Qu'est-ce que le calculateur d'impédance de câble coaxial ?
Cet outil détermine l'impédance caractéristique (Z₀) d'une ligne de transmission coaxiale. Z₀ correspond à l'impédance « vue » par un signal qui se propage le long du câble, indépendamment de sa longueur. Adapter les impédances de la source, de la ligne et de la charge (généralement 50 Ω ou 75 Ω) permet de limiter les réflexions, les ondes stationnaires et les pertes de signal dans les systèmes RF et vidéo.
Comment l'utiliser
Saisissez trois valeurs : D, le diamètre intérieur du conducteur extérieur (le blindage), en millimètres ; d, le diamètre du conducteur intérieur ; et εr, la permittivité relative (constante diélectrique) de l'isolant qui les sépare. À titre indicatif : air ≈ 1,0, PTFE plein ≈ 2,1, polyéthylène ≈ 2,3. Comme les unités de D et d s'annulent, n'importe quelle unité de longueur convient, du moment qu'elle est identique pour les deux.
La formule expliquée
L'approximation classique en ingénierie est Z₀ = (138 / √εr) · log₁₀(D/d). Le terme √εr au dénominateur traduit la façon dont le diélectrique ralentit l'onde et abaisse l'impédance, tandis que log₁₀(D/d) reflète la géométrie des conducteurs concentriques. Attention : il s'agit ici d'un logarithme en base 10 ; la forme équivalente avec le logarithme naturel utilise la constante 60 au lieu de 138.
Exemple chiffré
Pour un câble avec D = 7,25 mm, d = 2,0 mm et εr = 2,3 : D/d = 3,625, log₁₀(3,625) = 0,55919, 138/√2,3 = 90,999, d'où Z₀ = 90,999 × 0,55919 ≈ 50,88 Ω — soit une ligne coaxiale 50 ohms typique.
Constantes diélectriques des isolants coaxiaux courants
La constante diélectrique (permittivité relative, \(\varepsilon_r\)) du matériau isolant entre les conducteurs interne et externe met directement à l'échelle l'impédance caractéristique : \(Z_0\) est proportionnel à \(1/\sqrt{\varepsilon_r}\). Une \(\varepsilon_r\) plus faible (comme un diélectrique mousseux ou rempli d'air) augmente l'impédance pour la même géométrie et augmente également le facteur de vélocité. Les valeurs ci-dessous sont des plages typiques utilisées dans la conception de câbles coaxiaux.
| Matériau diélectrique | Permittivité relative \(\varepsilon_r\) | Remarques |
|---|---|---|
| Air (idéal/référence du vide) | ~1,00 | Facteur de vélocité le plus élevé ; utilisé dans les lignes espacées d'air |
| Polyéthylène mousseux / cellulaire (PE mousseux) | ~1,3 – 1,6 | PE injecté de gaz ; faible perte, facteur de vélocité élevé |
| PTFE mousseux | ~1,4 – 1,7 | Diélectrique de câble micro-ondes à faible perte |
| FEP (fluoropolymère d'éthylène-propylène) | ~2,1 | Câble plénum/haute température |
| PTFE / Teflon (solide) | ~2,05 – 2,1 | Haute température, faible perte |
| Polyéthylène solide (PE) | ~2,25 – 2,35 | Diélectrique solide le plus courant |
| Polypropylène | ~2,25 | Similaire au PE solide |
Types de câbles coaxiaux standard et leur impédance
Les câbles coaxiaux sont fabriqués selon des impédances nominales standard — le plus couramment 50 \(\Omega\) pour la transmission RF et 75 \(\Omega\) pour la distribution vidéo et CATV. Le tableau énumère les types de câbles largement utilisés avec leur \(Z_0\) nominal, leur diélectrique et leurs applications typiques.
| Type de câble | \(Z_0\) nominal | Diélectrique | Utilisation typique |
|---|---|---|---|
| RG-58 | 50 \(\Omega\) | PE solide | RF générale, câbles de laboratoire/test, Ethernet fin |
| RG-59 | 75 \(\Omega\) | PE solide | Vidéo analogique, CCTV, bande de base |
| RG-6 | 75 \(\Omega\) | PE mousseux | CATV, satellite, vidéo large bande |
| RG-8/U | 50 \(\Omega\) | PE solide | RF puissance plus élevée, câble d'alimentation radio amateur |
| RG-174 | 50 \(\Omega\) | PE solide | Sauts RF miniatures, instrumentation |
| RG-213 | 50 \(\Omega\) | PE solide | Câble d'alimentation RF faible perte, transmetteurs |
| LMR-400 | 50 \(\Omega\) | PE mousseux | Câble d'alimentation d'antenne faible perte, cellulaire/Wi-Fi |
FAQ
Pourquoi 50 Ω et 75 Ω ? Le 50 Ω offre un bon compromis entre tenue en puissance et faibles pertes pour les équipements RF et de mesure ; le 75 Ω minimise l'atténuation et constitue le standard pour la vidéo et la télévision par câble.
La longueur a-t-elle une importance ? Non. L'impédance caractéristique ne dépend que de la géométrie et du diélectrique, jamais de la longueur du câble.
Quelle constante diélectrique choisir ? Utilisez la valeur indiquée par le fabricant ; les valeurs courantes sont : air ~1,0, PE expansé ~1,5, PE plein ~2,3, PTFE ~2,1.
