速度因子

速度因子（velocity factor, VF），也稱做波傳播速度（wave propagation speed, velocity of propagation, VoP, V_P）。波在不同的介質中傳播的速度也不同。而電磁波在介質（media）中傳播的速度 $v$ 和光速 $c$ 的比值就是速度因子 $VF=\frac{V}{c}$ 。對光信號而言，速度因子也就是折射率（refractive index）的倒數 $RI=\frac{c}{V}$ 。

電波在真空中的速度等於光速，因此電波在真空的速度因子即為單位值（ $VF=1$ ）。

然而決定電磁波在介質中傳播速度的則是介質的介電常數（dielectric constant, $\varepsilon_r$ ）或比較正規的名稱：相對介電常數（relative permittivity），因此速度因子也是介電常數的平方根倒數 $VF=\frac{1}{\sqrt{\varepsilon_r}}$

兩片極板間的介電材料（ $X$ ）會影響兩極板的電容值，此電容值（ $C_X$ ）和同樣的極板以真空為介質的電容值（ $C_0$ ）相比就是 $X$ 物質的相對介電常數 $\varepsilon_r=\frac{C_X}{C_0}$

無損傳輸線（lossless transmission line）的速度因子也是電容（ $C$ ）和電感（ $L$ ）的函數 $VF=\frac{1}{c\sqrt{LC}}$ 。這個方法也方便用於 PCB 佈線速度因子的估算。

由於速度因子這物理現象，製作天線時，因為天線材料的速度因子小於 1，電波在天線上實際的波長（ $\lambda_A$ ）也會比在真空的波長短（ $\lambda_0$ ），所以若要天線在指定的頻率工作就要用速度因子修正實際的長度 $\lambda_A=\lambda_0VF$ 。

電纜的速度因子則主要決定於其絕緣材料。使用電纜作為諧振元件時也必須用速度因子修正實際的波長。

Reference

Velocity factor – Wikipedia
Refractive index – Wikipedia
Dielectric constant – Wikipedia

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