インピーダンスとは?   なぜ50Ωなのか 

高周波の世界では、必ず出てくる数字があります。

50Ω

同軸ケーブル
測定器
アンプ
アッテネータ

ほとんどすべてが 50Ω です。

では、なぜ50Ωなのでしょうか?

信号発生器の出力ポート

■ 抵抗とインピーダンス

まずここを整理します。

用語意味
抵抗直流の電気の流れにくさ
インピーダンス交流(高周波)の流れにくさ

単位はどちらも Ω(オーム) です。

しかし高周波では、

  • 抵抗
  • 容量(C)
  • インダクタンス(L)

が合わさったものになります。

つまり周波数によって値が変わる

これが抵抗との違いです。

■ なぜ50Ω?

実は50Ωは、理論的に一番良い値ではありません。

同軸ケーブルには

  • 損失が最小になる値
  • 電力が最大になる値

があります。

条件インピーダンス
最小損失約77Ω
最大電力約30Ω

その 中間を取った値 が 50Ω です。

つまり

✔ 電力も流せる
✔ 損失も小さい

というバランス型です。

■ 同軸ケーブルは「金太郎飴」

同軸ケーブルは断面を見ると

  • 中心導体  芯線
  • 絶縁体   インシュレータ
  • シールド  外側の金属筒

という構造になっています。

この形状がずっと続いています。

つまり

どこで切っても同じ構造

これをよく

「金太郎飴構造」

と呼びます。

この構造によって
ケーブルのインピーダンスが 50Ω に保たれています。

メモ:メーカ毎に素材が違います。                         芯線がより線ならしなやかに曲げられるなど・・・

■ 高周波測定の基準

測定器もすべて50Ωです。

例えば

  • スペクトラムアナライザ (SA)
  • ネットワークアナライザ (VNA)
  • RFパワーメータ (PM)

入力インピーダンスは

50Ω

です。

つまり、

高周波測定では

50Ω = 世界共通ルール

になっています。

スペクトラムアナライザの入力

■ 他のインピーダンス

実は50Ω以外も存在します。

インピーダンス用途
50ΩRF・マイクロ波
75ΩTV・CATV
60Ω一部通信
300Ω古いテレビアンテナ

特に 75Ω

テレビや映像系でよく使われます。

理由は
信号損失が少ないからです。

■ まとめ

✔ 抵抗とインピーダンスは似ているが違う
✔ 高周波では周波数によって変わる
✔ RFの世界では50Ωが基準
✔ 同軸ケーブルは金太郎飴構造

50Ωを基準にして考えることで、
高周波回路は安定して動きます。

業界用語「50Ωで測定した結果何W確認できました。」