什麼是同軸電纜阻抗計算器？
這個工具用來計算同軸傳輸線的特性阻抗（Z₀）。Z₀ 指的是訊號沿著電纜傳輸時所「感受」到的阻抗，與電纜長度無關。當訊號源、傳輸線與負載的阻抗彼此匹配時（常見為 50 Ω 或 75 Ω），就能將反射、駐波與訊號損耗降到最低，這在射頻（RF）與影像系統中尤其重要。
使用方式
請輸入三個數值：D 為外導體（隔離網）的內徑，單位為毫米（mm）；d 為內導體的直徑；εr 則是兩者之間絕緣材料的相對介電常數（介電係數）。常見值如：空氣約 1.0、實心鐵氟龍（PTFE）約 2.1、聚乙烯約 2.3。由於 D 與 d 的單位會互相消去，因此只要兩者使用同一種長度單位即可。
公式說明
標準的工程近似公式為 Z₀ = (138 / √εr) · log₁₀(D/d)。分母中的 √εr 反映了介電材料如何減慢波速並降低阻抗，而 log₁₀(D/d) 則描述了兩個同心導體的幾何關係。請注意此處使用的是以 10 為底的對數；若改用自然對數形式，則常數會由 138 換成 60。
實際範例
假設一條電纜的 D = 7.25 mm、d = 2.0 mm、εr = 2.3：D/d = 3.625，log₁₀(3.625) = 0.55919，138/√2.3 = 90.999，因此 Z₀ = 90.999 × 0.55919 ≈ 50.88 Ω——正是典型的 50 歐姆同軸線路。
常見同軸絕緣體的介電常數
絕緣材料在內外導體之間的介電常數（相對介電率，\(\varepsilon_r\)）直接按比例縮放特性阻抗：\(Z_0\) 與 \(1/\sqrt{\varepsilon_r}\) 成正比。較低的 \(\varepsilon_r\)（例如發泡或充氣介電體）會提高相同幾何結構的阻抗，並且增加速度因子。下面的數值是同軸電纜設計中使用的典型範圍。
| 介電材料 | 相對介電率 \(\varepsilon_r\) | 備註 |
|---|---|---|
| 空氣（理想/真空參考） | ~1.00 | 最高速度因子；用於空氣間隔線路 |
| 發泡/多孔聚乙烯（泡沫PE） | ~1.3 – 1.6 | 氣體注入PE；低損耗、高速度因子 |
| 發泡PTFE | ~1.4 – 1.7 | 低損耗微波電纜介電體 |
| FEP（氟化乙丙烯） | ~2.1 | 防火/高溫電纜 |
| PTFE / 特氟龍（固體） | ~2.05 – 2.1 | 高溫、低損耗 |
| 固體聚乙烯（PE） | ~2.25 – 2.35 | 最常見的固體介電體 |
| 聚丙烯 | ~2.25 | 類似固體PE |
標準同軸電纜類型及其阻抗
同軸電纜製造採用標準名義阻抗——最常見的是RF傳輸用50 \(\Omega\) 和視頻及CATV分配用75 \(\Omega\)。該表列出廣泛使用的電纜類型及其名義 \(Z_0\)、介電體和典型應用。
| 電纜類型 | 名義 \(Z_0\) | 介電體 | 典型用途 |
|---|---|---|---|
| RG-58 | 50 \(\Omega\) | 固體PE | 通用RF、實驗室/測試引線、細以太網 |
| RG-59 | 75 \(\Omega\) | 固體PE | 類比視頻、閉路電視、基帶 |
| RG-6 | 75 \(\Omega\) | 泡沫PE | CATV、衛星、寬頻視頻 |
| RG-8/U | 50 \(\Omega\) | 固體PE | 更高功率RF、業餘無線電饋線 |
| RG-174 | 50 \(\Omega\) | 固體PE | 微型RF跳線、儀器儀表 |
| RG-213 | 50 \(\Omega\) | 固體PE | 低損耗RF饋線、發射機 |
| LMR-400 | 50 \(\Omega\) | 泡沫PE | 低損耗天線饋線、蜂窩/Wi-Fi |
常見問題
為什麼是 50 Ω 與 75 Ω？50 Ω 在功率承載能力與低損耗之間取得平衡，適用於射頻與量測設備；75 Ω 則能將衰減降到最低，是影像訊號與有線電視的標準規格。
電纜長度有影響嗎？沒有。特性阻抗只取決於幾何結構與介電材料，與電纜長度無關。
該使用哪個介電常數？建議採用製造商提供的數值；常見參考值為：空氣約 1.0、發泡聚乙烯約 1.5、實心聚乙烯約 2.3、鐵氟龍（PTFE）約 2.1。
