onze kabel van 1 m is 100 MHz.

Je ziet dus dat het om redelijk hoge frequenties moet gaan, tenminste zolang de kabels niet al te lang worden.
Als "vuistregel" spreekt men van een "elektrisch korte" kabel als de kabel korter is dan 1/10 van de golflengte van de hoogst uitgezonden frequentie. Onder deze omstandigheden zijn golfeffecten – en daarmee ook de golfweerstand en de bijbehorende mismatches – in het algemeen te verwaarlozen. Als je dit toepast op audiotechnologie, waar de hoogste frequentie over het algemeen wordt verondersteld 20 kHz te zijn, betekent dit dat een kabel alleen niet langer elektrisch kort kan zijn over een lengte van 1 km. Reken je liever met een bandbreedte van 100kHz, dan kun je nog steeds een kabellengte van 200m halen zonder dat je je zorgen hoeft te maken over reflecties of staande golven.

Audioverbindingen komen daarom altijd niet overeen en de kabels hebben meestal geen gedefinieerde karakteristieke impedantie. Daarvoor zijn de frequenties gewoon te laag. Alleen bij videosignalen of bij digitale audiosignalen komen frequenties voor die hoog genoeg zijn om in het "interessante" bereik te komen. En ook hier zijn de kabels in de woonomgeving meestal kort genoeg om problemen te voorkomen.

Dus voordat iemand in de war raakt door de informatie over karakteristieke impedanties, moet hij kort nadenken over welke signaalfrequenties en kabellengtes het gaat, d.w.z. of er onder de gegeven omstandigheden überhaupt een probleem te verwachten is.
Er moet ook worden vermeld dat de karakteristieke impedanties die zijn gespecificeerd voor kabels alleen van toepassing zijn op hoge frequenties die ver boven het audiobereik liggen.

Voor lagere frequenties is de karakteristieke impedantie complex en afhankelijk van de frequentie, omdat hierin een lijn zich gedraagt frequentiebereik hoeveel RC-circuits in serie zijn aangesloten. Omdat de gebruikte lijnen in de audiosector kort zijn, heeft alleen de capacitieve component effect, wat soms nodig is voor
kabels is gespecificeerd in de technische gegevens.