Hastighetsfaktor

Hastighetsfaktorn ( VF ), även kallad vågutbredningshastighet eller utbredningshastighet ( VoP eller $v_{\mathrm {P} }$ ), för ett transmissionsmedium är förhållandet mellan hastigheten med vilken en vågfront ( av en elektromagnetisk signal, en radiosignal , en ljuspuls i en optisk fiber eller en förändring av den elektriska spänningen på en koppartråd ) passerar genom mediet, till ljusets hastighet i vakuum. För optiska signaler är hastighetsfaktorn den reciproka av brytningsindexet .

Hastigheten för radiosignaler i vakuum , till exempel, är ljusets hastighet , och därför är hastighetsfaktorn för en radiovåg i vakuum 1,0 (enhet). I elkablar beror hastighetsfaktorn huvudsakligen på isoleringsmaterialet (se tabell nedan).

Användningen av termerna utbredningshastighet och vågutbredningshastighet för att betyda ett förhållande mellan hastigheter är begränsad till datornätverks- och kabelindustrin. I en allmän vetenskap och ingenjörskontext skulle dessa termer förstås som en sann hastighet eller hastighet i avståndsenheter per tid, medan hastighetsfaktor används för förhållandet.

Typiska hastighetsfaktorer

Hastighetsfaktor är en viktig egenskap hos kommunikationsmedier som kategori 5-kablar och radioöverföringsledningar . Plenumdatakabel har typiskt en VF mellan 0,42 och 0,72 (42 % till 72 % av ljusets hastighet i vakuum) och stigkabel runt 0,70 (ungefär 210 000 000 m/s eller 4,76 ns per meter).

Minsta hastighetsfaktorer för nätverkskablar
VF (%)	Kabel	Ethernet fysiskt lager
74–79	Cat-7 tvinnat par
77	RG-8/U	Minimum för 10BASE5
67	Optisk fiber (kiselglas)	Minimum för 10BASE-FL , 100BASE-FX , ...
67	Optisk plastfiber ( PMMA )	1000 BASE-RH x
63	Optisk plastfiber ( polystyren )	1000 BASE-RH x
65	RG-58A/U	Minimum för 10BASE2
65	Cat-6A tvinnat par	10GBASE-T
64	Cat-5e tvinnat par	100BASE-TX , 1000BASE-T
58,5	Cat-3 tvinnade par	Minimum för 10BASE-T

Några typiska hastighetsfaktorer för radiokommunikationskablar som finns i handböcker och texter ges i följande tabell:

VF (%)	Överföringslinje
95–99	Öppen tråd "Ladder" Line
93	HJ8-50B 3 tums Heliax koaxialkabel (luftdielektrisk)
86	RG-8 Belden 7810A koaxialkabel (gasinjicerat skum högdensitetspolyeten)
83	RG-6 Belden 1189A koaxialkabel, RG-11 Belden 1523A koaxialkabel
82	RG-8X Belden 9258 koaxialkabel (dielektrisk polyetenskum)
80	Belden 9085 dubbelslang
77	RG-8/U generisk (skummad polyeten)
66	Belden 8723 dubbelskärmad partvinnad tvinnad (polypropylenisolator)
66	RG-213 CXP213 (solid polyeten dielektrikum)

Beräknar hastighetsfaktor

Elektrisk våg

VF är lika med den reciproka kvadratroten av dielektricitetskonstanten ( relativ permittivitet ), $\kappa$ eller $\epsilon _{\mathrm {r} }$ , av materialet genom vilket signalen passerar :

\mathrm {VF} ={\frac {1}{\sqrt {\kappa }}}\

i det vanliga fallet där den relativa permeabiliteten , $\mu _{\mathrm {r} }$ , är 1. I det mest allmänna fallet:

\mathrm {VF} ={\frac {1}{\sqrt {\mu _{\mathrm {r} }\epsilon _{\mathrm {r} }}}} \

som inkluderar ovanligt magnetiskt ledande material, såsom ferrit .

Hastighetsfaktorn för en förlustfri transmissionsledning ges av:

\mathrm {VF} ={\frac {1}{c_{\mathrm {0} }{\sqrt {L'C'}}}}\

där $L'$ är den fördelade induktansen (i henries per längdenhet), $C'$ är kapacitansen mellan de två ledarna (i farad per längdenhet), och $c_ {\mathrm {0} }$ är ljusets hastighet i vakuum.

Optisk våg

VF är lika med det reciproka brytningsindexet n $\displaystyle {n}}$ för mediet, vanligtvis optisk fiber .

\mathrm {VF} ={\frac {1}{n}}\

Se även