Het 50 Ω mysterie
Iedereen die met de radio-hobby bezig is, zij het als HAM (Radio-amateur) of als CB’er (Radio-enthousiast) en druk doende is met radiocommunicatie, zenders, ontvangers, transmissielijnen en antennes kent gegarandeerd de uitdrukking 50Ω (vijftig Ohm).
Wat de meesten echter niet weten: waarom is dat nu net 50 Ω, waar komt dat vandaan en wie is daar mee bezig geweest om dat zo te bepalen.
Een korte historiek zal dit verduidelijken.
Wanneer we praten over fundamentele bouwstenen in de RF (Radio Frequentie) wereld komt het begrip 50Ω telkens terug. Met deze term wordt de karakteristieke “impedantie” bedoeld. En deze term komt zowat overal ter sprake bij radiotransmissies maar ook in allerlei specificaties van radiozenders.
Maar waarom nu net 50Ω en bv niet 10Ω of 100Ω? Het antwoord op deze vraag hangt tendele af aan wie je deze vraag stelt.
Dezelfde groep van RF-gebruikers kennen wellicht ook nog enkele andere “impedanties” zoals de 75Ω (nu gebruikelijk bij TV) en de alleroudsten onder ons zelfs de 300Ω die lang geleden bij TV gebruikt werd. Er zijn nog wel wat exotische impedanties in omloop zoals 93Ω (de eerste computernetwerken) en de 600Ω (de goede oude telefoonlijn enz...), maar die vallen buiten het bestek van deze verhandeling.
Het verhaal van de 50Ω begint al in de jaren stillekes (1920-1930) toen draadloze radiocommunicatie nog in de kinderschoenen stond en signalen van ettelijke kilowatts over grote afstanden moesten verstuurd kunnen worden. Toen was het al belangrijk om transmissielijnen (lees coax-kabels) zodanig te ontwerpen met de minste verliezen bij de hoogst mogelijke werkspanning om de hoogste vermogens te verwerken. Deze groep aan eisen wordt omvat in de term impedantie. Het werd uiteindelijk een compromis tussen de volgende 3 parameters:
Laagste verliezen
Bij de constructie van de toen gebruikte lucht-gevulde coaxkabels bleek 77Ω de ideale waarde te zijn waarbij de kleinste verliezen optraden.
Hoogste werkspanning
Deze is gebaseerd op het electrische veld tussen de centrale geleider en de ommanteling en is maximaal bij een impedantie van 60Ω.
Hoogste vermogenstransmissie
Bij dezelfde lucht-gevulde coax is dit omtrent de impedantie van 30Ω.
De simpele grafiek (bron Wikimedia) toont de verhouding tussen deze parameters:
Opmerking bij deze grafiek: de zogenaamde ‘dielectrische dispersie” (invloed van de isolatie en de afstand tussen middenkern en ommanteling) is niet opgenomen in bovenstaande grafiek omdat die pas bij hele hoge frequenties, afstanden en vermogens een rol gaat spelen. Het punt is echter: de zo gekende 50Ω is dus eigenlijk een compromis tussen de 30Ω en de 77Ω en dicht genoeg bij 60Ω.
Simpel toch?
Waarom gebruikt men dan bij TV (en ook wel bij uitsluitend radio- en satellietontvangers) dan toch die 75Ω? Het antwoord is even simpel als logisch: 50Ω is het beste compromis bij ZENDEN, terwijl 75Ω beter is bij uitsluitend ONTVANGEN van radio en TV signalen omdat die iets minder verliezen heeft. De keuze voor 75Ω ipv 77Ω heeft gewoon te maken met het ‘beter in de mond liggen’. 😊
Voor geïnteresseerden de wiskundige berekening voor de bepaling van de ideale impedantie:
"Big Brother" voor
Het UVArx team