Fattore di velocità

Il fattore di velocità, oppure velocity factor in inglese, indicato con VF, talvolta chiamato wave propagation speed opuure velocity of propagation (VoP oppure $v_{\mathrm{P}}$), 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, mentre fattore di velocità è usato per il rapporto.

Valori tipici del fattore di velocità

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.

Fattori di velocità minimi per cavi di rete

VF (%)	Cavo	livello fisico Ethernet
74–79	Doppino ritorto Cat-7
77	RG-8/U	Minimo per 10BASE5
67	Fibra ottica	Minimo per 10BASE-FL, 100BASE-FX, ...
65	RG-58A/U	Minimo per 10BASE2
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

Alcuni valori tipici del fattore di velocità per cavi per radiocomunicazioni indicati nei manuali e nei testi sono dati nella seguente tabella:

VF (%)	Linea di trasmissione
95–99	"Ladder" Line a filo aperto
93	Cavo coassiale HJ8-50B 3 inch Heliax (dielettrico ad aria)
86	Cavo coassiale RG-8 Belden 7810A (gas-injected foam high-density polyethylene)
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)
66	RG-213 CXP213 (dielettrico al polietilene solido)

Calcolo del fattore di velocità

Segnali elettrici

Il fattore di velocità VF è uguale al reciproco della radice quadrata della costante dielettrica relativa ${ϵ}_{\mathrm{r}}$, del mezzo attraverso il quale si propaga il signale:

$\mathrm{V}\mathrm{F}=\frac{1}{\sqrt{{ϵ}_{\mathrm{r}}}}$

nel caso tipico in cui la permeabilità magnetica relativa, ${\mu }_{\mathrm{r}}$, è uguale a 1. Nel caso più generale:

$\mathrm{V}\mathrm{F}=\frac{1}{\sqrt{{\mu }_{\mathrm{r}}{ϵ}_{\mathrm{r}}}}$

includendo materiali conduttori magnetici non utilizzati abitualmente, come la ferrite.

Il fattore di velocità per una linea di trasmissione non dissipativa è dato da:

$\mathrm{V}\mathrm{F}=\frac{1}{c_{\mathrm{0}}\sqrt{L^{\prime }{C}^{\prime }}}$

dove $L^{\prime }$ è l'induttanza distribuita (in henry per unità di lunghezza), $C^{\prime }$ è la capacità distribuita tra i due conduttori (in farad per unità di lunghezza) e $c_{\mathrm{0}}$ è la velocità della luce nel vuoto.

Segnali ottici

Il fattore di velocità VF è uguale al reciproco dell'indice di rifrazione $n$ del mezzo, solitamente la fibra ottica.

$\mathrm{V}\mathrm{F}=\frac{1}{n}$

Voci correlate

• Cavo coassiale
• Linea di trasmissione
• Equazioni dei telegrafisti