Фактор скорости

Фактор скорости ( VF ), ^[1] также называемый (относительной) скоростью распространения волны или (относительной) скоростью распространения ( VoP или ), ^[2] среды передачи представляет собой отношение скорости, с которой волновой фронт (электромагнитного сигнала, радиосигнала , светового импульса в оптоволокне или изменения электрического напряжения на медном проводе ) проходит через среду, к скорости света в вакууме. Для оптических сигналов фактор скорости является обратной величиной показателя преломления .${\displaystyle v_{\mathrm {P} }}$

Скорость радиосигналов в вакууме , например, равна скорости света , поэтому коэффициент скорости радиоволны в вакууме равен 1,0 (единице). В воздухе коэффициент скорости составляет ~0,9997 . В электрических кабелях коэффициент скорости в основном зависит от изоляционного материала (см. таблицу ниже).

Использование терминов «скорость распространения» и «скорость распространения волны» для обозначения отношения скоростей ограничивается компьютерными сетевыми и кабельными отраслями. В общем научном и инженерном контексте эти термины следует понимать как истинную скорость или быстроту в единицах расстояния за время ^[3] , тогда как для отношения используется фактор скорости .

Коэффициент скорости является важной характеристикой средств связи, таких как кабели категории 5 и линии радиопередачи . Пленумный кабель передачи данных обычно имеет коэффициент скорости от 0,42 до 0,72 (от 42% до 72% скорости света в вакууме), а вертикальный кабель — около 0,70 (приблизительно 210 000 000  м/с или 4,76  нс на метр).

Минимальные коэффициенты скорости, допустимые для стандартов сетевых кабелей

ВФ (%)	Тип кабеля	Физический уровень Ethernet
74~79%	Витая пара Cat-7
77%	РГ-8/У	Минимум для 10BASE5 [4]
67%	Оптическое волокно (силикатное стекло)	Минимум для 10BASE-FL , [5] 100BASE-FX , ...
67%	Пластиковое оптическое волокно	1000BASE-RH x ПММА
63%	Пластиковое оптическое волокно	полистирол
65%	РГ-58А/У	Минимум для 10BASE2 [6]
65%	Витая пара Cat-6A	10GBASE-T
64%	Витая пара Cat-5e	100BASE-TX , 1000BASE-T
58,5%	Витая пара Cat-3	Минимум для 10BASE-T [7]

Некоторые типичные коэффициенты скорости для кабелей радиосвязи, приведенные в справочниках и текстах, приведены в следующей таблице: ^{[8] [9]}

ВФ (%)	Линия электропередачи	Центральная изоляция
95~99%	открытая линия («лестничная линия»)	с воздушной изоляцией
93%	HJ8-50B 3-дюймовый коаксиальный кабель Heliax	воздушный диэлектрик [10]
86%	Коаксиальный кабель RG-8 Belden 7810A	вспененный полиэтилен высокой плотности с газовым нагнетанием [11]
83%	Коаксиальный кабель RG-6 Belden 1189A, коаксиальный кабель RG-11 Belden 1523A
82%	Коаксиальный кабель RG-8X Belden 9258	вспененный полиэтиленовый диэлектрик
80%	Belden 9085 двухжильный
77%	RG-8/U общий	вспененный полиэтилен
66%	Belden 8723 двухжильный экранированный витой кабель	полипропиленовый изолятор [12]
66%	РГ-213 CXP213	твердый полиэтиленовый диэлектрик

VF равен обратной величине квадратного корня диэлектрической проницаемости ( относительной диэлектрической проницаемости ) или материала, через который проходит сигнал:${\displaystyle \каппа}$${\displaystyle \epsilon _ {\ mathrm {r} }}$

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

в обычном случае, когда относительная проницаемость , , равна 1. В самом общем случае:${\displaystyle \mu _{\mathrm {r} }}$

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

в состав которого входят необычные магнитопроводящие материалы, такие как феррит .

Коэффициент скорости для линии передачи без потерь определяется по формуле:

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

где — распределенная индуктивность (в генри на единицу длины), — емкость между двумя проводниками (в фарадах на единицу длины), — скорость света в вакууме.${\displaystyle L'}$${\displaystyle C'}$${\displaystyle c_{\mathrm {0} }}$

VF равен обратной величине показателя преломления среды, обычно оптического волокна .${\displaystyle {н}}$

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