Fattore di velocità
Il fattore di velocità, oppure velocity factor in inglese, indicato con VF,[1] talvolta chiamato wave propagation speed opuure velocity of propagation (VoP oppure ),[2] di un mezzo trasmissivo è il rapporto tra la velocità alla quale un fronte d'onda (di un segnale elettromagnetico, un segnale radio, un impulso luminoso in una fibra ottica o una variazione della tensione elettrica in un filo di rame) si propaga attraverso il mezzo e la velocità della luce nel vuoto. Per i segnali ottici, il fattore di velocità è il reciproco dell'indice di rifrazione.
La velocità dei segnali radio nel vuoto, per esempio, è la velocità della luce per cui il fattore di velocità di un'onda radio nel vuoto è pari a 1, ossia al 100%. Nei cavi elettrici, il fattore di velocità dipende principalmente dal materiale isolante (vedere tabella sotto).
L'uso dei termini fattore di velocità e wave propagation speed per indicare un rapporto di velocità è limitato alle reti di computer e alla fabbricazione di cavi. Nel contesto generale delle scienze e dell'ingegneria, questi termini vanno intesi come una vera velocità espressa in unità di distanza per unità di tempo,[3] mentre fattore di velocità è usato per il rapporto.
Valori tipici del fattore di velocità[modifica | modifica wikitesto]
Il fattore di velocità è un'importante caratteristica dei mezzi impiegati per la comunicazione quali cavi di categoria 5 e le linee di trasmissione per radiocomunicazioni. Un cavo dati Plenum tipicamente ha un VF tra 0,42 e 0,72 (tra il 42% e il 72% della velocità della luce nel vuoto) e altri cavi intorno a 0,70. Un VF di 0,70 corrisponde a una velocità di circa 210.000.000 m/s ossia a un metro percorso in 4,76 ns.
| VF (%) | Cavo | livello fisico Ethernet |
|---|---|---|
| 74–79 | Doppino ritorto Cat-7 | |
| 77 | RG-8/U | Minimo per 10BASE5[4] |
| 67 | Fibra ottica | Minimo per 10BASE-FL,[5] 100BASE-FX, ... |
| 65 | RG-58A/U | Minimo per 10BASE2[6] |
| 65 | Doppino ritorto Cat-6A | 10GBASE-T |
| 64 | Doppino ritorto Cat-5e | 100BASE-TX, 1000BASE-T |
| 58.5 | Doppino ritorto Cat-3 | Minimo per 10BASE-T[7] |
Alcuni valori tipici del fattore di velocità per cavi per radiocomunicazioni indicati nei manuali e nei testi sono dati nella seguente tabella:[8][9]
| VF (%) | Linea di trasmissione |
|---|---|
| 95–99 | "Ladder" Line a filo aperto |
| 93 | Cavo coassiale HJ8-50B 3 inch Heliax (dielettrico ad aria)[10] |
| 86 | Cavo coassiale RG-8 Belden 7810A (gas-injected foam high-density polyethylene)[11] |
| 83 | Cavo coassiale RG-6 Belden 1189A, Cavo coassiale RG-11 Belden 1523A |
| 82 | Cavo coassiale RG-8X Belden 9258 (foamed polyethylene dielectric) |
| 80 | Belden 9085 twin-lead |
| 77 | RG-8/U generico (foamed polyethylene) |
| 66 | Belden 8723 twin shielded twisted pair stranded (polypropylene insulator)[12] |
| 66 | RG-213 CXP213 (dielettrico al polietilene solido) |
Calcolo del fattore di velocità[modifica | modifica wikitesto]
Segnali elettrici[modifica | modifica wikitesto]
Il fattore di velocità VF è uguale al reciproco della radice quadrata della costante dielettrica relativa , del mezzo attraverso il quale si propaga il signale:
nel caso tipico in cui la permeabilità magnetica relativa, , è uguale a 1. Nel caso più generale:
includendo materiali conduttori magnetici non utilizzati abitualmente, come la ferrite.
Il fattore di velocità per una linea di trasmissione non dissipativa è dato da:
dove è l'induttanza distribuita (in henry per unità di lunghezza), è la capacità distribuita tra i due conduttori (in farad per unità di lunghezza) e è la velocità della luce nel vuoto.
Segnali ottici[modifica | modifica wikitesto]
Il fattore di velocità VF è uguale al reciproco dell'indice di rifrazione del mezzo, solitamente la fibra ottica.
Note[modifica | modifica wikitesto]
- ^ Gottlieb, I.M., Practical RF power design techniques, TAB Books, 1993, ISBN 0-8306-4129-7, p.251 ('velocity factor')
- ^ Velocity of Propagation, su generalcable.co.nz, General Cable Australia Pty Ltd. URL consultato il 13 febbraio 2010 (archiviato dall'url originale il 13 gennaio 2015).
- ^ "velocity of propagation" in Walker, P.M.B., Chambers Science and Technology Dictionary, Edinburgh, 1991, ISBN 1-85296-150-3
- ^ IEEE 802.3 Clause 8.4.1.3
- ^ IEEE 802.3 Clause 15.3.1.3
- ^ IEEE 802.3 Clause 10.5.1.3
- ^ IEEE 802.3 Clause 14.4.2.4
- ^ H. Ward Silver, N0AX (a cura di), Chapter 22: Component Data and References, in The ARRL Handbook For Radio Communications, 88th, ARRL, 2011, p. 22.48, ISBN 978-0-87259-096-0.
- ^ Kenneth L. Kaiser, Transmission Lines, Matching, and Crosstalk, CRC Press, 2005, pp. 2–24, ISBN 978-0-8493-6362-7.
- ^ https://www.commscope.com/catalog/cables/pdf/part/1464/HJ8-50B.pdf
- ^ https://catalog.belden.com/techdata/EN/7810A_techdata.pd
- ^ 8723 Multi-Conductor - Shielded Twisted Pair Cable (PDF), su Belden.com. URL consultato il 6 luglio 2017 (archiviato dall'url originale il 17 maggio 2017).
