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同軸ケーブル損失計算ツール

LMR-400、RG-58、RG-213などのRFケーブルの減衰量を計算します。ケーブルの種類、周波数、長さを入力して挿入損失を dB 単位で求めます。無料で即時に結果が得られます。

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公式

Loss=α(f)×L100\text{Loss} = \alpha(f) \times \frac{L}{100}

参考: Times Microwave LMR cable datasheets; Belden cable catalog

α(f)— Cable attenuation at frequency f (dB/100m)
L— Cable length (m)

仕組み

同軸損失計算機は、あらゆるケーブルタイプ、ランレングス、周波数の信号電力損失を計算します。RFエンジニア、放送システム設計者、アンテナ設置者は、これを使用してリンクバジェットを計算し、周波数範囲に適したケーブルを選択します。総損失は、導体損失（表皮効果によるsqrt（f）に比例）と誘電損失（誘電加熱によるfに比例）を組み合わせたものです。ITU-R P.525およびPozarの「マイクロ波エンジニアリング」（第4版）の伝送線路理論によると、alpha_total = alpha_c sqrt（f）+ alpha_d fです。

高周波周波数（3～30MHz）では、導体損失が支配的です。RG-58を100m走らせると、3MHzで1.3dB低下するのに対し、30MHzでは4.2dB低下します。1 GHz を超えると、誘電損失が大きくなります。固体ポリエチレン (tan_delta = 0.0002) は 1 GHz で 0.8 dB/100m 増加するのに対し、PTFE (tan_delta = 0.0001) は 100 m で 0.4 dB/100 m しか増加しません。LMR-400 のような低損失ケーブルは発泡ポリエチレン (er = 1.5、tan_delta = 0.0001) を使用しており、1 GHz で 6.8 dB/100m を実現しているのに対し、RG-58 では 21.5 dB/100m を実現しています。

速度係数 VF = 1/sqrt (er) は損失と直接相関します。フォーム誘電体 (VF = 0.85) は、同じ周波数で固体PE (VF = 0.66) よりも損失が 30 ～ 40% 低くなります。これは、電磁場がより多くの空気を伝わるためです。銅導体の抵抗率が高くなるため、温度によって損失が約 0.2% /C増加します。

計算例

問題:915 MHz (LoRa 周波数) で動作する 75 m の LMR-400 の合計損失を計算し、1 W (30 dBm) のトランスミッタからアンテナに供給される電力を求めます。

メーカー仕様と ITU-R 方法論を使用したソリューション: 1.LMR-400 の 900 MHz での減衰量:6.0 dB/100m (タイムズ・マイクロ波データシート) 2.ケーブルロス:6.0* (75/100) = 4.5 dB 3.コネクタ損失の追加:それぞれ 0.15 dB の N 型コネクタ x 2 = 0.3 dB 4.システム全体の損失:4.5 + 0.3 = 4.8 デシベル 5.アンテナの電力:30-4.8 = 25.2 dBm = 331 mW 6.効率:10^ (-4.8/10) = 33.1% — 75メートル走れば許容範囲内

比較:915 MHz の RG-58 の損失は 22 dB/100m で、合計損失は 16.5 dB で、効率はわずか 2.2%（アンテナで 22 mW）です。LMR-400 は同じ設置環境でも 15 倍以上の電力を供給します。

実践的なヒント

  • ✓送信システムでは総ランロスが3 dB未満（電力効率 50%）、受信システムでは1 dB未満で、1dBごとにノイズ指数に直接影響する受信システムでは1 dB未満のケーブルを選択してください
  • ✓UHF（400MHz以上）で30m以上稼働する場合は、RG-58/RG-8XからLMR-400または同等のものにアップグレードしてください。3～4倍のコスト差は、損失が3～4倍低いことで正当化されます
  • ✓携帯電話/マイクロ波周波数で50mを超える恒久的な設置には、ハードライン（7/8インチまたは1-5/8インチ）を使用してください。Andrew LDF4-50Aは、LMR-400の6.0dBに対し、900MHzで1.6 dB/100mを実現します。

よくある間違い

  • ✗屋外設置には室温仕様を使用するとケーブル損失は 0.2% /C増加し、周囲温度が60℃ではデータシート値に 8% 増加します。10 dB のリンクマージンは、暑い日には 9.2 dB に縮小する可能性があります。
  • ✗リンクバジェットにおけるコネクタの損失は無視すると、各Nコネクタは1GHzで0.1〜0.15dB、SMAは0.15〜0.2dB、PL-259（UHF）は0.3-0.5dB増加します。標準的な設置では、4 つのコネクタで 0.5 ～ 1.0 dB 増加します。
  • ✗ケーブル損失に加えてVSWRミスマッチ損失は考慮されていません。2:1 のVSWRでは、0.51dBのミスマッチ損失が加わります。ケーブル損失では、ケーブル損失が3 dB + 2:1 のVSWR = 合計で 3.51 dB となり、3 dB ではなく合計 3.51 dB になります。
  • ✗異なる長さの単位を使用するケーブルを比較すると、常にdB/100mまたはdB/100フィートに標準化してください。4.69 dB/100mのLMR-400は、同じケーブルであることに気付くまでは、1.43 dB/100フィートよりも音が良くなります

よくある質問

HF（30 MHz未満）では、2 dB/100m未満ではどちらのケーブルも同じような損失になります。アップグレードしても得られるメリットは最小限です。VHF/UHF では、その違いは劇的です。450 MHz の LMR-400 が 4.7 dB/100m であるのに対し、RG-213 は 10.5 dB/100m です。30 m の走行では、LMR-400 は 1.4 dB 減少しますが、RG-213 は 3.2 dB 低下します。この 1.8 dB の差は、実効送信電力の 2 倍になります。経験則では、周波数 x 長さ (MHz x メートル) が 10,000 を超えるとアップグレードできます。
周波数とコネクタタイプに基づいて、コネクタごとの損失を加算します。1 GHz 時:N タイプ 0.1 dB、SMA 0.15 dB、BNC 0.2 dB、PL-259/SO-239 (UHF) 0.3-0.5 dB。損失は周波数とともに増加します。6 GHz では N タイプは 0.2 dB、SMA は 0.25 dB です。高精度の測定を行うには、IEEE 287-2007に従ってメイトペア損失を検証する必要があります。コネクタが摩耗したり汚染されていたりすると、0.5 dB 以上増加する可能性があります。重要な操作を行う前に点検して清掃してください。
2.4 GHz では、すべてのケーブルで損失が大きくなります。LMR-200:26 dB/100m (損失が 1.3 dB 未満の場合は 5 m 未満で稼動し続ける)。LMR-400:11.5 dB/100m (10m まで許容範囲内)。LMR-600:8.0 dB/100m (15m まで許容可能)。15 m を超える距離では、LMR-900 (5.5 dB/100m) を使用するか、アクセスポイントをアンテナの近くに設置してください。5 GHz WiFi では、損失は 40 ～ 50% 高くなり、上記の最大距離の半分になります。
アンテナとLNA間のケーブル損失は、システムのノイズ指数（NF_システム = NF_Cable + NF_LNA）に直接影響します。LNA の前に 3 dB のケーブル損失が発生すると、感度が 3 dB 低下します（検出可能な信号電力が半分になります）。受信が重要なアプリケーション（電波天文学、弱信号アマチュア、GPS）では、LNA をアンテナの給電点に取り付け、同軸ケーブルから DC 電源を投入します。アンテナに 0.5 dB の LNA を接続した後に 10 dB のケーブル損失が発生すると、NF_system = 0.5 + 10/10 = 1.5 dB になります。ケーブルを接続した後の同じ LNA では、NF_System = 10 + 0.5 = 10.5 dB という結果になります。

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