Medição DIRETA da impedância característica de um cabo coaxial com NanoVNA

Por PY4ZBZ     em 13-07-2026     rev. 14-07-2026

Medição DIRETA da impedância característica de um cabo coaxial (ou outra linha de transmissão) com NanoVNA-H4.

Existem muitos métodos que permitem determinar essa impedância, mas a maioria não fornece resultado direto, pois ainda exigem cálculos adicionais, ou interpretações da carta de Smith, ter acesso ao final do cabo, ligar uma carga padrão, etc...

Vou descrever um método que permite medição DIRETA, e SEM precisar ter acesso ao final do cabo, que pode estar aberto, ou em curto, ou ligado a uma antena ou qualquer outra carga, não importa! Basta o cabo ter algumas dezenas de cm de comprimento.

Esse método usa REFLETOMETRIA NO DOMÍNIO DO TEMPO, TDR, com DEGRAU (STEP) (tensão CONTINUA). 

Obs.: Como o NanoVNA não gera eletricamente o degrau (nem impulso), mas apenas tensões ALTERNADAS em frequências de RF, ele aplica a matemática da TRANSFORMADA RÁPIDA DE FOURIER INVERSA (IFFT) para passar do domínio da frequência para o domínio do tempo, e assim simular TDR.

A física nos ensina que ao aplicarmos um degrau (mudança de 0 a V volts DC) a uma linha de transmissão, que, enquanto esse degrau não chega ao final da linha, devido ao tempo de propagação, esse degrau será EXCLUSIVAMENTE e UNICAMENTE "moldado" por V / I = R pela resistência características R da linha (que para uma linha com perdas desprezíveis, é puramente resistiva e equivale a impedância característica).

Passos para a medição, no caso com o modelo H4 do NanoVNA:

O NanoVNA permite usar TDR em degrau (com IFFT) acessando  >DISPLAY  >TRANSFORM  >TRANSFORM ON  >LOW PASS STEP.

(A não ser que desejamos também medir o comprimento do cabo, o valor do fator de velocidade VF informado em % não importa).

O VNA deve estar previamente calibrado apenas para S11 (porta 0) START=50 kHz a STOP=freq. max do NanoVNA. (S21 não importa).

Formato do traço:  >DISPLAY  >FORMAT S11 (REFL)  >|Z| (valor absoluto da impedância).

Basta habilitar apenas um traço: >DISPLAY  >TRACE  >TRACE 0

Escala vertical do gráfico:  >DISPLAY  >SCALE  >TOP=200 ohm, BOTTOM=0 ohm (ou outros valores personalizados).

Opcionalmente pode-se verificar, ligando cargas conhecidos na porta 0, a exatidão da medição no display, como mostrado aqui, com carga de 50 ohms. Obs.:  O topo da escala foi ajustado em 80 ohms:

No modo TDR (TRANSFORM) a escala horizontal do gráfico representa TEMPO (não mais frequência). E como o produto tempo vezes velocidade = distância, também é graduado em DISTÂNCIA (entre parêntesis), desde que o fator de velocidade VF do cabo seja informado pelo usuário. Exemplo do gráfico acima: STOP 130ns (15.62m) para VF=80%. O valor de START é sempre 0 segundos e é o instante da borda de subida do degrau.

Exemplos práticos de medição:

Ligando um cabo tipo 5D-FB de 50 ohms com 10 metros de comprimento, VF=80% e final aberto. A linha horizontal inicial é o degrau, que no caso dura 83,4 ns até o fim do cabo e encontrando 50 ohms, e depois subindo para a impedância infinita da extremidade aberta. A frequência STOP deve ser ajustada de acordo com o comprimento do cabo (inversamente proporcional ao comprimento, e diretamente proporcional ao quadrado do numero de pontos de varredura SWEEP POINTS), para poder ver todo o degrau e mais um pouco. No caso foi de 150 MHz para 101 pontos. Se quisermos o mesmo alcance mas com 201 pontos (2 vezes mais pontos), a frequência STOP deverá ser 4 vezes maior. Para saber o valor da frequência STOP programada sem sair do modo TRANSFORM, basta multiplicar o valor de FREQ STEP pelo valor de SWEEP POINTS obtido em  >MENU  >STIMULUS. Com VF=80%, a velocidade de propagação no cabo é de 300x0,8=240Mm/s, portanto para percorrer 10 metros leva 10/240=41,7 ns, ou 2x41,7= 83,4 ns ida e volta, que pode ser conferido levando o cursor até o fim do degrau ou usado a graduação do gráfico. Para medir apenas a impedância do cabo, o valor informado em VF não importa!

As figuras seguintes mostram o degrau no mesmo cabo de 50 ohms, com final ligado a uma carga resistiva de 64 e 43 ohms respectivamente. Nos dois exemplos, e antes do final do cabo, o degrau continua "enxergando" apenas e sempre a impedância característica do cabo de 50 ohms. Como o cursor está além do fim do cabo, ele "enxerga" a carga ligada na extremidade.

As figuras seguintes foram feitas com um cabo RG6 de 75 ohms e 7,65 metros, com saída aberta e com carga de 50 ohms respectivamente. O valor da carga pode ser deduzido no gráfico e/ou levando o marcador para depois do fim do degrau, na linha horizontal do final do gráfico. Como esse cabo tem VF=80%, a escala de comprimento dos gráficos está correta. (a escala de tempo independe do VF) (o topo da escala vertical foi ajustado para 160 ohms). O marcador 1 posicionado em qualquer lugar antes do fim do degrau sempre mostra algo próximo de 75 ohms, a impedância |ZI do cabo, valor que pode ser lido diretamente no gráfico (em cima à esquerda). O degrau deveria ser perfeitamente horizontal, mas devidos às perdas do cabo, vai subindo ligeiramente até o final do cabo.

Importante: Na verdade, o gráfico TDR mostra distancia já dividida por 2, pois o degrau mostrado nele corresponde ao tempo de  ida + volta dentro do cabo, visto na entrada do cabo! Assim já mostra o comprimento real do cabo, desde que o VF informado esteja correto. (mas o tempo continua sendo ida+volta). O modo TDR com pulso é ideal para medir distância ou comprimento, mas não permite medir impedância devido ao seu curto tempo de existência ou duração!

Sobre impedância característica e refletometria no domínio do tempo, vejam  aqui.

73 de Roland PY4ZBZ