Волновое сопротивление коаксиального кабеля: Калькулятор волнового сопротивления коаксиального кабеля

Содержание

Уроки по электрическим цепям — линии передачи / Хабр

Ещё не начав читать статью, попробуйте подумать над вопросом: побежит ли ток, если подключить к батарейке очень длинный провод(более чем 300 тысяч километров, сверхпроводник), если противоположные концы провода никуда не подключены? Сколько Ампер?

Прочитав эту статью, вы поймёте в чём смысл волнового сопротивления. Из лекций по теории волн я вынес только то, что волновое сопротивление — это сопротивление волнам. Большая часть студентов, кажется, поняла ровно то же самое. То есть ничего.

Эта статья — весьма вольный перевод этой книги: Lessons In Electric Circuits
Статьи по теме: На Хабре: Контакт есть, сигнала нет
Трэш в Википедии: Длинная линия

50-омный кабель?

В начале моего увлечения электроникой я часто слышал про волновое сопротивление коаксиального кабеля 50Ω. Коаксиальный кабель – это два провода. Центральный провод, изолятор, оплётка, изолятор. Оплётка полностью закрывает центральный проводник.

Такой провод используется для передачи слабых сигналов, а оплётка защищает сигнал от помех.


Я был озадачен этой надписью – 50 Ω. Как могут два изолированных проводника иметь сопротивление друг с другом 50 Ω? Я измерил сопротивление между проводами и увидел, как и ожидалось, обрыв. Сопротивление кабеля с одной стороны до другой — ноль. Как бы я не подключал омметр, я так и не смог получить сопротивление 50 Ом.

То, что я не понимал в то время – так это как кабель реагирует на импульсы. Конечно, омметр работает с постоянным током, и показывает, что проводники не соединены друг с другом. Тем не менее, кабель, из-за влияния ёмкости и индуктивности, распределённой по всей длине, работает как резистор. И так же, как и в обычном резисторе, ток пропорционален напряжению. То, что мы видим как пара проводников – важный элемент цепи в присутствии высокочастотных сигналов.

В этот статье вы узнаете что такое линия связи. Многие эффекты линий связи не проявляются при работе с постоянным током или на сетевой частоте 50 Гц. Тем не менее, в высокочастотных схемах эти эффекты весьма значительны. Практическое применение линий передач – в радиосвязи, в компьютерных сетях, и в низкочастотных схемах для защиты от перепадов напряжения или ударов молний.

Провода и скорость света

Рассмотрим следующую схему. Цепь замкнута – лампа зажигается. Цепь разомкнута – лампа гаснет. На самом деле лампа зажигается не мгновенно. Ей как минимум надо раскалиться. Но я хочу заострить внимание не на этом. Хотя электроны двигаются очень медленно, они взаимодействуют друг с другом гораздо быстрее – со скоростью света.


Что произойдёт, если длина проводов будет 300 тысяч км? Так как электроэнергия передаётся с конечной скоростью, очень длинные провода внесут задержку.

Пренебрегая временем на разогрев лампы, и сопротивлением проводов, лампа зажжётся примерно через 1 секунду после включения выключателя. Несмотря на то, что строительство сверхпроводящих ЛЭП такой длины создаст огромные практические проблемы, теоретически это возможно, поэтому наш мысленный эксперимент реален. Когда переключатель выключается, лампа будет продолжать получать питание ещё 1 секунду.

Один из способов представить движение электронов в проводнике – это вагоны поезда. Сами вагоны движутся медленно, только начинают движение, и волна сцеплений передаётся гораздо быстрее.

Другая аналогия, возможно более подходящая – волны в воде. Объект начинает движение горизонтально вдоль поверхности. Создастся волна из-за взаимодействия молекул воды. Волна будет перемещаться гораздо быстрее, чем двигаются молекулы воды.

Электроны взаимодействуют со скоростью света, но движутся гораздо медленнее, подобно молекуле воды на рисунке выше. При очень длинной цепи становится заметна задержка между нажатием на выключатель и включением лампы.

Волновое сопротивление

Предположим, у нас есть два параллельных провода бесконечной длины, без лампочки в конце. Потечёт ли ток при замыкании выключателя?


Несмотря на то, что наш провод — сверхпроводник, мы не можем пренебречь ёмкостью между проводами:


Подключим питание к проводу. Ток заряда конденсатора определяется формулой: I = C(de/dt). Соответственно, мгновенный рост напряжения должен породить бесконечный ток.
Однако ток не может быть бесконечным, так как вдоль проводов есть индуктивность, ограничивающая рост тока. Падение напряжения в индуктивности подчиняется формуле: E = L(dI/dt). Это падение напряжения ограничивает максимальную величину тока.



Поскольку электроны взаимодействуют со скоростью света, волна будет распространяться с той же скоростью. Таким образом, нарастание тока в индуктивностях, и процесс зарядки конденсаторов будет выглядеть следующим образом:




В результате этих взаимодействий, ток через батарею будет ограничен. Так как провода бесконечны, распределённая емкость никогда не зарядится, а индуктивность не даст бесконечно нарастать току. Другими словами, провода будут вести себя как постоянная нагрузка.
Линия передачи ведёт себя как постоянная нагрузка так же, как и резистор. Для источника питания нет никакой разницы, куда бежит ток: в резистор, или в линию передачи. Импеданс (сопротивление) это линии называют волновым сопротивлением, и оно определяется лишь геометрией проводников. Для параллельных проводов с воздушной изоляцией волновое сопротивление рассчитывается так:


Для коаксиального провода формула расчёта волнового сопротивления выглядит несколько иначе:

Если изоляционный материал – не вакуум, скорость распространения будет меньше скорости света. Отношение реальной скорости к скорости света называется коэффициентом укорочения.
Коэффициент укорочения зависит только от свойств изолятора, и рассчитывается по следующей формуле:


Волновое сопротивление известно также как характеристическое сопротивление.

Из формулы видно, что волновое сопротивление увеличивается по мере увеличения расстояния между проводниками. Если проводники отдалить друг от друга, становится меньше их ёмкость, и увеличивается распределённая индуктивность (меньше эффект нейтрализации двух противоположных токов). Меньше ёмкость, больше индуктивность => меньше ток => больше сопротивление. И наоборот, сближение проводов приводит к большей ёмкости, меньшей индуктивности => больше ток => меньше волновое сопротивление.
Исключая эффекты утечки тока через диэлектрик, волновое сопротивление подчиняется следующей формуле:

Линии передачи конечной длины

Линии бесконечной длины – интересная абстракция, но они невозможны. Все линии имеют конечную длину. Если бы тот кусок 50 Ом кабеля RG-58/U, который я измерял с помощью омметра несколько лет назад, был бесконечной длины, я бы зафиксировал сопротивление 50 Ом между внутренним и внешним проводом. Но эта линия не была бесконечной, и она измерялась как открытая, с бесконечным сопротивлением.

Тем не менее, волновое сопротивление важно также и при работе с проводом ограниченной длины. Если к линии приложить переходное напряжение, потечёт ток, который равен отношению напряжения к волновому сопротивлению. Это всего лишь закон Ома. Но он будет действовать не бесконечно, а ограниченное время.

Если в конце линии будет обрыв, то в этой точке ток будет остановлен. И это резкое прекращение тока повлияет на всю линию. Представьте себе поезд, идущий вниз по рельсам, имеющий слабину в муфтах. Если он врежется в стенку, он остановится он не весь сразу: сначала первый, потом второй вагон, и т.д.

Сигнал, распространяющийся от источника, называют падающей волной. Распространение сигнала от нагрузки обратно к источнику называют отражённой волной.

Как только нагромождение электронов в конце линии распространяется обратно к батарее, ток в линии прекращается, и она ведёт себя как обычная открытая схема. Всё это происходит очень быстро для линий разумной длины так, что омметр не успевает померить сопротивление. Не успевает поймать тот промежуток времени, когда схема ведёт себя как резистор. Для километрового кабеля с коэффициентом укорочения 0,66 сигнал распространяется всего 5.05мкс. Отражённая волна идёт обратно к источнику ещё столько же, то есть в сумме 10,1 мкс.

Высокоскоростные приборы способны измерить это время между посылкой сигнала и приходом отражения для определения длины кабеля. Этот метод может быть применён также для определения обрыва одного или обоих проводов кабеля. Такие приборы называются рефлектометры для кабельных линий. Основной принцип тот же, что и у ультразвуковых гидролокаторов: генерация импульса и замер времени до эха.

Аналогичное явление происходит и в случае короткого замыкания: когда волна достигает конца линии, она отражается обратно, так как напряжение не может существовать между двумя соединёнными проводами. Когда отражённая волна достигает источника, источник видит, что произошло короткое замыкание. Всё это происходит за время распространения сигнала туда + время обратно.

Простой эксперимент иллюстрирует явление отражения волн. Возьмите верёвку, как показано на рисунке, и дёрните её. Начнёт распространяться волна, пока она полностью не погасится за счёт трения.

Это похоже на длинную линию с потерями. Уровень сигнала будет падать по мере продвижения по линии. Однако, если второй конец закрепить на твёрдую стенку, возникнет отражённая волна:

Как правило, назначением линии передачи является передача электрического сигнала от одной точки к другой.

Отражения могут быть исключены, если терминатор на линии в точности равен волновому сопротивлению. Например, разомкнутая или короткозамкнутая линия будет отражать весь сигнал обратно к источнику. Но если на конце линии включить резистор 50 Ом, то вся энергия будет поглощена на резисторе.

Это всё имеет смысл, если мы вернёмся к нашей гипотетической бесконечной линии. Она ведёт себя как постоянный резистор. Если мы ограничим длину провода, то он будет себя вести как резистор лишь некоторое время, а потом – как короткое замыкание, или открытая цепь. Однако, если мы поставим резистор 50 Ом на конец линии, она вновь будет себя вести как бесконечная линия.



В сущности, резистор на конце линии, равный волновому сопротивлению, делает линию бесконечной с точки зрения источника, потому что резистор может вечно рассеивать энергию так же, как и бесконечные линии могут поглощать энергию.

Отражённая волна, вернувшись обратно к источнику, может вновь отразиться, если волновое сопротивление источника не равно в точности волновому сопротивлению. Этот тип отражений особенно опасен, он делает вид, что источник передал импульс.

Короткие и длинные линии передачи

В цепях постоянного тока волновое сопротивление, как правило, игнорируется. Даже коаксиальный кабель в таких цепях применяется лишь для защиты от помех. Это связано с короткими промежутками времени распространения по сравнению с периодом сигнала. Как мы узнали в предыдущей главе, линия передачи ведёт себя как резистор до тех пор, пока отражённая волна на вернётся обратно к источнику. По истечении этого времени (10,1 мкс для километрового кабеля), источник видит полное сопротивление цепи.

В случае, если цепь передаётся низкочастотный сигнал, источник на какое-то время видит волновое сопротвление, а потом – полное сопротивление линии. Мы знаем, что величина сигнала не равна по всей длине линии из-за распространения со скоростью света(почти). Но фаза низкочастотного сигнала изменяется незначительно за время распространения сигнала. Так, мы можем считать, что напряжение и фаза сигнала во всех точках линии равна.

В этом случае мы можем считать что линия является короткой, потому что время распространения гораздо меньше периода сигнала. В противовес, длинная линия это такая, где за время распространения форма сигнала успевает измениться на большую часть фазы, либо даже передать несколько периодов сигнала. Длинными линиями считаются такие, когда фаза сигнала меняется более чем на 90 градусов за время распространения. До этого в данной книге мы рассматривали лишь короткие линии.

Чтобы определить тип линии(длинная, короткая), мы должны сравнить её длину и частоту сигнала. Например, период сигнала с частотой 60Гц равен 16,66мс. При распространении со скоростью света(300 тысяч км/с) сигнал пройдёт 5000км. Если коэффициент укорочения будет меньше 1, то и скорость будет меньше 300 тысяч км/с, и расстояние меньше во столько же раз. Но даже если использовать коэффициент укорочения коаксиального кабеля(0,66), расстояние всё равно будет велико — 3300км! Независимо от длины кабеля это называется длиной волны.

Простая формула позволяет вычислить длину волны:


Длинная линия – такая, где хотя бы умещается ¼ длины волны в длину. И теперь вы можете понять, почему все линии прежде относятся к коротким. Для систем питания переменного тока 60Гц длина кабеля должна превышать 825 км, чтобы эффекты распространения сигнала стали значительными. Кабели от аудио усилителя к колонкам должны быть более 7,5 км в длину, чтобы существенно повлиять на 10кГц звуковой сигнал!

Когда имеешь дело с радиочастотными системами, задача с длиной линии передачи является далеко не такой тривиальной. Рассмотрим 100МГц радиосигнал: его длина волны 3 метра даже на скорости света. Линия передачи должна быть более 75 см в длину, чтобы считаться длинной. С коэффициентом укорочения 0,66 эта критическая длина составит всего 50 см.

Когда электрический источник подключен к нагрузке через короткую линию передачи, доминирует импеданс нагрузки. То есть, когда линия короткая, волновое сопротивление не влияет на поведение схемы. Мы можем это увидеть при тестировании коаксиального кабеля омметром: мы видит разрыв. Хотя линия ведёт себя как резистор 50Ом (RG/58U кабель) на короткое время, после этого времени мы увидим обрыв. Так как время реакции омметра значительно больше времени распространения сигнала, мы видим обрыв. Эта очень большая скорость распространения сигнала не позволяет нам обнаружить 50Ом переходное сопротивление омметром.

Если мы будем использовать коаксиальный кабель для передачи постоянного тока, кабель будет считаться коротким, и его волновое сопротивление не будет влиять на работу схемы. Обратите внимание, что короткой линией будет называться любая линия, где изменение сигнала происходит медленнее, чем сигнал распространяется по линии. Почти любая физическая длина кабеля может являться короткой с точки зрения волнового сопротивления и отражённых волн. Используя же кабель для передачи высокочастотного сигнала, можно по разному оценивать длину линии.

Если источник подключен к нагрузке через длинные линии передачи, собственное волновое сопротивление доминирует над сопротивлением нагрузки. Иными словами, электрически длинная линия выступает в качестве основного компонента в цепи, и её свойства доминируют над свойствами нагрузки. С источник, подключенным к одному концу кабеля и передаёт ток на нагрузку, но ток в первую очередь идёт не в нагрузку, а в линию. Это становиться всё более верным, чем длиннее у нас линия. Рассмотрим наш гипотетический 50Ом бесконечный кабель. Независимо от того, какую нагрузку мы подключаем на другой конец, источник будет видеть лишь 50Ом. В этом случае сопротивление линии является определяющим, а сопротивление нагрузки не будет иметь значения.

Наиболее эффективный способ свести к минимуму влияние длины линии передачи – нагрузить линию сопротивлением. Если сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению, то любой источник будет видеть то же самое сопротивление, независимо от длины линии. Таким образом, длина линии будет влиять только на задержку сигнала. Тем не менее, полное совпадение сопротивления нагрузки и волнового сопротивления не всегда возможно.

В следующем разделе рассматриваются линии передачи, особенно когда длина линии равна дробной части волны.

Надеюсь, вы прояснили для себя основные физические принципы работы кабелей
К сожалению, следующая глава очень большая. Книга читается на одном дыхании, и в какой-то момент надо остановиться. Для первого поста, думаю, этого хватит. Спасибо за внимание.

Продолжение здесь

Как определить параметры коаксиального кабеля

Одним из основных параметров высокочастотного кабеля является волновое сопротивление. Обычным омметром его не измерить — для этого нужен специальный прибор. Сам кабель (отечественного производства) не имеет маркировки, и если вы не знаете его тип, то, воспользовавшись штангенциркулем, легко сможете определить волновое сопротивление с помощью несложных вычислений.

Для этого нужно снять внешнюю защитную оболочку с конца кабеля, завернуть оплетку и измерить диаметр внутренней полиэтиленовой изоляции. Затем снять изоляцию и измерить диаметр центральной жилы. После этого результат первого измерения разделить на результат второго: при Полученном отношении примерно 3,3-3,7 волновое сопротивление кабеля составляет 50 Ом, при отношении 6,5 — 6,9-75 Ом.

Вторым важным параметром является удельное затухание. Эта величина характеризует потери уровня сигнала при его прохождении через один метр кабеля и позволяет сравнивать кабели разных марок. Затухание тем сильнее, чем больше длина кабеля и выше частота сигнала. Удельное затухание измеряется в децибелах на метр (дБ/м) и приводится в справочниках в таблицах или на графиках.

На рис. 1 приведены зависимости удельного затухания коаксиальных кабелей разных марок от частоты. Пользуясь ими, можно подсчитать затухание сигнала в кабеле на любой частоте при известной его длине.

 

 

Рис. 1. Удельное затухание коаксиальных кабелей

Обозначение отечественного коаксиального кабеля состоит из букв и трех чисел: буквы РК обозначают радиочастотный коаксиальный кабель, первое число показывает волновое сопротивление кабеля в омах, второе — округленный внутренний диаметр оплетки в миллиметрах, третье — номер разработки. Из графика видно, что -удельное затухание зависит от толщины кабеля: чем он толще, тем удельное затухание меньше.

Зная длину кабеля, можно перевести затухание (в децибелах) в относительное ослабление уровня сигнала на выходе, воспользовавшись табл. 1.

Таблица 1. Таблица перевода затухания (в децибелах) в относительное ослабление уровня сигнала

Затухание, дБ

0,5

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Относительное ослабление уровня сигнала Рвых /Рвх

0,94

0,79

0,63

0,5

0,4

0,32

0,25

0,2

0,16

0,13

0,1

Волновое сопротивление и отражение. Коаксиальный кабель, что это? Волновое сопротивление

Строков Андрей.

Итак, вторая статья из цикла, про которую я уже неоднократно упоминал. Сегодня постараюсь упихать в головы читателей несколько ключевых моментов, без которых нельзя жить на свете. До сих пор я говорил про согласование, согласованную нагрузку. Что-то упоминал про ширину линии, которая вроде как должна быть строго определенной. Пришло время расставить точки. Вам потребуется пластиковая бутылка и ножницы бесконечная пара проводов и немного терпения, добро пожаловать под кат!


Зайдем издалека.
Возьмем генератор с внутренним сопротивлением R. И к нему подключим нагрузку R1. Обычная такая схема.

Вопрос в том, насколько эта схема эффективна? При каком сопротивлении на нагрузке можно получить максимальную мощность?

Немного расчетов:

Чтобы получить максимум мощности вспомним производную и приравняем к нулю.

и вот мы уже получаем, что максимальная мощность выделяется, когда R = R1 . В этом случае говорят, что система генератор-нагрузка согласована.

Ну а теперь пошли фокусы. Подаем в нашу схему большую частоту. В прошлый раз мы видели, что в разных частях линии напряжение может быть совсем разным. Вот пусть на нашей схеме будет вот так:

да, забудьте пока про узлы-пучности, стоячих волн нет, рассматриваем только падающую. В любом случае «в лоб» закон ома для этой картинки уже не применить. Вот когда начинается такая беда, значит мы имеем дело с длинной линией . Заодно можно вспомнить наши сопли из припоя и 1206 конденсаторы, которые начинают вести себя как попало на каких то частотах, опять же из-за того, что размеры сравнимы с длиной волны и там появляются всякие шлейфы, стоячие волны и резонансы. Все это называют устройствами с распределенными параметрами . Обычно говорят про распределенные параметры, когда размеры элементов хотя бы раз в 10 больше длины волны.
Так что же нам делать с нашей схемой? В прошлый раз мы говорили про длину линий, не затрагивая другие параметры. Пора исправить это недоразумение.
Представьте, что генератор (или выходной каскад, например), качает в линию мощность. Никакой отраженной волны (пока) нет, наш генератор вообще не знает, что с той стороны линии, качает в никуда. Это как будто берем динамик, подносим к трубе и в трубу уходят звуковые волны.

Параметры такой системы можно определить по-разному. Можно определить(пока, правда, не понятно, как) ток и напряжение. А можно определить мощность (произведение тока на напряжение) и отношение тока к напряжению в линии. Последняя величина имеет смысл сопротивления. Ее так и называют — волновое сопротивление. И величина эта для конкретно взятой линии (и на конкретной частоте, если быть точным) всегда одинаковая, от генератора не зависит.
Если вы возьмете бесконечную линию с каким-то заданным Z (так обычно обозначают волновое сопротивление) и подключите к ней ваш мультиметр, он это сопротивление и покажет. Хотя, казалось бы, просто пара проводов. А вот если пара будет конечной, как это обычно и бывает в нашей жизни, возникнет отражение на конце линии, стоячая волна. Поэтому ваш мультиметр покажет бесконечное сопротивление (это будет, в принципе, пучность).

Итак, по линии бежит волна. Волновое сопротивление линии не меняется (говорят, что линия регулярна ), отношение напряжения к току одинаковое. А теперь — бах! — сопротивление линии совершает скачок.

Так как дальше соотношения между током и напряжением будут уже другие, «лишний» или недостающий ток в точке скачка формирует отраженную волну. Для более подробного понимания процесса неплохо бы записать для точки телеграфные уравнения, но для начала достаточно помнить, что
При отражении от ХХ фаза не меняется
При отражении от КЗ фаза переворачивается на 180°

Ну и осталось сказать про подключение линии к нагрузке. В принципе, нагрузку, можно рассматривать как бесконечную линию с волновым сопротивлением равным сопротивлению нагрузки. Прошлый пример с мультиметром, я думаю, это показывает весьма наглядно тем, кто в начале поста запасся бесконечным проводом. Так что если сопротивление нагрузки равно сопротивлению линии, система согласована, ничего не отражается, КСВ равно единице. Ну а если сопротивления отличаются, справедливы все вышеописанные рассуждения про отражение.
Собственно, в прошлый раз мы рассматривали КЗ и ХХ, вот на эти вещи можно смотреть как на нагрузки с нулевым или бесконечным сопротивлением.

Используя переотражения на скачках волнового сопротивления и линии с разным волновым сопротивлением, можно получить множество разных вещей в СВЧ. Нужно рассказывать про диаграмму смита и комплексное волновое сопротивление, это не сегодня. Приведу только пару примеров:
1. Если отрезок линии имеет длину в половину длины волны, его волновое сопротивление не важно. Волновое сопротивление на входе равно волновому сопротивлению на выходе.

2. Для отрезка в четверть волны c волновым сопротивлением линии Z волновое сопротивление на входе рассчитывается по формуле

Так можно согласовывать линии с разным волновым сопротивлением в узком диапазоне (в котором одна-три-пять-… четвертей длины волны соответствует длине шлейфа)

А теперь посмотрим на линию передачи поближе.

Кабели на 50 и 75 Ом стали настолько привычными, что многим даже не приходит в голову задуматься, почему они имеют именно такое волное сопротивление . По мнению некоторых специалистов, такие значения используются для упрощения производства согласующих устройств для антенн, другие говорят, что такие кабели имеют меньшее затухание в волноводе, а еще некоторые — о дешевизне такого кабеля.

Коаксиальные волноводы используются для передачи к приемному устройству энергии от антенны, или же в обратном направлении.

Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника .

При этом волновод должен иметь как можно меньший показатель затухания, что очень важно для работы приемника. А передатчик должен обладать максимальным коэффициентом передачи по мощности. Эти условия позволяют провести некоторые расчеты и убедиться в итоговом результате.

Как было упомянуто выше, приемник должен обладать наименьшим коэффициентом затухание в волноводе. Это значит, что амплитуда напряженности должны быть как можно большей. Для ее определения используются следующее выражение:

Где указывает на амплитуду без учета затухания, служит показателем коэффициента затухания волн в волноводе, а r указывает на длину линии.

Где R указывает на показатель погонного активного сопротивления, а Z 0 показатель волнового сопротивления кабеля , который рассчитывается по следующей формуле:

Где уровень магнитной постоянной составляет , уровень в большинстве случаев равен примерно 1, уровень электрической постоянной ? 0 составляет , а уровень относительной диэлектрической проницаемости ? для воздуха составляет примерно 1.

Необходимо учитывать, что уровень активного сопротивления кабеля обратно пропорционален диаметру проводников и проводимости материала, из которого они сделаны, а также толщине оболочки.

Где σ указывает на уровень проводимости материала, из которого сделан проводник, а δ — на толщину оболочки.

Если с использованием полученных выражений составить формулу, можно будет рассчитать коэффициент затухания:

При этом затухание будет наименьшим в том случае, если коэффициент проводимости материала проводника будет наименьшим. Чтобы рассчитать максимум функции, следует руководствоваться следующим правилом: при экстремуме дифференцируемой функции в точке Х с индексом 0, производная функции в этой точке будет обращена в ноль, а если при прохождении точки знак будет меняться с положительного отрицательный, то точку можно считать максимумом, если наоборот — то минимумом. Теперь можно продифференцировать функцию:

После приравнивания производной к нулю можно решить уравнение:

Такое соотношение диаметров центральной жилы и оплетки позволяет понять, что уровень волнового сопротивления кабеля будет составлять примерно 77 Ом. Данное волновое сопротивление будет способствовать наименьшему ослаблению сигнала в кабеле. Значение, считающееся сейчас стандартным, было округлено до 75 Ом. Если говорить о передатчике, которому важен уровень коэффициента передачи по мощности и должна учитываться напряженность пробоя линии, имеет дело с формулой, знакомой со школы:Получается, что уровень волнового сопротивления кабеля при таком соотношении диаметров будет составлять примерно 30 Ом. Теперь, зная оптимальное волновое сопротивление приемника и передатчика, можно определить, что для приемопередатчика оптимальным будет сопротивление волновода, равное 50 Ом. На практике такой кабель наиболее распространен, поскольку совмещает возможность небольших потерь при передаче радиосигнала, а также имеет предельно достижимые показатели передаваемой мощности и электрической прочности.

Ещё не начав читать статью, попробуйте подумать над вопросом: побежит ли ток, если подключить к батарейке очень длинный провод(более чем 300 тысяч километров, сверхпроводник), если противоположные концы провода никуда не подключены? Сколько Ампер?

Прочитав эту статью, вы поймёте в чём смысл волнового сопротивления. Из лекций по теории волн я вынес только то, что волновое сопротивление — это сопротивление волнам. Большая часть студентов, кажется, поняла ровно то же самое. То есть ничего.

Эта статья — весьма вольный перевод этой книги: Lessons In Electric Circuits
Статьи по теме: На Хабре: Контакт есть, сигнала нет
Трэш в Википедии: Длинная линия

50-омный кабель?
В начале моего увлечения электроникой я часто слышал про волновое сопротивление коаксиального кабеля 50Ω. Коаксиальный кабель – это два провода. Центральный провод, изолятор, оплётка, изолятор. Оплётка полностью закрывает центральный проводник. Такой провод используется для передачи слабых сигналов, а оплётка защищает сигнал от помех.

Я был озадачен этой надписью – 50 Ω. Как могут два изолированных проводника иметь сопротивление друг с другом 50 Ω? Я измерил сопротивление между проводами и увидел, как и ожидалось, обрыв. Сопротивление кабеля с одной стороны до другой — ноль. Как бы я не подключал омметр, я так и не смог получить сопротивление 50 Ом.

То, что я не понимал в то время – так это как кабель реагирует на импульсы. Конечно, омметр работает с постоянным током, и показывает, что проводники не соединены друг с другом. Тем не менее, кабель, из-за влияния ёмкости и индуктивности, распределённой по всей длине, работает как резистор. И так же, как и в обычном резисторе, ток пропорционален напряжению. То, что мы видим как пара проводников – важный элемент цепи в присутствии высокочастотных сигналов.

В этот статье вы узнаете что такое линия связи. Многие эффекты линий связи не проявляются при работе с постоянным током или на сетевой частоте 50 Гц. Тем не менее, в высокочастотных схемах эти эффекты весьма значительны. Практическое применение линий передач – в радиосвязи, в компьютерных сетях, и в низкочастотных схемах для защиты от перепадов напряжения или ударов молний.

Провода и скорость света
Рассмотрим следующую схему. Цепь замкнута – лампа зажигается. Цепь разомкнута – лампа гаснет. На самом деле лампа зажигается не мгновенно. Ей как минимум надо раскалиться. Но я хочу заострить внимание не на этом. Хотя электроны двигаются очень медленно, они взаимодействуют друг с другом гораздо быстрее – со скоростью света.

Что произойдёт, если длина проводов будет 300 тысяч км? Так как электроэнергия передаётся с конечной скоростью, очень длинные провода внесут задержку.


Пренебрегая временем на разогрев лампы, и сопротивлением проводов, лампа зажжётся примерно через 1 секунду после включения выключателя. Несмотря на то, что строительство сверхпроводящих ЛЭП такой длины создаст огромные практические проблемы, теоретически это возможно, поэтому наш мысленный эксперимент реален. Когда переключатель выключается, лампа будет продолжать получать питание ещё 1 секунду.
Один из способов представить движение электронов в проводнике – это вагоны поезда. Сами вагоны движутся медленно, только начинают движение, и волна сцеплений передаётся гораздо быстрее.

Другая аналогия, возможно более подходящая – волны в воде. Объект начинает движение горизонтально вдоль поверхности. Создастся волна из-за взаимодействия молекул воды. Волна будет перемещаться гораздо быстрее, чем двигаются молекулы воды.

Электроны взаимодействуют со скоростью света, но движутся гораздо медленнее, подобно молекуле воды на рисунке выше. При очень длинной цепи становится заметна задержка между нажатием на выключатель и включением лампы.

Волновое сопротивление
Предположим, у нас есть два параллельных провода бесконечной длины, без лампочки в конце. Потечёт ли ток при замыкании выключателя?


Несмотря на то, что наш провод — сверхпроводник, мы не можем пренебречь ёмкостью между проводами:

Подключим питание к проводу. Ток заряда конденсатора определяется формулой: I = C(de/dt). Соответственно, мгновенный рост напряжения должен породить бесконечный ток.
Однако ток не может быть бесконечным, так как вдоль проводов есть индуктивность, ограничивающая рост тока. Падение напряжения в индуктивности подчиняется формуле: E = L(dI/dt). Это падение напряжения ограничивает максимальную величину тока.


Поскольку электроны взаимодействуют со скоростью света, волна будет распространяться с той же скоростью. Таким образом, нарастание тока в индуктивностях, и процесс зарядки конденсаторов будет выглядеть следующим образом:

В результате этих взаимодействий, ток через батарею будет ограничен. Так как провода бесконечны, распределённая емкость никогда не зарядится, а индуктивность не даст бесконечно нарастать току. Другими словами, провода будут вести себя как постоянная нагрузка.
Линия передачи ведёт себя как постоянная нагрузка так же, как и резистор. Для источника питания нет никакой разницы, куда бежит ток: в резистор, или в линию передачи. Импеданс (сопротивление) это линии называют волновым сопротивлением, и оно определяется лишь геометрией проводников. Для параллельных проводов с воздушной изоляцией волновое сопротивление рассчитывается так:


Для коаксиального провода формула расчёта волнового сопротивления выглядит несколько иначе:

Если изоляционный материал – не вакуум, скорость распространения будет меньше скорости света. Отношение реальной скорости к скорости света называется коэффициентом укорочения.
Коэффициент укорочения зависит только от свойств изолятора, и рассчитывается по следующей формуле:


Волновое сопротивление известно также как характеристическое сопротивление.
Из формулы видно, что волновое сопротивление увеличивается по мере увеличения расстояния между проводниками. Если проводники отдалить друг от друга, становится меньше их ёмкость, и увеличивается распределённая индуктивность (меньше эффект нейтрализации двух противоположных токов). Меньше ёмкость, больше индуктивность => меньше ток => больше сопротивление. И наоборот, сближение проводов приводит к большей ёмкости, меньшей индуктивности => больше ток => меньше волновое сопротивление.
Исключая эффекты утечки тока через диэлектрик, волновое сопротивление подчиняется следующей формуле:

Линии передачи конечной длины
Линии бесконечной длины – интересная абстракция, но они невозможны. Все линии имеют конечную длину. Если бы тот кусок 50 Ом кабеля RG-58/U, который я измерял с помощью омметра несколько лет назад, был бесконечной длины, я бы зафиксировал сопротивление 50 Ом между внутренним и внешним проводом. Но эта линия не была бесконечной, и она измерялась как открытая, с бесконечным сопротивлением.

Тем не менее, волновое сопротивление важно также и при работе с проводом ограниченной длины. Если к линии приложить переходное напряжение, потечёт ток, который равен отношению напряжения к волновому сопротивлению. Это всего лишь закон Ома. Но он будет действовать не бесконечно, а ограниченное время.

Если в конце линии будет обрыв, то в этой точке ток будет остановлен. И это резкое прекращение тока повлияет на всю линию. Представьте себе поезд, идущий вниз по рельсам, имеющий слабину в муфтах. Если он врежется в стенку, он остановится он не весь сразу: сначала первый, потом второй вагон, и т.д.

Сигнал, распространяющийся от источника, называют падающей волной. Распространение сигнала от нагрузки обратно к источнику называют отражённой волной.

Как только нагромождение электронов в конце линии распространяется обратно к батарее, ток в линии прекращается, и она ведёт себя как обычная открытая схема. Всё это происходит очень быстро для линий разумной длины так, что омметр не успевает померить сопротивление. Не успевает поймать тот промежуток времени, когда схема ведёт себя как резистор. Для километрового кабеля с коэффициентом укорочения 0,66 сигнал распространяется всего 5.05мкс. Отражённая волна идёт обратно к источнику ещё столько же, то есть в сумме 10,1 мкс.

Высокоскоростные приборы способны измерить это время между посылкой сигнала и приходом отражения для определения длины кабеля. Этот метод может быть применён также для определения обрыва одного или обоих проводов кабеля. Такие приборы называются рефлектометры для кабельных линий. Основной принцип тот же, что и у ультразвуковых гидролокаторов: генерация импульса и замер времени до эха.

Аналогичное явление происходит и в случае короткого замыкания: когда волна достигает конца линии, она отражается обратно, так как напряжение не может существовать между двумя соединёнными проводами. Когда отражённая волна достигает источника, источник видит, что произошло короткое замыкание. Всё это происходит за время распространения сигнала туда + время обратно.

Простой эксперимент иллюстрирует явление отражения волн. Возьмите верёвку, как показано на рисунке, и дёрните её. Начнёт распространяться волна, пока она полностью не погасится за счёт трения.

Это похоже на длинную линию с потерями. Уровень сигнала будет падать по мере продвижения по линии. Однако, если второй конец закрепить на твёрдую стенку, возникнет отражённая волна:

Как правило, назначением линии передачи является передача электрического сигнала от одной точки к другой.

Отражения могут быть исключены, если терминатор на линии в точности равен волновому сопротивлению. Например, разомкнутая или короткозамкнутая линия будет отражать весь сигнал обратно к источнику. Но если на конце линии включить резистор 50 Ом, то вся энергия будет поглощена на резисторе.

Это всё имеет смысл, если мы вернёмся к нашей гипотетической бесконечной линии. Она ведёт себя как постоянный резистор. Если мы ограничим длину провода, то он будет себя вести как резистор лишь некоторое время, а потом – как короткое замыкание, или открытая цепь. Однако, если мы поставим резистор 50 Ом на конец линии, она вновь будет себя вести как бесконечная линия.


В сущности, резистор на конце линии, равный волновому сопротивлению, делает линию бесконечной с точки зрения источника, потому что резистор может вечно рассеивать энергию так же, как и бесконечные линии могут поглощать энергию.

Отражённая волна, вернувшись обратно к источнику, может вновь отразиться, если волновое сопротивление источника не равно в точности волновому сопротивлению. Этот тип отражений особенно опасен, он делает вид, что источник передал импульс.

Короткие и длинные линии передачи
В цепях постоянного тока волновое сопротивление, как правило, игнорируется. Даже коаксиальный кабель в таких цепях применяется лишь для защиты от помех. Это связано с короткими промежутками времени распространения по сравнению с периодом сигнала. Как мы узнали в предыдущей главе, линия передачи ведёт себя как резистор до тех пор, пока отражённая волна на вернётся обратно к источнику. По истечении этого времени (10,1 мкс для километрового кабеля), источник видит полное сопротивление цепи.

В случае, если цепь передаётся низкочастотный сигнал, источник на какое-то время видит волновое сопротвление, а потом – полное сопротивление линии. Мы знаем, что величина сигнала не равна по всей длине линии из-за распространения со скоростью света(почти). Но фаза низкочастотного сигнала изменяется незначительно за время распространения сигнала. Так, мы можем считать, что напряжение и фаза сигнала во всех точках линии равна.

В этом случае мы можем считать что линия является короткой, потому что время распространения гораздо меньше периода сигнала. В противовес, длинная линия это такая, где за время распространения форма сигнала успевает измениться на большую часть фазы, либо даже передать несколько периодов сигнала. Длинными линиями считаются такие, когда фаза сигнала меняется более чем на 90 градусов за время распространения. До этого в данной книге мы рассматривали лишь короткие линии.

Чтобы определить тип линии(длинная, короткая), мы должны сравнить её длину и частоту сигнала. Например, период сигнала с частотой 60Гц равен 16,66мс. При распространении со скоростью света(300 тысяч км/с) сигнал пройдёт 5000км. Если коэффициент укорочения будет меньше 1, то и скорость будет меньше 300 тысяч км/с, и расстояние меньше во столько же раз. Но даже если использовать коэффициент укорочения коаксиального кабеля(0,66), расстояние всё равно будет велико — 3300км! Независимо от длины кабеля это называется длиной волны.

Простая формула позволяет вычислить длину волны:


Длинная линия – такая, где хотя бы умещается ¼ длины волны в длину. И теперь вы можете понять, почему все линии прежде относятся к коротким. Для систем питания переменного тока 60Гц длина кабеля должна превышать 825 км, чтобы эффекты распространения сигнала стали значительными. Кабели от аудио усилителя к колонкам должны быть более 7,5 км в длину, чтобы существенно повлиять на 10кГц звуковой сигнал!

Когда имеешь дело с радиочастотными системами, задача с длиной линии передачи является далеко не такой тривиальной. Рассмотрим 100МГц радиосигнал: его длина волны 3 метра даже на скорости света. Линия передачи должна быть более 75 см в длину, чтобы считаться длинной. С коэффициентом укорочения 0,66 эта критическая длина составит всего 50 см.

Когда электрический источник подключен к нагрузке через короткую линию передачи, доминирует импеданс нагрузки. То есть, когда линия короткая, волновое сопротивление не влияет на поведение схемы. Мы можем это увидеть при тестировании коаксиального кабеля омметром: мы видит разрыв. Хотя линия ведёт себя как резистор 50Ом (RG/58U кабель) на короткое время, после этого времени мы увидим обрыв. Так как время реакции омметра значительно больше времени распространения сигнала, мы видим обрыв. Эта очень большая скорость распространения сигнала не позволяет нам обнаружить 50Ом переходное сопротивление омметром.

Если мы будем использовать коаксиальный кабель для передачи постоянного тока, кабель будет считаться коротким, и его волновое сопротивление не будет влиять на работу схемы. Обратите внимание, что короткой линией будет называться любая линия, где изменение сигнала происходит медленнее, чем сигнал распространяется по линии. Почти любая физическая длина кабеля может являться короткой с точки зрения волнового сопротивления и отражённых волн. Используя же кабель для передачи высокочастотного сигнала, можно по разному оценивать длину линии.

Если источник подключен к нагрузке через длинные линии передачи, собственное волновое сопротивление доминирует над сопротивлением нагрузки. Иными словами, электрически длинная линия выступает в качестве основного компонента в цепи, и её свойства доминируют над свойствами нагрузки. С источник, подключенным к одному концу кабеля и передаёт ток на нагрузку, но ток в первую очередь идёт не в нагрузку, а в линию. Это становиться всё более верным, чем длиннее у нас линия. Рассмотрим наш гипотетический 50Ом бесконечный кабель. Независимо от того, какую нагрузку мы подключаем на другой конец, источник будет видеть лишь 50Ом. В этом случае сопротивление линии является определяющим, а сопротивление нагрузки не будет иметь значения.

Наиболее эффективный способ свести к минимуму влияние длины линии передачи – нагрузить линию сопротивлением. Если сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению, то любой источник будет видеть то же самое сопротивление, независимо от длины линии. Таким образом, длина линии будет влиять только на задержку сигнала. Тем не менее, полное совпадение сопротивления нагрузки и волнового сопротивления не всегда возможно.

В следующем разделе рассматриваются линии передачи, особенно когда длина линии равна дробной части волны.

Надеюсь, вы прояснили для себя основные физические принципы работы кабелей
К сожалению, следующая глава очень большая. Книга читается на одном дыхании, и в какой-то момент надо остановиться. Для первого поста, думаю, этого хватит. Спасибо за внимание.

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАСЧЕТА КАБЕЛЕЙ И ПРОВОДОВ

Волновое сопротивление — это сопротивление, которое встре­чает электромагнитная волна при распространении вдоль однород­ной линии без отражения, равное:

в тональном диапазоне частот (f =800 гц):

Волновое сопротивление коаксиального (или одножильного) ка­беля в металлической оболочке

где 3335,8 — постоянная, принятая техническим комитетом 40–2 МЭК; א — отношение скоростей распространения;

где Zк и Zк+1 — волновое сопротивление двух различных участков кабеля, ом; Zср — среднее значение волнового сопротивления, ом; Δ Z/2 — среднеарифметическое отклонение волнового сопротивления от среднего значения.

Волновое сопротивление спиральных кабелей (задержки)

экранированного

на постоянном токе

в области высоких частот (f = 30 кгц и выше)

в 2,718 раза

В радиочастотных кабелях затухание обычно выражают в децибелах. Затухание в 1 бел соответствует уменьшению мощности на выходе кабельной линии в 10 раз по сравнению с мощностью на входе

Соотношения между единицами измерения

Затухание коаксиального радиочастотного кабеля

Если внутренний и внешний проводники кабеля медные (ρ 1 = ρ 2 = 0,0175 ом*мм2/м, μ 1= μ 2=1)

Таблица 2-10

Затухание коаксиальных кабелей связи:

Затухание коаксиального кабеля с полиэтиленовой шайбовой изоляцией:

Затухание кабелей связи:

при передаче тональных частот (f = 800 гц)

При расчете затухания кабелей с изоляцией из высокочастот­ных материалов, у которых второе слагаемое имеет малое значение и им пренебрегают, затухание

где а — допустимое затухание кабельной линии, неп. Существующи­ми нормами величина максимально допустимого затухания для линий низкочастотной телефонной связи (НЧ) регламентирована до 3,3 неп, а высокочастотным линиям (ВЧ)-до 6-7 неп. Предельно допустимая дальность связи по магистральным кабельным линиям

где τ — допустимое время прохождения сигнала, мсек; нормами Международного консультативного комитета время прохождения сигналов от одного абонента к другому не должно превышать 250 мсек, а для кабельных линий, соединенных с международными магистралями,-100 мсек, Т — время пробега сигнала на участке линии 1 км, мсек/км.

← Предыдущая | Следующая → … содержание…

www.proelectro2.ru

Уроки по электрическим цепям — линии передачи

Ещё не начав читать статью, попробуйте подумать над вопросом: побежит ли ток, если подключить к батарейке очень длинный провод(более чем 300 тысяч километров, сверхпроводник), если противоположные концы провода никуда не подключены? Сколько Ампер? Прочитав эту статью, вы поймёте в чём смысл волнового сопротивления. Из лекций по теории волн я вынес только то, что волновое сопротивление — это сопротивление волнам. Большая часть студентов, кажется, поняла ровно то же самое. То есть ничего.

Эта статья — весьма вольный перевод этой книги: Lessons In Electric Circuits

Статьи по теме: На Хабре: Контакт есть, сигнала нет Трэш в Википедии: Длинная линия

50-омный кабель?
В начале моего увлечения электроникой я часто слышал про волновое сопротивление коаксиального кабеля 50Ω. Коаксиальный кабель – это два провода. Центральный провод, изолятор, оплётка, изолятор. Оплётка полностью закрывает центральный проводник. Такой провод используется для передачи слабых сигналов, а оплётка защищает сигнал от помех.

Я был озадачен этой надписью – 50 Ω. Как могут два изолированных проводника иметь сопротивление друг с другом 50 Ω? Я измерил сопротивление между проводами и увидел, как и ожидалось, обрыв. Сопротивление кабеля с одной стороны до другой — ноль. Как бы я не подключал омметр, я так и не смог получить сопротивление 50 Ом. То, что я не понимал в то время – так это как кабель реагирует на импульсы. Конечно, омметр работает с постоянным током, и показывает, что проводники не соединены друг с другом. Тем не менее, кабель, из-за влияния ёмкости и индуктивности, распределённой по всей длине, работает как резистор. И так же, как и в обычном резисторе, ток пропорционален напряжению. То, что мы видим как пара проводников – важный элемент цепи в присутствии высокочастотных сигналов. В этот статье вы узнаете что такое линия связи. Многие эффекты линий связи не проявляются при работе с постоянным током или на сетевой частоте 50 Гц. Тем не менее, в высокочастотных схемах эти эффекты весьма значительны. Практическое применение линий передач – в радиосвязи, в компьютерных сетях, и в низкочастотных схемах для защиты от перепадов напряжения или ударов молний.

Провода и скорость света
Рассмотрим следующую схему. Цепь замкнута – лампа зажигается. Цепь разомкнута – лампа гаснет. На самом деле лампа зажигается не мгновенно. Ей как минимум надо раскалиться. Но я хочу заострить внимание не на этом. Хотя электроны двигаются очень медленно, они взаимодействуют друг с другом гораздо быстрее – со скоростью света. Что произойдёт, если длина проводов будет 300 тысяч км? Так как электроэнергия передаётся с конечной скоростью, очень длинные провода внесут задержку. Пренебрегая временем на разогрев лампы, и сопротивлением проводов, лампа зажжётся примерно через 1 секунду после включения выключателя. Несмотря на то, что строительство сверхпроводящих ЛЭП такой длины создаст огромные практические проблемы, теоретически это возможно, поэтому наш мысленный эксперимент реален. Когда переключатель выключается, лампа будет продолжать получать питание ещё 1 секунду. Один из способов представить движение электронов в проводнике – это вагоны поезда. Сами вагоны движутся медленно, только начинают движение, и волна сцеплений передаётся гораздо быстрее.

Другая аналогия, возможно более подходящая – волны в воде. Объект начинает движение горизонтально вдоль поверхности. Создастся волна из-за взаимодействия молекул воды. Волна будет перемещаться гораздо быстрее, чем двигаются молекулы воды.

Электроны взаимодействуют со скоростью света, но движутся гораздо медленнее, подобно молекуле воды на рисунке выше. При очень длинной цепи становится заметна задержка между нажатием на выключатель и включением лампы.

Волновое сопротивление
Предположим, у нас есть два параллельных провода бесконечной длины, без лампочки в конце. Потечёт ли ток при замыкании выключателя? Несмотря на то, что наш провод — сверхпроводник, мы не можем пренебречь ёмкостью между проводами:

Подключим питание к проводу. Ток заряда конденсатора определяется формулой: I = C(de/dt). Соответственно, мгновенный рост напряжения должен породить бесконечный ток. Однако ток не может быть бесконечным, так как вдоль проводов есть индуктивность, ограничивающая рост тока. Падение напряжения в индуктивности подчиняется формуле: E = L(dI/dt). Это падение напряжения ограничивает максимальную величину тока.


Поскольку электроны взаимодействуют со скоростью света, волна будет распространяться с той же скоростью. Таким образом, нарастание тока в индуктивностях, и процесс зарядки конденсаторов будет выглядеть следующим образом:


В результате этих взаимодействий, ток через батарею будет ограничен. Так как провода бесконечны, распределённая емкость никогда не зарядится, а индуктивность не даст бесконечно нарастать току. Другими словами, провода будут вести себя как постоянная нагрузка. Линия передачи ведёт себя как постоянная нагрузка так же, как и резистор. Для источника питания нет никакой разницы, куда бежит ток: в резистор, или в линию передачи. Импеданс (сопротивление) это линии называют волновым сопротивлением, и оно определяется лишь геометрией проводников. Для параллельных проводов с воздушной изоляцией волновое сопротивление рассчитывается так:

Для коаксиального провода формула расчёта волнового сопротивления выглядит несколько иначе:

Если изоляционный материал – не вакуум, скорость распространения будет меньше скорости света. Отношение реальной скорости к скорости света называется коэффициентом укорочения. Коэффициент укорочения зависит только от свойств изолятора, и рассчитывается по следующей формуле:

Волновое сопротивление известно также как характеристическое сопротивление. Из формулы видно, что волновое сопротивление увеличивается по мере увеличения расстояния между проводниками. Если проводники отдалить друг от друга, становится меньше их ёмкость, и увеличивается распределённая индуктивность (меньше эффект нейтрализации двух противоположных токов). Меньше ёмкость, больше индуктивность => меньше ток => больше сопротивление. И наоборот, сближение проводов приводит к большей ёмкости, меньшей индуктивности => больше ток => меньше волновое сопротивление. Исключая эффекты утечки тока через диэлектрик, волновое сопротивление подчиняется следующей формуле:

Линии передачи конечной длины
Линии бесконечной длины – интересная абстракция, но они невозможны. Все линии имеют конечную длину. Если бы тот кусок 50 Ом кабеля RG-58/U, который я измерял с помощью омметра несколько лет назад, был бесконечной длины, я бы зафиксировал сопротивление 50 Ом между внутренним и внешним проводом. Но эта линия не была бесконечной, и она измерялась как открытая, с бесконечным сопротивлением. Тем не менее, волновое сопротивление важно также и при работе с проводом ограниченной длины. Если к линии приложить переходное напряжение, потечёт ток, который равен отношению напряжения к волновому сопротивлению. Это всего лишь закон Ома. Но он будет действовать не бесконечно, а ограниченное время. Если в конце линии будет обрыв, то в этой точке ток будет остановлен. И это резкое прекращение тока повлияет на всю линию. Представьте себе поезд, идущий вниз по рельсам, имеющий слабину в муфтах. Если он врежется в стенку, он остановится он не весь сразу: сначала первый, потом второй вагон, и т.д.

Сигнал, распространяющийся от источника, называют падающей волной. Распространение сигнала от нагрузки обратно к источнику называют отражённой волной. Как только нагромождение электронов в конце линии распространяется обратно к батарее, ток в линии прекращается, и она ведёт себя как обычная открытая схема. Всё это происходит очень быстро для линий разумной длины так, что омметр не успевает померить сопротивление. Не успевает поймать тот промежуток времени, когда схема ведёт себя как резистор. Для километрового кабеля с коэффициентом укорочения 0,66 сигнал распространяется всего 5.05мкс. Отражённая волна идёт обратно к источнику ещё столько же, то есть в сумме 10,1 мкс. Высокоскоростные приборы способны измерить это время между посылкой сигнала и приходом отражения для определения длины кабеля. Этот метод может быть применён также для определения обрыва одного или обоих проводов кабеля. Такие приборы называются рефлектометры для кабельных линий. Основной принцип тот же, что и у ультразвуковых гидролокаторов: генерация импульса и замер времени до эха. Аналогичное явление происходит и в случае короткого замыкания: когда волна достигает конца линии, она отражается обратно, так как напряжение не может существовать между двумя соединёнными проводами. Когда отражённая волна достигает источника, источник видит, что произошло короткое замыкание. Всё это происходит за время распространения сигнала туда + время обратно. Простой эксперимент иллюстрирует явление отражения волн. Возьмите верёвку, как показано на рисунке, и дёрните её. Начнёт распространяться волна, пока она полностью не погасится за счёт трения.

Это похоже на длинную линию с потерями. Уровень сигнала будет падать по мере продвижения по линии. Однако, если второй конец закрепить на твёрдую стенку, возникнет отражённая волна:

Как правило, назначением линии передачи является передача электрического сигнала от одной точки к другой. Отражения могут быть исключены, если терминатор на линии в точности равен волновому сопротивлению. Например, разомкнутая или короткозамкнутая линия будет отражать весь сигнал обратно к источнику. Но если на конце линии включить резистор 50 Ом, то вся энергия будет поглощена на резисторе. Это всё имеет смысл, если мы вернёмся к нашей гипотетической бесконечной линии. Она ведёт себя как постоянный резистор. Если мы ограничим длину провода, то он будет себя вести как резистор лишь некоторое время, а потом – как короткое замыкание, или открытая цепь. Однако, если мы поставим резистор 50 Ом на конец линии, она вновь будет себя вести как бесконечная линия.

В сущности, резистор на конце линии, равный волновому сопротивлению, делает линию бесконечной с точки зрения источника, потому что резистор может вечно рассеивать энергию так же, как и бесконечные линии могут поглощать энергию. Отражённая волна, вернувшись обратно к источнику, может вновь отразиться, если волновое сопротивление источника не равно в точности волновому сопротивлению. Этот тип отражений особенно опасен, он делает вид, что источник передал импульс.

Короткие и длинные линии передачи
В цепях постоянного тока волновое сопротивление, как правило, игнорируется. Даже коаксиальный кабель в таких цепях применяется лишь для защиты от помех. Это связано с короткими промежутками времени распространения по сравнению с периодом сигнала. Как мы узнали в предыдущей главе, линия передачи ведёт себя как резистор до тех пор, пока отражённая волна на вернётся обратно к источнику. По истечении этого времени (10,1 мкс для километрового кабеля), источник видит полное сопротивление цепи. В случае, если цепь передаётся низкочастотный сигнал, источник на какое-то время видит волновое сопротвление, а потом – полное сопротивление линии. Мы знаем, что величина сигнала не равна по всей длине линии из-за распространения со скоростью света(почти). Но фаза низкочастотного сигнала изменяется незначительно за время распространения сигнала. Так, мы можем считать, что напряжение и фаза сигнала во всех точках линии равна. В этом случае мы можем считать что линия является короткой, потому что время распространения гораздо меньше периода сигнала. В противовес, длинная линия это такая, где за время распространения форма сигнала успевает измениться на большую часть фазы, либо даже передать несколько периодов сигнала. Длинными линиями считаются такие, когда фаза сигнала меняется более чем на 90 градусов за время распространения. До этого в данной книге мы рассматривали лишь короткие линии. Чтобы определить тип линии(длинная, короткая), мы должны сравнить её длину и частоту сигнала. Например, период сигнала с частотой 60Гц равен 16,66мс. При распространении со скоростью света(300 тысяч км/с) сигнал пройдёт 5000км. Если коэффициент укорочения будет меньше 1, то и скорость будет меньше 300 тысяч км/с, и расстояние меньше во столько же раз. Но даже если использовать коэффициент укорочения коаксиального кабеля(0,66), расстояние всё равно будет велико — 3300км! Независимо от длины кабеля это называется длиной волны. Простая формула позволяет вычислить длину волны: Длинная линия – такая, где хотя бы умещается ¼ длины волны в длину. И теперь вы можете понять, почему все линии прежде относятся к коротким. Для систем питания переменного тока 60Гц длина кабеля должна превышать 825 км, чтобы эффекты распространения сигнала стали значительными. Кабели от аудио усилителя к колонкам должны быть более 7,5 км в длину, чтобы существенно повлиять на 10кГц звуковой сигнал! Когда имеешь дело с радиочастотными системами, задача с длиной линии передачи является далеко не такой тривиальной. Рассмотрим 100МГц радиосигнал: его длина волны 3 метра даже на скорости света. Линия передачи должна быть более 75 см в длину, чтобы считаться длинной. С коэффициентом укорочения 0,66 эта критическая длина составит всего 50 см. Когда электрический источник подключен к нагрузке через короткую линию передачи, доминирует импеданс нагрузки. То есть, когда линия короткая, волновое сопротивление не влияет на поведение схемы. Мы можем это увидеть при тестировании коаксиального кабеля омметром: мы видит разрыв. Хотя линия ведёт себя как резистор 50Ом (RG/58U кабель) на короткое время, после этого времени мы увидим обрыв. Так как время реакции омметра значительно больше времени распространения сигнала, мы видим обрыв. Эта очень большая скорость распространения сигнала не позволяет нам обнаружить 50Ом переходное сопротивление омметром. Если мы будем использовать коаксиальный кабель для передачи постоянного тока, кабель будет считаться коротким, и его волновое сопротивление не будет влиять на работу схемы. Обратите внимание, что короткой линией будет называться любая линия, где изменение сигнала происходит медленнее, чем сигнал распространяется по линии. Почти любая физическая длина кабеля может являться короткой с точки зрения волнового сопротивления и отражённых волн. Используя же кабель для передачи высокочастотного сигнала, можно по разному оценивать длину линии. Если источник подключен к нагрузке через длинные линии передачи, собственное волновое сопротивление доминирует над сопротивлением нагрузки. Иными словами, электрически длинная линия выступает в качестве основного компонента в цепи, и её свойства доминируют над свойствами нагрузки. С источник, подключенным к одному концу кабеля и передаёт ток на нагрузку, но ток в первую очередь идёт не в нагрузку, а в линию. Это становиться всё более верным, чем длиннее у нас линия. Рассмотрим наш гипотетический 50Ом бесконечный кабель. Независимо от того, какую нагрузку мы подключаем на другой конец, источник будет видеть лишь 50Ом. В этом случае сопротивление линии является определяющим, а сопротивление нагрузки не будет иметь значения. Наиболее эффективный способ свести к минимуму влияние длины линии передачи – нагрузить линию сопротивлением. Если сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению, то любой источник будет видеть то же самое сопротивление, независимо от длины линии. Таким образом, длина линии будет влиять только на задержку сигнала. Тем не менее, полное совпадение сопротивления нагрузки и волнового сопротивления не всегда возможно. В следующем разделе рассматриваются линии передачи, особенно когда длина линии равна дробной части волны. Надеюсь, вы прояснили для себя основные физические принципы работы кабелей К сожалению, следующая глава очень большая. Книга читается на одном дыхании, и в какой-то момент надо остановиться. Для первого поста, думаю, этого хватит. Спасибо за внимание.

Продолжение здесь

Метки:

  • электричество
  • Lessons In Electric Circuits

geektimes.ru

Волновое сопротивление

Волновое сопротивление — сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль однородной линии без отражения:

где U п и I п — напряжение и ток падающей волны;

U от и I от — то же отраженной волны.

Таким образом, величина волнового сопротивления не зависит от длины кабельной линии и постоянна в любой точке цепи.

В общем виде волновое сопротивление — комплексная величина и может быть выражена через действительную и мнимую части:

В табл. 3-1 приведены формулы для расчета Z в α θ β.

Волновое сопротивление коаксиального или одножильного кабеля в металлической оболочке

У изоляционных материалов, у которых диэлектрическая проницаемость почти не зависит от частоты,

где 3335,8 — постоянная, принятая МЭК; — коэффициент укорочения длины волны.

При расчете радиочастотных кабелей стремятся получить оптимальную конструкцию, обеспечивающую высокие электрические характеристики при наименьшем расходе материалов. Так, например, при использовании меди для внутреннего и внешнего проводников радиочастотного кабеля минимальное затухание достигается при отношении, ом, максимальная электрическая прочность — при, ом и максимум передаваемой мощности — при, ом.

Точность и стабильность параметров кабеля зависят от величины допусков диаметров внутреннего и внешнего проводников и стабильности ε.

Зависимость волнового сопротивления симметричного кабеля от частоты приведена на рис. 3-7. Модуль волнового сопротивления Z B с изменением частоты уменьшается от при f = 0 до и остается неизменным во всей области высоких частот. Угол волнового сопротивления равен нулю при f = 0 и на высоких частотах. На тональных частотах (f ≈ 800 гц) угол волнового сопротивления — наибольший. В кабельных линиях преобладает емкостная составляющая волнового сопротивления, и поэтому угол волнового сопротивления всегда отрицателен, а по величине не превышает 45°.

В кабельной линии, однородной по электрическим характеристикам на всем протяжении от генератора до приемника, с нагрузкой по концам, имеющей сопротивление, равное волновому (Z r = Z n = Z B), вся передаваемая электромагнитная анергия полностью поглощается приемником без отражения.

В неоднородных линиях и при несогласованных нагрузках в местах электрических несогласованности возникают отраженные волны и часть энергии возвращается к началу линии. Передаваемая энергия при несогласованной нагрузке значительно меньше, чем при согласованной.

Отраженные волны искажают частотную характеристику собственного волнового сопротивления кабеля. В этом случае на входе линии не волновое, а входное сопротивление Z вх.

Соотношение между энергией, поступающей к приемнику, и энергией отраженной зависит от сопротивлений приемника Z B и волнового Z B и характеризуется коэффициентом отражения

При согласованной нагрузке (Z n = Z в) коэффициент отражения равен нулю, и энергия полностью поглощается приемником. При коротком замыкании (Z п = 0) и режиме холостого хода (Z n = ∞) коэффициенты отражения равны соответственно — 1 и + 1.

Для обеспечения хорошего качества связи и телевизионной передачи по коаксиальному кабелю необходимо, чтобы отклонение волнового сопротивления ΔZ не превышало 0,45 ом, что соответствует коэффициенту отражения

В результате деформаций или наличия эксцентриситета в расположении внутреннего проводника по отношению к внешнему параметры кабеля могут оказаться неравномерно распределенными по его длине. В местах неоднородностей происходят отклонения волнового сопротивления от номинального.

Волновое сопротивление спиральных кабелей (кабелей задержки)

Волновое сопротивление двухкоаксиальных кабелей (с индивидуальными экранами поверх изоляции) вычисляют по формулам для коаксиальных кабелей; оно равно сумме волновых сопротивлений обоих кабелей.

Волновое сопротивление симметричного кабеля в области частот f = 15 000 кгц и выше:

неэкранированного

экранированного

Входным сопротивлением Z вх называется сопротивление на входе линии при любом нагрузочном сопротивлении на ее конце и выражается отношением напряжения U 0 к току I o в начале линии:

Таблица 3 — 1

Приближенные формулы для расчета вторичных параметров передачи кабелей связи

www.proelectro.ru

Расчет волнового сопротивления очень важен в радиотехнике и электронике. Нахождение правильного значения этой величины помогает определить дальность максимального расстояния передачи сигнала и подсказывает, насколько его надо усилить для получения лучшего качества приема.

Любое средство массовой информации передает сигнал на большие расстояния с помощью электромагнитных волн. Одним из свойств такой волны и является волновое сопротивление. Хотя характерные единицы измерения сопротивления — Омы, это не «настоящее» сопротивление, которое можно измерить с помощью специального оборудования, такого как омметр или мультиметр.

Лучший способ понять, что такое волновое сопротивление – это представить себе бесконечно длинный провод, который не создает отраженных или обратных волн при нагрузке. Создание переменного напряжения (V) в такой цепи приведет к появлению тока (I). Волновое сопротивление (Z) в этом случае будет численно равно соотношению:

Эта формула справедлива для вакуума. Но если речь идет о «реальном пространстве», где нет бесконечно длинного провода, уравнение принимает вид закона Ома для участка цепи:

R = V/IДля СВЧ инженеров общим выражением, определяющим волновое сопротивление, является:Z = R+j*w*L/G+j*w*CЗдесь R, G, L и С – номинальные длины волн модели линии передач. Следует отметить, что в общем виде волновое сопротивление может быть комплексным числом. Важным уточнением является то, что такой случай возможен только, если R или G не равны нулю. На практике всегда стараются достичь минимальных потерь на линии передачи сигнала. Поэтому обычно игнорируют вклад R и G в уравнение и, в конечном итоге, количественное значение волнового сопротивления принимает очень маленькое значение.Волновое сопротивление присутствует даже если нет линии передачи. Оно связано с распространением волн в любой однородной среде. Внутреннее сопротивление является мерой отношения электрического поля к магнитному. Оно рассчитывается так же, как и в линиях передачи. Предполагая, что нет «реальной» проводимости или сопротивления в среде, уравнение сводится к простой квадратичной форме:Z = SQRT(L/C)В этом случае индуктивность на единицу длины сводится к проницаемости среды, а емкость на единицу длины – к диэлектрической проницаемости.В пространстве относительная проницаемость среды и диэлектрическая проницаемость всегда постоянны. Таким образом, уравнение внутреннего сопротивления упрощается до уравнения для волнового сопротивления вакуума:n = SQRT(m/e)Здесь m – проницаемость вакуума, а е – диэлектрическая проницаемость среды.

Значение волнового сопротивления вакуума является постоянной величиной и приблизительно равно 120 пикоОм.

Распечатать

Что такое волновое сопротивление

ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, мера способности среды накапливать и передавать энергию бегущей волны. Волновое сопротивление используется для характеристики длинных линий передач, при описании распространения электромагнитных и акустических волн, а также в аэро- и гидродинамике для характеристики сопротивления сред движению тела.

В электро- и радиотехнике волновое сопротивление линии передачи — отношение напряжения к силе тока в любой точке линии, по которой распространяются электромагнитные волны; играет роль внутреннего сопротивления линии передачи. В двухпроводной электрической линии без потерь величина волнового сопротивления равна R B = √L/C, где L и С — погонные (на единицу длины) индуктивность и ёмкость линии соответственно.

Если линия подключена к нагрузке с импедансом (комплексным сопротивлением) Z H , то часть энергии отражается, коэффициент отражения по мощности равен

где Г — отношение амплитуд отражённой и падающей волн. Отражение отсутствует (Г = 0), если нагрузка согласована с линией, т. е. их сопротивления равны друг другу, Z H = R B . Если линия на конце разомкнута (Z H = ∞) или замкнута (Z H = 0), то возникает полное отражение (Г= 1). Согласование линии с нагрузкой имеет большое значение во многих устройствах (в частности, при подводе энергии к антеннам).

В электродинамике волновое сопротивление — отношение напряжённостей электрического и магнитного полей: Z = √μ/ε, где μ и ε — магнитная и диэлектрическая проницаемости. Волновое сопротивление вакуума Ζ Β А Κ =120π≈377 Ом (СИ), Ζ Β А Κ = 1 (СГС).

А. П. Сухоруков.

В акустике, в случае газообразной или жидкой среды, волновое сопротивление — отношение звукового давления р в бегущей плоской волне к колебательной скорости v частиц среды. волновое сопротивление не зависит от формы волны и выражается формулой: р/v = pc, где р — плотность среды, с — скорость звука. волновое сопротивление представляет собой удельный импеданс среды для плоских волн (смотри Импеданс акустический).

Волновое сопротивление — важнейшая характеристика среды, определяющая условия отражения и преломления волн на её границе. При нормальном падении плоской волны на плоскую границу раздела двух сред коэффициент отражения определяется только отношением волновых сопротивлений этих сред; если волновые сопротивления сред равны, то волна проходит границу без отражения. Понятием волнового сопротивления можно пользоваться и для твёрдого тела (для продольных и поперечных упругих волн в неограниченном твёрдом теле и для продольных волн в стержне), определяя волновое сопротивление как отношение соответствующего механического напряжения, взятого с обратным знаком, к колебательной скорости частиц среды.

К. А. Наугольных.

В газовой динамике волновое сопротивление — одна из составляющих силы сопротивления движению тела в газе, возникающая вследствие образования ударных волн при около- и сверхзвуковых скоростях движения. Волновое сопротивление зависит от геометрических характеристик тела и отношения скорости газа перед телом к скорости звука — Маха числа М.

Термин волновое сопротивление введён в газовую динамику в 1930-х годах Т. фон Карманом только для слабых возмущений невязкого газа, возникающих при движении в нём с умеренной сверхзвуковой скоростью тонких, заострённых у концов тел. Причиной сопротивления движению является вязкость газа и образующиеся вблизи тела ударные волны; лишь в простейших случаях действие обеих причин можно считать независимым, разделяя общее сопротивление на вязкое и волновое сопротивление. При более сильных возмущениях термином «волновое сопротивление» обозначают сопротивление, связанное не с переносом импульса от тела звуковыми волнами, как было в приближённой теории Кармана (этот перенос быстро затухает), а с необратимым изменением состояния газа в ударных волнах. При этом работа, совершаемая телом над газом, идёт не только на сообщение газу в следе за телом попутной скорости, но и на его нагревание.

Г. Г. Чёрный.

В гидродинамике волновое сопротивление — одна из составляющих силы сопротивления жидкости движению тела. При движении тела по поверхности жидкости гравитационные волны образуются на её поверхности, а при движении в стратифицированной жидкости — в окружающем тело пространстве (смотри Волны на поверхности жидкости, Внутренние волны). Результирующая вызванных волнами сил давления, направленная противоположно движению тела, представляет собой силу волнового сопротивления. Работа, затраченная при движении тела на преодоление волнового сопротивления, превращается в энергию волн. Величина волнового сопротивления зависит от формы тела, осадки или глубины его погружения, скорости движения, параметров стратификации среды, в которой движется тело, глубины и ширины фарватера. Малые изменения формы судна и его скорости могут приводить к достаточно большим изменениям волнового сопротивления, что учитывается при конструировании надводных и подводных судов и определении оптимальных режимов движения. При одной и той же скорости движения с удлинением корпуса судна его волновое сопротивление может, как увеличиваться, так и уменьшаться. Это связано с интерференцией носовой и кормовой систем поперечных и, в меньшей степени, продольных волн, создаваемых движущимся судном. При благоприятной интерференции волны этих систем ослабляют друг друга, следовательно, работа по созданию волн, а с ней и волновое сопротивление, становятся меньше. В однородной среде при движении тела под поверхностью жидкости волновое сопротивление уменьшается с увеличением погружения тела.

Походные дипольные антенны из двухпроводной линии

Радиолюбители постоянно находятся в поиске антенн, идеально подходящих под конкретные условия. Конечно, знание теории в этом процессе необходимо, но никакая теория не заменяет личный опыт. Другими словами, ничего не остается, кроме как снова и снова пробовать разные антенны, взвешивая их сильные и слабые стороны, а затем делая выводы. Чем мы сегодня и займемся. Экспериментировать на этот раз будем с несколькими антеннами, изготовленных из двухпроводной линии.

Немного теории

Двухпроводная линия — это два провода, идущих параллельно. Как и любую линию, двухпроводную линию характеризуют ряд свойств, из которыми наиболее важными являются (1) волновое сопротивление, (2) коэффициент укорочения и (3) потери на единицу длины для заданной частоты. Конечно, есть и другие свойства, такие, как погонная емкость, а также стоимость, вес и прочие.

Что такое волновое сопротивление (characteristic impedance)? Допустим, к одному концу линии мы подключили источник переменного тока с известным фиксированным напряжением, а на втором конце добились полного отсутствия отражения сигнала. Достичь этого можно несколькими способами. Например, сделать линию такой длинной, что идя по ней сигнал полностью угаснет из-за потерь. У источника по линии пойдет какой-то ток, который можно измерить. Теперь вспомним закон Ома и поделим напряжение на ток. Это и будет волновое сопротивление линии. Оказывается, что волновое сопротивление не меняется с частотой сигнала и вообще зависит исключительно от физических свойств линии — использованных материалов, толщины проводников, расстояния между ними и так далее. Типичное волновое сопротивление двухпроводных линий составляет от 100 до 600 Ом. Волновое сопротивление коаксиального кабеля обычно равно либо 50 Ом (для кабелей RG58 и RG213), либо 75 Ом (например, RG59, RG6).

Коэффициент укорочения или КУ (velocity factor, VF) — это отношение скорости распространения сигнала в линии к скорости света в вакууме. Типичное значение КУ составляет где-то от 0.65 до 0.99. Допустим, вы знаете, что заданную антенну для диапазона 40 метров (7.0-7.2 МГц) требуется питать линией с волновым сопротивлением 75 Ом длиной λ/4. По формуле скорость света делить на частоту получаем:

>>> 300_000_000/7_100_000/4
10.56338028169014

Но поскольку сигнал распространяется в линии медленнее, чем свет в вакууме, реальная длина будет существенно меньше:

>>> 300_000_000/7_100_000/4*0.65
6.866197183098591

Интересное свойство линии длиной λ/4 заключается в том, что оно преобразует чисто активное входное сопротивление антенны RL в чисто активное сопротивление Z02/RL, где Z0 — это волновое сопротивление линии. Линия при этом называется четвертьволновым трансформатором. Например, рамочная антенна имеет входное сопротивление около 106-117 Ом, в зависимости от формы. Это сопротивление можно трансформировать в ~50 Ом при помощи λ/4 отрезка кабеля RG59, имеющего волновое сопротивление 75 Ом:

>>> 75*75/106
53.06603773584906
>>> 75*75/117
48.07692307692308

Дополнение: Работа четвертьволнового трансформатора наглядно проиллюстрирована в посте Рисуем диаграммы Вольперта-Смита на Python.

Не менее интересным свойством обладают линии с длиной, кратной λ/2. Если подключить к одному концу такой линии антенну с некоторым входным сопротивлением, то на втором конце мы увидим это самое сопротивление, независимо от волнового сопротивления самой линии. Линия при этом называется полуволновым повторителем.

Что же касается потерь в линии, этот вопрос мы немного затрагивали ранее в заметке Выходим на радиолюбительские диапазоны 2 м и 70 см:

В отличие от КВ, на УКВ для питания антенн кабель RG58 не походит. Вместо него следует использовать RG213 или кабель с еще меньшими потерями. При использовании 10 метров RG58 аттенюация сигнала на 144 МГц составляет 1.82 дБ, а на 450 МГц — 3.65 дБ. У RG213 она составляет 0.86 дБ и 1.73 дБ соответственно. Впрочем, если кабель короткий, всего пара метров, то сойдет и RG58.

На КВ двухпроводные линии имеют небольшие потери. При длине линии порядка 10 метров из-за потерь в ней можно не переживать.

Стоит помнить, что двухпроводные линии чувствительны к осадкам. Также двухпроводная линия должна находится от земли и металлических предметов на расстоянии не менее десяти расстояний между ее проводами. В отличие от двухпроводной линии, коаксиальный кабель можно прокладывать как угодно — вдоль стен, по земле или даже под землей.

Fun fact! На самом деле, КУ и волновое сопротивление линии — это функции от частоты сигнала, хоть они и не сильно меняются с частотой. Например, КУ кабеля RG-11 меняется с 0.833 на частоте 3.5 МГц до 0.839 на частоте 30 МГц. Что же до волнового сопротивления, то на частотах до 2 МГц оно даже не является чисто активным. Подробности можно найти в разделе «25.7 Antenna System Measurements» книги «The ARRL Handbook for Radio Communications 2019. Vol 6: Test Equipment, Troubleshooting, RFI and Index». В рамках этой статьи мы не будет настолько дотошными и примем КУ и волновое сопротивление за постоянные.

Как измерить волновое сопротивление и КУ линии?

Настоящие радиолюбительские двухпроводные линии доступны как в специализированных онлайн-магазинах, так и на eBay по запросам вроде «450 Ohm Ladder Line» и «MFJ-18h350». Но цены на такие линии колеблются в районе 1.5-3$ за метр, что немного дороговато. Поэтому двухпроводные линии нередко изготавливаются самостоятельно из доступных проводов и распорок, либо в их качестве используются линии, предназначенные немного для других целей. В качестве примеров доступных двухпроводных линий можно назвать провода П-274М («полевка», около 0.17$ за метр), ТРП 2х0.4 («телефонная лапша», около 0.06$ за метр), разные варианты акустического кабеля (~0.23$ за метр). На eBay можно найти много предложений по запросу «speaker wire» (порядка 0.75$ за метр, в зависимости от толщины провода).

Минус таких линий — неизвестные волновое сопротивление и КУ. Спрашивается, как их можно измерить?

Волновое сопротивление можно измерить по крайней мере двумя способами. Первый способ такой. Берется несколько метров линии и RLC-метр. Устройство прикладывается к одному из концов линии и измеряется емкость C. Затем провода линии соединяются на втором ее конце и измеряется индуктивность L. Волновое сопротивление определяется по формуле Z = sqrt(L/C).

Fun fact! Упомянутая ранее погонная емкость является не более чем C на единицу длины линии. Например, один метр коаксиального кабеля RG58 имеет емкость около 100 пФ. Ранее этот факт мы использовали при изготовлении трапов для диполя.

Для второго способа нам потребуется осциллограф, генератор сигналов и мультиметр. К осциллографу подключается T-образный BNC-коннектор. К одному из входов коннектора подключается генератор, а ко второму — отрезок измеряемой линии. На втором конце линии подключается потенциометр. Генератором сигналов генерируется меандр, а ручка потенциометра ставится в положение, при котором осциллограф показывает сигнал без каких-либо искажений. Когда такое положение найдено, это значит, что в линии нет отражений. Это возможно только если потенциометр имеет сопротивление, равное волновому сопротивлению линии. Остается только взять мультиметр и измерить получившееся сопротивление потенциометра. Процесс наглядно показан в видео, снятом Alan Wolke, W2AEW.

Стоит однако отметить, что оба способа далеки от идеала. Практика показывает, что погрешность измерения составляет порядка 5%.

Используя ту же технику с осциллографом можно определить КУ линии. Если мы отсоединим потенциометр, сигнал будет полностью отражаться от конца линии. При помощи осциллографа мы сможем измерить время, за которое сигнал дважды проходит по линии (время round trip). Длина линии известна, что позволяет измерить скорость распространения сигнала. Поделив эту скорость на скорость света, получаем КУ.

Если у вас нет осциллографа, то КУ можно измерить при помощи КСВ-метра и эквивалента нагрузки 50 Ом. Берется отрезок линии длиной 5 метров. Один конец подключается к КСВ-метру, второй конец — к эквиваленту нагрузки. Далее в интервале 15-30 МГц ищется минимум КСВ. В результате должны найти частоту, где КСВ равен 1 или очень близок к этому значению. На этой частоте линия работает, как полуволновой повторитель, и устройство видит нагрузку 50 Ом. Длина линии известна, половина длины волны тоже. Отношение первого ко второму и есть КУ.

Простая походная антенна из двухпроводной линии

Описанная выше теория необходима для понимания и изготовления следующей антенны (иллюстрация позаимствована из The ARRL Antenna Book):

Антенна представляет собой обыкновенный диполь, запитанный двухпроводной линией. Среди англоязычных радиолюбителей антенна известна, как speaker wire antenna, поскольку часто она делается из акустического кабеля. Казалось бы, если запитать диполь с входным сопротивлением 50-73 Ом при помощи двухпроводной линии с волновым сопротивлением 100-600 Ом, ничего хорошего не выйдет. Но выше мы выяснили, что линия длиной λ/2 работает, как полуволновой повторитель. Осталось найти подходящую линию, измерить ее КУ, обрезать линию до соответствующей длины, и получаем очень легкий и компактный диполь. Так как диполь питается двухпроводной линией, никаких синфазных токов в линии не возникает, а значит балун такой антенне не нужен. В качестве мачты можно использовать тонкую удочку, и не бояться, что она сломается под весом балуна.

Для антуража было решено приобрести 100 футов (30 метров) того самого speaker wire толщиной 20 AWG на eBay и сделать из него диполь на диапазон 20 метров. Измеренный КУ линии оказался ~0.75. Это очень удобно, потому что длина λ/2 линии составит 7.5 метров, а это в точности длина легких и недорогих удилищ.

Для крепления удилища вместо оттяжек, как в прошлый раз, было решено использовать небольшую пику:

Пика представляет собой кусок алюминиевого профиля, обрезанный до полуметра и заостренный при помощи дремеля. Она забивается в землю примерно на половину длины. Удилище крепится при помощи ремешков с липучками, вроде тех, что используются для крепления батарей в квадрокоптерах. Вопреки интуиции, такая конструкция довольно надежна (для временной установки), а по весу и занимаемому месту существенно выигрывает у трех отверток с веревками.

Для подключения антенны к трансиверу удобно воспользоваться «крокодилом» и «банановым» штекером с диаметром 4 мм:

Штекер втыкается в разъем SO-239. По диаметру они подходят друг к другу просто идеально. «Крокодилом» проще всего ухватиться за клемму заземления трансивера.

Точные размеры антенны у меня получились следующие. Длина линии — 758 см. Длина одного плеча — 490 см. График КСВ антенны немного меняется в зависимости от высоты антенны до земли и угла между плечами, но в среднем выглядит так:

При желании, поигравшись с формой и высотой антенны, КСВ на 20 метрах можно вогнать в единицу. По счастливому стечению обстоятельств антенна оказалась довольно сносно согласована и на 15 метрах. КСВ в этом диапазоне составляет от 1.7 до 2. Радиосвязи удалось провести в каждом из диапазонов. В плане уровня шума и полученных рапортов я не заметил никакой разницы с классическим диполем.

Fun fact! Так как в сложенном виде антенна очень компактна, ее не лишено смысла всегда иметь при себе в качестве запасной.

Если хочется разместить трансивер подальше от антенны и/или использовать мачту повыше (например, оптимальные 10 метров для этого диапазона), двухпроводную линию можно подключить через балун 1:1 к коаксиальному кабелю произвольной длины.

Дополнение: Спустя какое-то время после публикации заметки у меня появилась возможность измерить потери в использованной двухпроводной линии. Потери составили 1.7 дБ в диапазоне 20 метров. Это больше, чем у типичных коаксиальных кабелей той же длины, но все же терпимо.

Многодиапазонный вариант

Возможен и многодиапазонный вариант подобной антенны (иллюстрация снова позаимствована из The ARRL Antenna Book):

Данная антенна известна под именами двойной цеппелин, double zepp, center-fed zepp, а также, при использовании определенных размеров и типа линии, как антенна G5RV. Антенна имеет не очень понятно какое входное сопротивление. Однако при удачном выборе длины линии и плеч ее можно настроить на любой КВ-диапазон с помощью тюнера.

Важно! Вопреки тому, что поется в легендах, антенна G5RV не настраивает себя магическим образом на все диапазоны. Антенне необходим тюнер для всех диапазонов за исключением 14 МГц.

На этот раз антенна была сделана из «полевки» со следующими размерами. Длина линии — 1340 см. Длина одного плеча — 1305 см. Для согласования антенны было решено использовать автотюнер mAT-30.

Антенна прекрасно настраивается на любой радиолюбительский диапазон от 80 до 10 метров с КСВ 1-1.2. Тестовые радиосвязи были проведены в диапазонах 20, 40 и 80 метров, как наиболее популярных. Во всех диапазонах были получены хорошие рапорты.

Заключение

Описанные варианты антенн недороги, легки в изготовлении, мало весят и занимают мало места в рюкзаке. В отличие от классических диполей, им не требуется тяжелый балун. Поэтому в полевых условиях при помощи удочки такие антенны можно установить на большей высоте. В отличие от вертикалов, им не нужны противовесы, о которые всегда кто-нибудь да спотыкается. Антенне на диапазон 20 метров не требуется тюнер и при установке на 10-и метровой мачте (потребуется балун, но внизу антенны) это вполне себе приличная антенна для проведения дальних связей. Многодиапазонный вариант антенны требует тюнера. Зато она дает выход сразу на все КВ-диапазоны.

В целом, мой опыт с антеннами из двухпроводных линий оказался исключительно приятным. Я собираюсь инвестировать больше времени в изучение родственных антенн.

Дополнение: В продолжение темы см статьи Fan dipole на 40 и 20 метров из двухпроводной линии, Двухэлементная антенна Уда-Яги на диапазон 20 метров и Антенна ZS6BKW на пять КВ-диапазонов.

Метки: Антенны, Беспроводная связь, Любительское радио.

Волновое сопротивление


Волновое сопротивление — сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль однородной линии без отражения:

где U п и I п — напряжение и ток падающей волны;

U от и I от — то же отраженной волны.

Таким образом, величина волнового сопротивления не зависит от длины кабельной линии и постоянна в любой точке цепи.

В общем виде волновое сопротивление — комплексная величина и может быть выражена через действительную и мнимую части:

В табл. 3-1 приведены формулы для расчета Z в α θ β.

Волновое сопротивление коаксиального или одножильного кабеля в металлической оболочке

У изоляционных материалов, у которых диэлектрическая проницаемость почти не зависит от частоты,

где 3335,8 — постоянная, принятая МЭК; — коэффициент укорочения длины волны.

При расчете радиочастотных кабелей стремятся получить оптимальную конструкцию, обеспечивающую высокие электрические характеристики при наименьшем расходе материалов. Так, например, при использовании меди для внутреннего и внешнего проводников радиочастотного кабеля минимальное затухание достигается при отношении , ом, максимальная электрическая прочность — при , ом и максимум передаваемой мощности — при , ом.

Точность и стабильность параметров кабеля зависят от величины допусков диаметров внутреннего и внешнего проводников и стабильности ε.

Зависимость волнового сопротивления симметричного кабеля от частоты приведена на рис. 3-7. Модуль волнового сопротивления Z B с изменением частоты уменьшается от при f = 0 до и остается неизменным во всей области высоких частот. Угол волнового сопротивления равен нулю при f = 0 и на высоких частотах. На тональных частотах (f ≈ 800 гц) угол волнового сопротивления — наибольший. В кабельных линиях преобладает емкостная составляющая волнового сопротивления, и поэтому угол волнового сопротивления всегда отрицателен, а по величине не превышает 45°.

Рис. 3-7. Зависимость волнового сопротивления симметричного кабеля от частоты.

В кабельной линии, однородной по электрическим характеристикам на всем протяжении от генератора до приемника, с нагрузкой по концам, имеющей сопротивление, равное волновому (Z r = Z n = Z B ), вся передаваемая электромагнитная анергия полностью поглощается приемником без отражения.

В неоднородных линиях и при несогласованных нагрузках в местах электрических несогласованности возникают отраженные волны и часть энергии возвращается к началу линии. Передаваемая энергия при несогласованной нагрузке значительно меньше, чем при согласованной.

Отраженные волны искажают частотную характеристику собственного волнового сопротивления кабеля. В этом случае на входе линии не волновое, а входное сопротивление Z вх .

Соотношение между энергией, поступающей к приемнику, и энергией отраженной зависит от сопротивлений приемника Z B и волнового Z B и характеризуется коэффициентом отражения

При согласованной нагрузке (Z n = Z в ) коэффициент отражения равен нулю, и энергия полностью поглощается приемником. При коротком замыкании (Z п = 0) и режиме холостого хода (Z n = ∞) коэффициенты отражения равны соответственно — 1 и + 1.

Для обеспечения хорошего качества связи и телевизионной передачи по коаксиальному кабелю необходимо, чтобы отклонение волнового сопротивления ΔZ не превышало 0,45 ом, что соответствует коэффициенту отражения

В результате деформаций или наличия эксцентриситета в расположении внутреннего проводника по отношению к внешнему параметры кабеля могут оказаться неравномерно распределенными по его длине. В местах неоднородностей происходят отклонения волнового сопротивления от номинального.

Волновое сопротивление спиральных кабелей (кабелей задержки)

Волновое сопротивление двухкоаксиальных кабелей (с индивидуальными экранами поверх изоляции) вычисляют по формулам для коаксиальных кабелей; оно равно сумме волновых сопротивлений обоих кабелей.

Волновое сопротивление симметричного кабеля в области частот f = 15 000 кгц и выше:

неэкранированного

экранированного

Входным сопротивлением Z вх называется сопротивление на входе линии при любом нагрузочном сопротивлении на ее конце и выражается отношением напряжения U 0 к току I o в начале линии:

где .

Таблица 3 — 1

Приближенные формулы для расчета вторичных параметров передачи кабелей связи

Область применения формул

Соотношение между R и ωL

Расчетные формулы

α, неп/км

β, рад/км

Z в , ом

Постоянный ток (f = 0)

ωL = 0

0

Тональные частоты (f < 800 гц)

Высокие частоты и кабели с повышенной индуктивностью

Промежуточные частоты


к содержанию

Выбор коаксиального (телевизионного) кабеля | Каталог самоделок

Все знают, что такое телевизионный кабель. А ведь правильней будет его называть коаксиальным кабелем, потому что телевизионный кабель это слишком конкретизированное название, о чем будет рассказано далее. Название коаксиальный кабель происходит от лат. co – совместно, axial – ось, так как центральный проводник этого кабеля и наружный экран имеют общий цент своих окружностей, то есть они сосны.

Нельзя применять для передачи высокочастотных сигналов другие (не коаксиальные) кабели, пусть даже и экранированные. Несоосный кабель в сравнении с коаксиальным проводом значительно менее защищен от внешних электромагнитных помех, а через его оболочку теряется энергия электромагнитным излучением.

Различают коаксиальные кабели по назначению.

  1. Интернет кабели. Использовались при прокладке локальных сетей со скоростью передачи до 10 Мбит/с.
  2. Телевизионные кабели.

Хотя нужно заметить, что нет строгих ограничений в применении этих кабелей. В общем, можно использовать любой из этих кабелей, как для передачи аналогового телевизионного сигнала, так и цифрового сигнала. Например при передаче сигналов от цифровой и аналоговой камеры.

Выбирать нужно коаксиальный кабель по волновому сопротивлению.

  1. 50 Ом
  2. 75 Ом

Кабели с сопротивление 100 Ом, 150 Ом, 200 Ом применяются для специальных целей, в основном для промышленности или военных целей. Существуют кабели с ненормированным сопротивлением до 100 Ом для звуковой техники.

Существенное различие коаксиальные кабели имеют по толщине. Стоит заметить, что по толщине различаются только интернет кабели.

  1. Тонкие кабели для подключения на небольших расстояниях.
  2. Толстые кабели для прокладки магистралей.

Толстые кабели имеют диаметр 12 мм, а тонкие – 6 мм. Тонкие кабели значительно более гибкие в сравнении с толстыми. Толстые кабели, как более материалозатратные при производстве, дороже тонких в три раза.

Оболочки коаксиальных кабелей изготавливаются из устойчивого к ультрафиолету полиэтилена или поливинилхлорида.

Внутренняя изоляция изготавливается из полиэтилена, вспененного полиэтилена, сплошного фторопласта или фторопластовой ленты.

Ниже подробнее рассмотрим коаксиальные кабели, которые можно найти в продаже.

 

Толстые интернет кабели.

 

RG-11/U – волновое сопротивление 75 Ом, центральная жила цельнопроволочная медная, экран фольга и медная оплетка, плотность экранирования 95%.

Кабель RG-11/U прокладывается на большие расстояния до 600 м.

Вариант кабеля RG-11/U S1160 имеет трос для прокладки воздушных линий.

RG-8 – волновое сопротивление 50 Ом, центральная жила медная витая проволока, экран медная оплетка, плотность экранирования 92%.

RG-8X – волновое сопротивление 50 Ом, центральная жила цельнопроволочная медная, экран фольга и медная оплетка, плотность экранирования 95%.

Тонкие интернет кабели.

 

RG-58/U –волновое сопротивление 50 Ом, центральная жила цельнопроволочная медная, экран фольга и луженая медная оплетка, плотность экранирования 95%.

RG-58C/U – волновое сопротивление 50 Ом, центральная жила витая проволока из луженой меди, экран луженая медная оплетка, плотность экранирования 96%.

RG-58A/U – волновое сопротивление 50 Ом, центральная жила витая проволока из луженой меди, экран фольга и луженая медная оплетка, плотность экранирования 100%.

Телевизионные кабели.

 

RG-59/U – волновое сопротивление 75 Ом, центральная жила цельнопроволочная медная, экран фольга и луженая медная оплетка, плотность экранирования 96%.

Аналог российского радиочастотного кабеля РК-75-х-х. Широкое применение находит в телевизионной передаче и видеонаблюдении.

RG-6/U – волновое сопротивление 75 Ом, центральная жила цельнопроволочная медная, экран фольга и луженая медная оплетка, плотность экранирования 100%.

Кабель категории RG-6/U имеет несколько разновидностей по материалу изготовления. Еще один аналог российского РК-75-х-х. Применяется для кабельного и спутникового телевидения.

SAT-50M – сопротивление 75 Ом, центральная жила цельнопроволочная медная, экран фольга и луженая стальная оплетка, плотность экранирования 88%.

SAT-703B –  75 Ом, центральная жила цельнопроволочная медная, экран фольга и луженая медная оплетка, плотность экранирования 92%.

 

Автор: Виталий Петрович, Украина, Лисичанск. 

 


 

Коаксиальный кабель 50 Ом

Array
(
    [id] => 3911
    [id_1c] => 
    [name] => Кабель коаксиальный REXANT RG-213, 50 Ом, Cu/Cu, 96%, бухта 100 м, черный
    [summary] => 

Радиочастотный коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом; Бухта 100м

[meta_title] => [meta_keywords] => Кабель коаксиальный REXANT RG-213, 50 Ом, Cu/Cu, 96%, бухта 100 м, черный [meta_description] => Кабель коаксиальный REXANT RG-213, 50 Ом, Cu/Cu, 96%, бухта 100 м, черный [description] =>

Кабель RG-213 (50 Ом), Cu/Cu, 96 % (бухта 100 м) черный REXANT применяется для передачи магистральных высокочастотных сигналов в радио - и телесистемах. Качественный кабель от надежного производителя, использующего только высококлассные материалы, фирмы REXANT является незаменимым в сфере телекоммуникаций.
Данный кабель представляет собой объединение двух проводников — внутреннего и внешнего, которые расположены соосно и разделены изоляцией. Центральный проводник состоит из многожильного медного провода, окруженного изоляцией из вспененного полиэтилена. Многожильный центральный проводник делает кабель более гибким, что является удобным при его прокладке. Экран (внешний проводник) сплошной, изготовлен в виде медной оплетки. Она отлично защищает кабель от внешних воздействий.

Номинальное волновое сопротивление кабеля составляет 50 Ом.
Внешняя оболочка из ПВХ является сплошной, имеет черный цвет.
Диаметр кабеля d=10,3 мм.
Рабочая температура: –40...+60 °С
Минимальная температура монтажа: –5 °С
Срок службы: 25 лет

[contact_id] => 1 [create_datetime] => 2019-04-10 10:59:24 [edit_datetime] => 2021-06-25 16:42:36 [status] => 1 [type_id] => 29 [image_id] => 10247 [image_filename] => [video_url] => [sku_id] => 7073 [ext] => jpg [url] => kabel-koaksialnyy-rexant-rg-213-50-om-cucu-96-bukhta-100-m-chernyy [rating] => 0 [price] => 18000 [compare_price] => 0 [currency] => RUB [min_price] => 18000 [max_price] => 18000 [tax_id] => 0 [count] => 0 [cross_selling] => [upselling] => [rating_count] => 0 [total_sales] => 0 [category_id] => 1005 [badge] => [sku_type] => 0 [base_price_selectable] => 0 [sku_count] => 1 [compare_price_selectable] => 0.0000 [purchase_price_selectable] => 0.0000 [unconverted_currency] => RUB [unconverted_price] => 18000.0000 [frontend_price] => 18000.0000 [unconverted_min_price] => 18000.0000 [frontend_min_price] => 18000.0000 [unconverted_max_price] => 18000.0000 [frontend_max_price] => 18000.0000 [unconverted_compare_price] => 0.0000 [frontend_compare_price] => 0.0000 [total_sales_html] => [rating_html] => [skus] => Array ( [7073] => Array ( [id] => 7073 [product_id] => 3911 [id_1c] => [sku] => 0005630 [sort] => 1 [name] => [image_id] => [price] => 18000.0000 [primary_price] => 18000.0000 [purchase_price] => 0.0000 [compare_price] => 0.0000 [count] => 0 [available] => 1 [dimension_id] => [file_name] => [file_size] => 0 [file_description] => [virtual] => 0 [unconverted_currency] => RUB [currency] => RUB [frontend_price] => 18000.0000 [unconverted_price] => 18000.0000 [frontend_compare_price] => 0.0000 [unconverted_compare_price] => 0.0000 [price_float] => 18000 [purchase_price_float] => 0 [compare_price_float] => 0 [primary_price_float] => 18000 [image_description] => [image_filename] => [ext] => ) ) [frontend_url] => /kabel-koaksialnyy-rexant-rg-213-50-om-cucu-96-bukhta-100-m-chernyy/ [original_price] => 18000 [original_compare_price] => 0 [skus_list] => Array ( [id] => 7073 [product_id] => 3911 [id_1c] => [sku] => 0005630 [sort] => 1 [name] => [image_id] => [price] => 18000.0000 [primary_price] => 18000.0000 [purchase_price] => 0.0000 [compare_price] => 0.0000 [count] => 0 [available] => 1 [dimension_id] => [file_name] => [file_size] => 0 [file_description] => [virtual] => 0 [unconverted_currency] => RUB [currency] => RUB [frontend_price] => 18000.0000 [unconverted_price] => 18000.0000 [frontend_compare_price] => 0.0000 [unconverted_compare_price] => 0.0000 ) ) 1
Артикул — 0005630

Кабель коаксиальный REXANT RG-213, 50 Ом, Cu/Cu, 96%, бухта 100 м, черный

Калькулятор импеданса коаксиального кабеля

— все RF

Большинство коаксиальных радиочастотных кабелей имеют импеданс 50 или 75 Ом. Они считаются стандартизованными значениями импеданса для легко доступных кабелей. В некоторых случаях пользователям требуется настраиваемое значение импеданса. Этого можно достичь, регулируя внутренний и внешний диаметр коаксиального кабеля вместе с диэлектриком.

Примечание: Для работы этого калькулятора единицы диаметра внешнего и внутреннего проводника должны совпадать.Они всегда находятся в соотношении, поэтому они уравновешивают друг друга.

Результат

  • Емкость на единицу длины (C)

    пФ

  • Индуктивность на единицу длины (L)

    нГн

  • Импеданс на единицу длины (Z)

    62 900

    62 Ом

    Частота среза (f c )

    ГГц

Щелкните здесь, чтобы просмотреть изображение

Емкость коаксиального кабеля

Коаксиальный кабель имеет емкость из-за зазора между внутренним проводником и внешним экраном кабеля.Значение емкости зависит от расстояния между проводниками, диэлектрической проницаемости и импеданса кабеля. Эту емкость можно рассчитать по следующей формуле.


Где:

C = емкость в пФ / метр
εr = относительная проницаемость диэлектрика между внутренним и внешним проводниками
D = внешний диаметр
d = внутренний диаметр

Индуктивность коаксиального кабеля

Индуктивность коаксиального кабеля пропорциональна длине линии и не зависит от диэлектрической проницаемости материала между проводниками.Индуктор можно рассчитать по следующей формуле.

Где:

L = Индуктивность в мкГн / метр

D = Внешний диаметр

d = внутренний диаметр

Примечание: Значение μr в этом калькуляторе принято равным 1.

Расчет импеданса коаксиального кабеля

Импеданс коаксиального кабеля RF зависит от диэлектрической проницаемости кабеля и диаметра внутреннего и внешнего проводников.Импеданс можно рассчитать по следующей формуле.

Где:

Zo = характеристическое сопротивление в Ом

εr = относительная проницаемость диэлектрика

D = Внутренний диаметр внешнего проводника

d = Диаметр внутреннего проводника

Примечание: Единицы измерения внутреннего и внешнего диаметров проводника могут быть в любых единицах, поскольку они всегда находятся в соотношении, поэтому они компенсируют друг друга.

Частота среза коаксиального кабеля

Импеданс отсечки коаксиального кабеля зависит от относительной диэлектрической проницаемости среды, а также от внешнего и внутреннего диаметра проводников.Частоту среза можно рассчитать по следующей формуле.

Где:

εr = относительная проницаемость диэлектрика

D = Внутренний диаметр внешнего проводника

d = Диаметр внутреннего проводника

Коаксиальные кабели

Введение в коаксиальные кабели

Коаксиальный кабель — это кабель, состоящий из двух проводников, которые имеют общий общая ось.Внутренний проводник обычно представляет собой прямой провод, либо одножильный или многожильный, а внешний проводник обычно представляет собой экран, который может быть плетеный или фольгированный.

Коаксиальный кабель — это тип кабеля, используемый для передачи радиосигналов, видеосигналов, сигналов измерения и сигналов данных. Коаксиальные кабели существуют, потому что мы не можем прокладывать открытые провода рядом с металлическими объектами (такими как воздуховоды) или закапывать их. Мы торгуем потерей сигнала ради удобства и гибкости. Коаксиальный кабель состоит из изолированного полупроводникового провода, покрытого экраном.Сигнал передается между экраном кабеля и центральным проводником. Такое расположение обеспечивает хорошее экранирование от шума внешнего кабеля, хорошо удерживает сигнал внутри кабеля и сохраняет характеристики кабеля стабильными.

Коаксиальные кабели и подключенные к ним системы не идеальны. Всегда есть какой-то сигнал, излучаемый коаксиальным кабелем. Следовательно, внешний проводник также действует как экран, чтобы уменьшить попадание сигнала в соседнюю проводку. Большее покрытие экрана означает меньшее излучение энергии (но это не обязательно означает меньшее затухание сигнала).

Коаксиальный кабель обычно характеризуется импедансом и потерями в кабеле. Длина не имеет ничего общего с импедансом коаксиального кабеля. Характеристический импеданс определяется размером и расстоянием между проводниками, а также типом диэлектрика, используемого между ними. Для обычного коаксиального кабеля, используемого с разумной частотой, характеристический импеданс зависит от размеров внутреннего и внешнего проводников. Характеристический импеданс кабеля (Zo) определяется по формуле 138 log b / a, где b представляет собой внутренний диаметр внешнего проводника (читай: экрана или оплетки), а a представляет собой внешний диаметр внутреннего проводника.

Наиболее распространенные импедансы коаксиального кабеля, используемые в различных приложениях, составляют 50 Ом и 75 Ом. Кабель на 50 Ом используется для подключения антенн радиопередатчиков, многих измерительных устройств и для передачи данных (Ethernet). Коаксиальный кабель 75 Ом используется для передачи видеосигналов, сигналов телевизионных антенн и цифровых аудиосигналов. В некоторых специальных приложениях используются и другие импедансы (например, 93 Ом). Можно построить кабели с другим импедансом, но упомянутые ранее стандартные кабели легко достать.Обычно нет смысла пытаться получить что-то совсем немного другое для некоторой маржинальной выгоды, потому что стандартные кабели легко достать, дешевы и, как правило, очень хороши. Разные импедансы имеют разные характеристики. Оптимальное значение для максимальной мощности составляет от 30 до 44 Ом. Импеданс около 77 Ом дает самые низкие потери в линии, заполненной диэлектриком. Кабель 93 Ом обеспечивает низкую емкость на фут. Практически очень сложно найти коаксиальные кабели с большим сопротивлением. выше, чем это.

Вот краткий обзор общих импедансов коаксиальных кабелей и их основных применений:

  • 50 Ом: коаксиальный кабель 50 Ом очень широко используется в радиопередатчиках. Он используется здесь, потому что он хорошо сочетается со многими распространенными типами передающих антенн, может довольно легко справляться с высокой мощностью передатчика и традиционно используется в этом типе приложений (передатчики обычно согласованы с импедансом 50 Ом). В дополнение к этому коаксиальному кабелю 50 Ом можно найти в коаксиальных сетях Ethernet, межлабораторных соединениях электроники (например, в кабелях пробников высокочастотного осциллографа) и в высокочастотных цифровых приложениях (например, логика ECL и PECL хорошо сочетается с кабелем 50 Ом).Обычно используемые конструкции на 50 Ом включают RG-8 и RG-58.
  • 60 Ом: Европа выбрала 60 Ом для радиоприложений примерно в 1950-х годах. Он использовался как в передающих приложениях, так и в антенных сетях. Использование этого кабеля было в значительной степени прекращено, и в настоящее время в радиочастотных системах в Европе используются кабели с сопротивлением 50 или 75 Ом, в зависимости от области применения.
  • 75 Ом: характеристическое сопротивление 75 Ом — это международный стандарт, основанный на оптимизации конструкции коаксиальных кабелей большой протяженности.Видеокабель на 75 Ом — это тип коаксиального кабеля, широко используемый в видео, аудио и телекоммуникационных приложениях. Как правило, все видеоприложения в основной полосе частот, в которых используется коаксиальный кабель (аналоговый и цифровой), подходят для кабеля с сопротивлением 75 Ом. Также системы радиочастотного видеосигнала, такие как сети распределения антенного сигнала в домах и системы кабельного телевидения, построены из коаксиального кабеля 75 Ом (в этих приложениях используются кабели с очень низкими потерями). В мире аудио для цифрового звука (S / PDIF и коаксиальный AES / EBU) используется коаксиальный кабель 75 Ом, а также для подключения радиоприемника дома и в автомобиле.В дополнение к этому некоторые телекоммуникационные приложения (например, некоторые каналы E1) используют коаксиальный кабель 75 Ом. 75 Ом — это стандарт связи, потому что в линии с диэлектрическим наполнением около 77 Ом дает наименьшие потери. Для 75 Ом используются обычные кабели RG-6, RG-11 и RG-59.
  • 93 Ом: В настоящее время это не так часто используется. 93 Ом когда-то использовались для коротких проводов, таких как соединение между компьютерами и их мониторами, из-за низкой емкости на фут, которая уменьшала нагрузку на цепи и позволяла использовать более длинные кабели.Кроме того, он использовался в некоторых системах цифровой связи (терминальные сети IBM 3270) и некоторых ранних системах LAN.

Характеристический импеданс коаксиального кабеля определяется отношением внешнего диаметра проводника к диаметру внутреннего проводника и диэлектрической проницаемостью изоляции. Импеднаж коаксиального кабеля зависит от частоты. Импеданс изменяется с частотой до тех пор, пока сопротивление не станет незначительным эффектом. и до тех пор, пока диэлектрическая проницаемость не станет таблицей.Он выравнивается по «характеристическому импедансу». Частота, при которой полное сопротивление соответствует характеристическому сопротивлению. несколько различается между разными кабелями, но обычно это случается в диапазоне частот около 100 кГц (может варьироваться).

Существенными свойствами коаксиальных кабелей являются их характеристический импеданс и его регулярность, их затухание, а также их поведение в отношении электрического разделения кабеля и окружающей среды, то есть их эффективность экранирования. В приложениях, где кабель используется для подачи напряжения на активные компоненты кабельной системы, сопротивление постоянному току имеет значение.Также для некоторых приложений требуется информация о скорости кабеля. Скорость распространения коаксиального кабеля определяется скорость диэлектрика. Выражается в процентах от скорости света. Вот некоторые данные о распространенных изоляционных материалах для коаксиальных кабелей. и их скорости:

 Полиэтилен (PE) 66%
Тефлон 70%
Пена 78..86%
 

Обратные потери — это одно число, которое показывает значение характеристик кабеля. насколько хорошо он соответствует номинальному сопротивлению.Низкие возвратные потери кабеля могут указывать на производственные дефекты кабеля и дефекты монтажа (повреждение кабеля при установке). С коаксиальным кабелем хорошего качества в хорошем состоянии вы обычно лучше, чем -30 дБ, и вам следует вообщем получилось не намного хуже -20 дБ. Обратные потери — это то же самое, что термин VSWR, используемый в мире радио, только выражается иначе (возвратные потери 15 дБ = 1,43: 1 КСВН, Обратные потери 23 дБ = 1,15: 1 КСВ и т. Д.).

Часто используемые типы коаксиальных кабелей

Сравнение общих данных о некоторых часто используемых коаксиальных кабелях (большинство данных из http: // dct.draka.com.sg/coaxial_cables.htm, http://www.drakausa.com/pdfsDSC/pCOAX.pdf и http://users.viawest.net/~aloomis/coaxdat.htm):

 Тип кабеля RG-6 RG-59 B / U RG-11 RG-11 A / U RG-12 A / U RG-58 C / U RG-213U RG-62 A / U
Импеданс (Ом) 75 75 75 75 75 50 50 93
Материал проводника Голая медь Луженая Луженая Луженая Луженая Голая медь
                      Посаженная медью Медь Медь Медь Медь Посаженная медь
                                  Сталь Сталь
Жилы проводов 1 1 1 7 7 19 7 1
Площадь проводника (мм2) 0.95 0,58 1,63 0,40 0,40 0,18 0,75 0,64
Диаметр проводника 0,028 дюйма 0,023 дюйма 0,048 дюйма 0,035 дюйма 0,089 дюйма 0,025 дюйма
                      21AWG 23AWG 18AWG 20AWG 13AWG 22AWG
Изоляционный материал Пена ПЭ ПЭ Пена ПЭ ПЭ ПЭ ПЭ ПЭ (полутвердый)
Диаметр изоляции 4,6 мм 3,7 мм 7,24 мм 7,25 мм 9,25 мм 2.95 7,25 3,7 мм
Внешний проводник Алюминий, неизолированный алюминий, неизолированное основание, луженое покрытие, неизолированное покрытие
                      полиэстер медь полиэстер медь медь медь медь медь
                      лента и проволока лента и проволока проволока проволока проволока
                      оловянная медная оплетка оловянная медная оплетка оплетка оплетка оплетка
                      тесьма тесьма
Покрытие Фольга 100% 95% Фольга 100% 95% 95% 95% 97% 95%
                      тесьма 61% тесьма 61%
Наружная оболочка PVC PVC PVC PVC PE PVC PVC PVC
Наружный диаметр 6.90 мм 6,15 мм 10,3 мм 10,3 мм 14,1 мм 4,95 мм 10,3 6,15 мм
Емкость на метр 67 пФ 67 пФ 57 пФ 67 пФ 67 пФ 100 пФ 100 пФ
Емкость на фут 18,6 20,5 16,9 20,6 20,6 пФ 28,3 пФ 30,8 13,5 пФ
Скорость 78% 66% 78% 66% 66% 66% 66% 83%
Вес (г / м) 59 56 108 140 220 38
Затухание дБ / 100 м
50 МГц 5.3 8 3,3 4,6 4,6 6,3
100 МГц 8,5 12 4,9 7 7 16 7 10
200 МГц 10 18 7,2 10 10 23 9 13
400 МГц 12,5 24 10,5 14 14 33 14 17
500 МГц 16,2 27,5 12,1 16 16 20
900 МГц 21 39,5 17,1 24 24 28.5
 

ПРИМЕЧАНИЕ. Приведенная выше сравнительная таблица предназначена только для информации. Нет никакой гарантии правильность представленных данных. При выборе кабеля для определенного приложения отметьте данные кабеля, предоставленные производителем кабеля. Могут быть некоторые отличия характеристики и характеристики разных кабелей от разных производителей. Например, степень изоляции кабелей может быть разной. Многие коаксиальные кабели с изоляцией PE может выдерживать напряжение в несколько киловотт, в то время как некоторые коаксиальные кабели с изоляцией из пеноматериала cna обрабатывает только 200 вольт или около того.

ПРИМЕЧАНИЕ. Некоторые из упомянутых выше кабелей доступны с пенопластом. изоляционный материал. Это изменяет емкости на несколько меньшие. значение и дает более высокую скорость (обычно около 0,80).

Общие данные о некоторых других коаксиальных кабелях 75 Ом по сравнению с RG-59 (большинство данных из http://dct.draka.com.sg/coaxial_cables.htm и http://users.viawest.net/~aloomis/coaxdat.htm и каталога Tasker):

 Тип кабеля RG-6 RG-59 B / U RG-11 RG-11 A / U RG-12 A / U TELLU 13 Tasker RGB-75
Импеданс (Ом) 75 75 75 75 75 75 75 75
Погрешность импеданса + -2 Ом + -3 Ом + -2 Ом + -3%
Материал проводника Bare Copper Bare Tinned Tinned Bare Bare
                      Медь Посаженная Медь Медь Медь Медь Медь
                                  Сталь
Жилы проводов 1 1 1 7 7 1 10
Жила проводника (мм2) 0.95 0,58 1,63 0,40 0,40 Диаметр 1 мм Диаметр 0,10 мм
Сопротивление (Ом / км) 44159 21 21 22210
Изоляционный материал Пена ПЭ Пена ПЭ ПЭ Пена ПЭ
Диаметр изоляции 4,6 мм 3,7 мм 7,24 мм 7,25 мм 9,25 мм
Внешний проводник Алюминий, неизолированный алюминий, неизолированное основание, луженая медь
                      полиэфирная медь полиэфирная медная медная фольга под медью
                      лента и проволока лента и проволока проволока голая медь
                      оловянная медная оплетка оловянная медная оплетка оплетка
                      тесьма тесьма
Покрытие Фольга 100% 95% Фольга 100% 95% 95% Фольга ~ 95%
                      тесьма 61% тесьма 61% тесьма 66%
Сопротивление (Ом / км) 6.5 8,5 4 4 12 ~ 40
Наружная оболочка PVC PVC PVC PVC PE PVC (white) PVC
Внешний диаметр 6,90 мм 6,15 мм 10,3 мм 10,3 мм 14,1 мм 7,0 мм 2,8 мм
Емкость на метр 67 пФ 67 пФ 57 пФ 67 пФ 67 пФ 55 пФ ~ 85 пФ
Емкость на фут 18,6 20,5 16,9 20,6 20,6 пФ
Скорость 78% 66% 78% 66% 66% 80% 66%
Коэффициент экранирования 80 дБ
Типичное напряжение (макс.) 2000 В 5000 В 1500 В
Вес (г / м) 59 56 108 140 220 58
Затухание дБ / 100 м
5 МГц 2.5 1,5
50 МГц 5,3 8 3,3 4,6 4,6 4,7 19,5
100 МГц 8,5 12 4,9 7 7 6,2 28,5
200 МГц 10 18 7,2 10 10 8,6 35,6
400 МГц 12,5 24 10,5 14 14 12,6 60,0
500 МГц 16,2 27.5 12,1 16 16 ~ 14 ~ 70
900 МГц 21 39,5 17,1 24 24 19,2 90,0
2150 МГц 31,6
3000 МГц 37,4
 
ПРИМЕЧАНИЕ. Цифры со знаком ~ перед ними являются приблизительными расчетами и / или измерениями. из кабелей или данных кабеля. Эти номера не взяты из документации производителя.ПРИМЕЧАНИЕ 2: Некоторые из упомянутых выше кабелей доступны в специальных версиях с пеной. изоляционный материал. Это изменяет емкости на несколько меньшие. значение и дает более высокую скорость (обычно около 0,80).

Общие сведения о коаксиальном кабеле

Диэлектрик коаксиального кабеля служит только одной цели — поддерживать физическую опору и постоянное расстояние между внутренним проводником и внешним экраном. С точки зрения эффективности нет лучшего диэлектрического материала, чем воздух. В большинстве практичных кабелей кабельные компании используют различные материалы на углеводородной основе, такие как полистирол, полипропилены, полиолефины и другие синтетические материалы для поддержания структурной целостности.

Иногда коаксиальные кабели используются также для передачи низкочастотных сигналов, таких как аудиосигналы или сигналы измерительных устройств. В аудиоприложениях, особенно, импеданс коаксиального кабеля не имеет большого значения (это высокочастотное свойство кабеля). Обычно коаксиальный кабель имеет определенную емкость (обычно 50 пФ / фут) и определенную индуктивность. Но сопротивление у него очень мало.

Общие характеристики кабелей:

  • Типичный коаксиальный коаксиальный кабель с сопротивлением 50 Ом составляет примерно 30 пФ на фут (не относится к миниатюрным кабелям или большим кабелям передатчика, дополнительные сведения см. В каталоге кабелей).Коаксиальные кабели на 50 Ом используются в большинстве радиоприложений, в коаксиальном Ethernet и во многих измерительных приборах.
  • Типичный коаксиальный кабель 75 Ом составляет около 20 пФ на фут (не относится к миниатюрным кабелям или большим кабелям передатчика, более подробную информацию см. В каталоге кабелей). Кабель 75 Ом используется для всех видеоприложений (видео в основной полосе частот, кабели для мониторов, антенные сети, кабельное телевидение, видеонаблюдение и т. Д.), Для цифрового звука (S / PDIF, коаксиальный AES / EBU) и для телекоммуникационных приложений (например, для коаксиального кабеля E1. ).
  • Типичное сопротивление 93 Ом составляет около 13 пФ на фут (не относится к специальным кабелям). Этот тип кабеля используется для некоторых специальных применений.

Обратите внимание, что это общие утверждения. Специальный кабель 75 Ом может быть 20 пФ / фут. Другой 75-омный кабель может быть 16 пФ / фут. Там есть нет точной корреляции между характеристическим импедансом и емкость.

В общем, постоянный импеданс (включая разъемы) кабель, когда оба конца оконцованы правильной нагрузкой, представляет собой чисто резистивные потери.Таким образом, емкость шкалы равна нематериально для видео и цифровых приложений.

Типичные конструкции коаксиального кабеля:

  • Гибкий (плетеный) коаксиальный кабель, безусловно, самый распространенный тип закрытой линии электропередачи из-за ее гибкость. Это коаксиальный кабель, что означает, что оба сигнала и заземляющие проводники находятся на одной центральной оси. Внешний проводник сделан из тонкой плетеной проволоки, поэтому название «коаксиальный кабель в оплетке». Этот тип кабеля используется практически во всех приложениях, требующих полной экранирование центрального проводника.Эффективность экранирование зависит от плетения оплетки и количество слоев тесьмы. Один из недостатков плетеного кабеля заключается в том, что экранирование не на 100% эффективен, особенно на высоких частотах. Это потому что плетеная конструкция допускает небольшие короткие длина волны (высокочастотная) энергия для излучения. Как обычно это не представляет проблемы; однако, если выше степень экранирования требуется, полужесткий коаксиальный кабель рекомендуемые. В некоторых высокочастотных гибких коаксиальных кабелях внешний щит состоит из обычной косы и дополнительной экран из алюминиевой фольги для лучшего экранирования высоких частот.
  • В полужестком коаксиальном кабеле используется сплошной трубчатый внешний проводник, поэтому вся радиочастотная энергия содержится внутри кабеля. Для приложений, использующих частоты выше 30 ГГц, рекомендуется миниатюрный полужесткий кабель.
  • Ленточный коаксиальный кабель сочетает в себе преимущества ленточного и коаксиального кабелей. Ленточный коаксиальный кабель состоит из множества крошечных коаксиальных кабелей, которые физически размещены сбоку друг от друга и образуют плоский кабель. Каждый отдельный коаксиальный кабель состоит из сигнального проводника, диэлектрика, экрана из фольги и дренажного провода, который находится в постоянном контакте с фольгой.Затем вся сборка покрывается внешней изоляционной оболочкой. Основным преимуществом этого кабеля является скорость и легкость, с которой он может быть заделан массой с помощью техники смещения изоляции.

Часто можно услышать термин «экранированный кабель». Это очень аналогичен коаксиальному кабелю, за исключением расстояния между центрами провод и экран не контролируются тщательно во время производство, что приводит к непостоянному импедансу.

Если сопротивление кабеля достаточно критично, чтобы беспокоиться о правильном выборе между 50 и 75 Ом, тогда емкость значения не будет.Причина это так что кабель будет либо нагрузочный прекращено или источник прекращен, или и то, и другое, и распределенная емкость кабеля сочетается с распределенная индуктивность для формирования импеданса.

Кабель с согласованным оконечным сопротивлением при другой конец оказывается во всех отношениях сопротивляющимся, неважно, дюйм это в длину или милю. Емкость не имеет значения, кроме случаев, когда это влияет на уже учтенный импеданс. На самом деле нет электрические измерения, которые вы могли бы произвести, всего за конец кабеля, который мог различить 75 Ом (идеальный) кабель с нагрузкой 75 Ом на дальнем конце от той же нагрузки без промежуточного кабеля.Учитывая, что линия заканчивается правильными 75 ом нагрузки (а если нет, то блин должно быть!), нагрузка 75 Ом резистивный, и сосредоточенная емкость кабеля значения не имеет. То же самое относится и к другим кабелям с полным сопротивлением, даже если они заделаны. к их номинальному сопротивлению.

Существует эффект, характерный сопротивление кабеля при изменении частоты. Если это частотно-зависимое изменение импеданса достаточно велико, кабель будут согласованы по сопротивлению с нагрузкой и источником на некоторых частотах, и не совпадали с другими.Характеристический импеданс — не единственная деталь кабеля. Однако есть еще один эффект, который может привести к потере детализировать сигналы с быстрым нарастанием. Есть такое понятие как частотно-зависимые потери в кабеле. Также есть свойство контролируемого импеданса. кабели, известные как дисперсия, где разные частоты ходят немного по-разному скорости и с несколько другими потерями.

В некоторых приложениях связи используется пара коаксиальных кабелей 50 Ом. используется для передачи дифференциального сигнала на два невзаимодействующие части 50-омного коаксиального кабеля.Суммарное напряжение между двумя коаксиальными проводники в два раза больше несимметричного напряжения, но чистый ток в каждом из них одинаков, поэтому дифференциальное сопротивление между двумя используемыми коаксиальными кабелями в дифференциальной конфигурации будет 100 Ом. Пока сигнальные пути не взаимодействуют, дифференциальный импеданс всегда точно в два раза несимметричный импеданс любого пути.

Коаксиальные (ial) РЧ-разъемы являются жизненно важным звеном в системе, которая использует коаксиальные кабели и высокочастотные сигналы.Коаксиальные разъемы часто используются для сопряжения двух устройств, таких как антенна, с линией передачи, приемником или передатчиком. Правильный выбор коаксиального разъема облегчит этот интерфейс.

Коаксиальные соединители бывают разных сопротивлений, размеров, форм и отделок. Существуют также женские и мужские версии каждого из них. Как следствие, существуют тысячи моделей и вариаций, каждая со своими достоинствами и недостатками. Коаксиальные разъемы обычно обозначаются серийными номерами.К счастью, существует всего около дюжины группировок или обозначений серий. Каждый из них имеет свои важные характеристики.Самые популярные серии коаксиальных разъемов RF без определенного порядка — UHF, N, BNC, TNC, SMA, 7-16 DIN и F. Вот краткое введение в эти типы разъемов:

  • Разъем «UHF»: Разъем «UHF» — это старый промышленный резерв для частот выше 50 МГц (во время Второй мировой войны 100 МГц считались UHF). Разъем UHF — это в первую очередь недорогой универсальный винтовой тип, который на самом деле не имеет сопротивления 50 Ом.Поэтому в основном он используется на частотах ниже 300 МГц. Допустимая мощность этого разъема составляет от 500 Вт до 300 МГц. Диапазон частот 0-300 МГц.
  • Разъемы «N»: разъемы «N» были разработаны в Bell Labs вскоре после Второй мировой войны, поэтому это один из старейших высокопроизводительных коаксиальных разъемов. У него хороший КСВН и низкие потери на частоте 11 ГГц. Допустимая мощность этого разъема составляет 300 Вт на частоте 1 ГГц. Диапазон частот 0-11 ГГц.
  • Разъем «BNC»: разъемы «BNC» имеют интерфейс с байонетным замком, который подходит для использования там, где требуются многочисленные вставки для быстрого подключения / отключения.Разъем BNC, например, используется в различных лабораторных приборах и радиооборудовании. Разъем BNC имеет гораздо более низкую частоту среза и более высокие потери, чем разъем N. Разъемы BNC обычно доступны в версиях на 50 и 75 Ом. Допустимая мощность этого разъема составляет 80 Вт на частоте 1 ГГц. Диапазон частот 0-4 ГГц.
  • Разъемы «TNC» — это улучшенная версия BNC с резьбовым интерфейсом. Допустимая мощность этого разъема составляет 100 Вт на частоте 1 ГГц. Диапазон частот 0-11 ГГц.
  • Разъем «SMA»: разъемы «SMA» или миниатюрные разъемы стали доступны в середине 1960-х годов. Они в первую очередь предназначены для полужесткого кабеля малого диаметра (0,141 дюйма и менее) с металлической оболочкой. Допустимая мощность этого разъема составляет 100 Вт на частоте 1 ГГц. Диапазон частот 0–18 ГГц.
  • Разъем «7-16 DIN»: разъемы «7-16 DIN» недавно были разработаны в Европе. Номер детали представляет собой размер в миллиметрах и спецификации DIN. Эта довольно дорогая серия соединителей была в первую очередь разработана для приложений с высокой мощностью, где много устройств совмещено (например, опоры сотовой связи).Допустимая мощность этого разъема составляет 2500 Вт на частоте 1 ГГц. Диапазон частот 0-7,5 ГГц.
  • F-разъем: F-разъемы были в первую очередь разработаны для очень недорогих приложений с большим сопротивлением 75 Ом, таких как телевидение и кабельное телевидение. В этом соединителе центральный провод коаксиального кабеля становится центральным проводником.
  • «Антенный разъем IEC»: это очень недорогой разъем с сопротивлением 75 Ом, используемый для подключения телевизионных и радиоантенн по всей Европе.
Существуют также некоторые специальные разъемы и особые варианты разъемов, используемых для некоторых специальных применений.Например, Федеральная комиссия связи США потребовала, чтобы поставщики РЧ LAN (локальных сетей) имели РЧ-интерфейс, который не может быть сопоставлен имеющейся серией РЧ-разъемов (идея состоит в том, чтобы предотвратить подключение антенн с более высоким коэффициентом усиления к этим устройствам). В результате было разработано несколько так называемых «соединителей обратной полярности». TNC обратной полярности — одна из самых популярных, где резьба левая, а не обычная правая.
Томи Энгдал <[email protected]>

Линия подачи

— Импеданс коаксиального кабеля

Теория линий передачи усложняется многими факторами.Вот одно упрощенное объяснение, которое может помочь вам немного лучше понять, о чем вы спрашиваете.

Когда вы посылаете волну по линии, она не появляется мгновенно на другом конце линии, электроны толкают друг друга, и через измеримое конечное количество времени волна присутствует на другом конце линии.

Линия имеет емкость и индуктивность, поэтому, когда вы начинаете посылать волну, емкость и индуктивность кабеля поглощают и высвобождают эту энергию по мере распространения волны по линии.

Поскольку все линии обладают емкостью и индуктивностью, мы должны рассматривать их как часть общей цепи. Если мы проигнорируем их, мы можем потерять часть нашей волны или она может измениться каким-то нежелательным образом.

Мы могли бы количественно измерить емкость и индуктивность по отдельности, а затем вызвать каждый кабель в соответствии с этими параметрами, но мы придумали упрощение, называемое импедансом.

Если вы отправите по линии быструю волну и измеряете напряжение и ток, а затем примените закон сопротивления, независимо от того, что подключено на другом конце линии, во время быстрого перехода вы увидите нагрузку 50 Ом на линии для волна.Это естественная емкость и индуктивность линии, реагирующие на отправленную вами волну переменного тока.

Если к другому концу ничего не прикреплено или другой конец закорочен, волна будет отражена обратно.

Если вы подключите резистор 50 Ом на другом конце, тогда форма сигнала будет полностью поглощена резистором. Это связано с тем, что емкость и индуктивность кабеля потребляли достаточно тока только при напряжении передатчика и типе формы волны, чтобы обеспечить волну с таким же током на выходе.Поскольку вы вставляете его при определенном напряжении, и он потребляет достаточно тока для нагрузки 50 Ом, то напряжение и, что более важно, форма волны на выходе сохраняются.

Если вы установите слишком маленький резистор, он будет поглощать ток слишком быстро — быстрее, чем форма волны на самом деле распространяется по цепи индуктивности / конденсатора, из которой состоит линия, и это исказит форму волны и напряжение и будет отразить часть сигнала обратно. Вы потеряете энергию, не все, что вы отправили на линию, будет израсходовано на другом конце.

Если вы установите слишком большой резистор, то он не будет потреблять ток достаточно быстро, и снова напряжение и форма волны будут изменены, и снова часть его будет отражаться обратно.

Это приводит к двум проблемам — потере энергии и изменению формы сигнала. Итак, если ваш передатчик рассчитан на сопротивление 50 Ом, вы используете кабель на 50 Ом и антенну на 50 Ом, тогда большая часть энергии вашего передатчика уйдет в антенну и будет излучаться в воздух с формой волны. передатчик предназначен.

Если вместо этого вы замените кабель с сопротивлением 50 Ом на кабель с сопротивлением 75 Ом, кабель будет потреблять меньше тока, чем ожидалось, что изменит способ распространения сигнала по линии, а при его приеме антенной с сопротивлением 50 Ом — не всю эту энергию. будут правильно подключены к антенне.

Антенна

— Общие сведения о сопротивлении кабеля RG6-75 Ом

Вот хорошее краткое изложение того, почему (с сайта Belden, с небольшим маркетингом):

http: //www.belden.com / blog / broadcastav / 50-омное-забытое-импеданс.cfm

Если вы играете с коаксиальным кабелем, сокращенно от коаксиального кабеля, вы, вероятно, знаете, что он доступен с различными импедансами. Самый распространенный — 75 Ом, как видеокабель или антенный кабель, но на самом деле диапазон нашей продукции составляет от 32 до 124 Ом.

Почему все эти разные числа? Конечно, это не случайность, и у каждого есть своя причина. Сегодня мы кратко рассмотрим коаксиальный кабель 50 Ом.

Belden производит сотни кабелей с сопротивлением 50 Ом, включая целую линейку версий со сверхнизкими потерями (от Belden 7805 до Belden 7977). Две самые большие версии ОГРОМНЫ. 7977 имеет диаметр 0,600 дюйма и шесть десятых дюйма! Это самый большой коаксиальный кабель, который мы производим.

Но прежде всего, почему 50 или любое другое число? Ответ можно увидеть на графике ниже. Его составили два исследователя, Ллойд Эспеншайд и Герман Аффель, работавшие в Bell Labs в 1929 году.

Они собирались посылать радиосигналы (4 МГц) на сотни миль, передавая тысячи телефонных звонков.Им нужен был кабель высокого напряжения и большой мощности. На графике ниже вы можете увидеть идеальный рейтинг для каждого из них. Для высокого напряжения идеальный импеданс составляет 60 Ом. Для высокой мощности идеальное сопротивление составляет 30 Ом.

Это, очевидно, означает, что НЕ существует идеального импеданса, чтобы сделать и то, и другое. В итоге они получили компромиссное число — 50 Ом.

Вы заметите, что 50 Ом ближе к 60, чем к 30, и это потому, что напряжение — это фактор, который убьет ваш кабель.Просто спросите любого инженера-передатчика. Они все время говорят о КСВН, коэффициенте стоячей волны напряжения. Если их коаксиальный кабель взорвался, виновато напряжение.

Так почему не 60 Ом? Просто посмотрите на мощность при 60 Ом — ниже 50%. Это ужасно! При компромиссном значении 50 Ом мощность немного улучшилась. Таким образом, кабели с сопротивлением 50 Ом предназначены для передачи мощности и напряжения, как на выходе передатчика. Если у вас слабый сигнал, например видеосигнал, или прием сигналов антенны, на приведенном выше графике показано, что наименьшие потери или затухание составляют 75 Ом.

Тем не менее, я получаю много отзывов от людей, которые используют 50 Ом для слабых сигналов; Вы можете видеть выше, что они получают ослабление на 2-3 дБ. Я слышу оправдания: «Теперь уже слишком поздно что-то менять!» или «Это импеданс самой коробки». Это особенно верно для большинства тестовых устройств, которые обычно имеют сопротивление 50 Ом. Вы должны купить соответствующую сеть, чтобы использовать ее при 75 Ом или любом другом импедансе. Но есть много приложений, где 50 Ом — лучший выбор.

Belden 7977, упомянутый выше, может передавать более 5 кВт на 30 МГц и более 600 Вт на 6 ГГц.Таким образом, даже такой маленький кабель можно использовать для телевидения или FM с низким энергопотреблением, ускорителей, переводчиков, двусторонних радиостанций, систем безопасности, таких как полиция / пожар, RPU, многих радиолюбительских частот, микроволновых передатчиков до 6 ГГц и, вероятно, сотен других приложений, где сигнал доставляется с высоким напряжением и большой мощностью.

Чаще всего эти сигналы попадают в антенны. Например, секции в передатчиках, где секции малой выходной мощности, такие как возбудитель, подаются на секцию большей мощности, также требуют кабеля с сопротивлением 50 Ом.Это может быть то место, где можно использовать физически меньший кабель с сопротивлением 50 Ом.

[…]


Теперь, чтобы по-настоящему погрузиться в математику, перейдите сюда:

http://www.microwaves101.com/encyclopedias/458-why-fifty-ohms

Дополнительная информация об использовании коаксиального кабеля 75 Ом и способах компенсации находится здесь:

http://www.w9xt.com/page_radio_gadgets_hardline.html

Руководство по классификации коаксиальных радиочастотных кабелей

Руководство по классификации коаксиальных радиочастотных кабелей

Содержание

1.Введение
2. Классификация кабелей по характеристическому сопротивлению
2.1 Коаксиальный кабель — 50 Ом
2.2 Коаксиальный кабель — 60 Ом
2.3 Коаксиальный кабель — 75 Ом
2.4 Коаксиальный кабель — 93 Ом
3. Классификация кабелей по уникальному конструктивному признаку
3.1 Жесткий кабель
3.2 Излучающий коаксиальный кабель
3.3 Трехосный кабель
3.4 Двухосевой кабель
3.5 Двухосный кабель
3.6 Лестничная линия
4. Приложение

1. Введение

В этой статье коаксиальный кабель разделен на две части, а именно

.
  • На основе характеристического сопротивления
  • На основе уникальной конструктивной особенности

2. Классификация кабелей по характеристическому сопротивлению

Наиболее часто используемые коаксиальные кабели имеют характеристическое сопротивление Z0 50 или 75 Ом, которое считается стандартным сопротивлением.Однако для некоторых приложений нам требуется коаксиальный кабель с другим волновым сопротивлением.

В следующем разделе обсуждается происхождение характеристического импеданса 50 Ом и 75 Ом, а также некоторых нестандартных импедансов, используемых сегодня. Читатели могут знать, что кабель с сопротивлением 50 Ом используется в соединениях антенн радиопередатчиков, испытательном и измерительном оборудовании, а также в системах передачи данных, таких как Ethernet. Коаксиальный кабель 75 Ом используется для передачи видеосигнала, сигналов телевизионной антенны и цифровых аудиосигналов.

Как мы пришли к характеристическому сопротивлению 50 Ом и 75 Ом?

Ответ на этот вопрос заключается в том, что кабель, рассчитанный на разное характеристическое сопротивление, предлагает разный набор характеристических свойств. Коаксиальный кабель, построенный для определенной геометрии и материала, демонстрирует характерные электрические свойства. Кабель, рассчитанный на заданное волновое сопротивление, демонстрирует преимущества и преимущества в определенных областях своих электрических свойств.Например, коаксиальный кабель демонстрирует максимальную пропускную способность при проектировании с оптимальным волновым сопротивлением от 30 до 44 Ом. Коаксиальный кабель с диэлектрическим заполнением, рассчитанный на характеристический импеданс 77 Ом, демонстрирует наименьшее затухание, а коаксиальный кабель с сопротивлением 93 Ом демонстрирует низкую распределенную емкость на фут кабеля.

2.1. Коаксиальный кабель — 50 Ом

В телекоммуникационной системе (например, радиопередатчик и приемник) и испытательном и измерительном оборудовании (например, анализаторе цепей или измерителе мощности) наиболее часто используемые импедансы источника и нагрузки составляют 50 Ом.Коаксиальный кабель на 50 Ом при подключении между источником и нагрузкой используется для обеспечения превосходного согласования импеданса между ними, например, между радиопередатчиком и антенной. Следовательно, СВЧ и ВЧ подсистемы построены с их характеристиками около 50 Ом, например, усилители мощности разработаны для максимальной выходной мощности и передачи мощности с использованием техники согласования импеданса. Помимо этого, испытательное и измерительное оборудование, используемое для высокочастотных измерений, такое как высокочастотный пробник в осциллографе, использует сопротивление 50 Ом.Высокочастотные цифровые сигналы, такие как логические сигналы ECL и PECL, передаются по кабелю с сопротивлением 50 Ом. Коаксиальная сеть Ethernet построена с использованием кабеля 50 Ом. Обычно используемые кабели на 50 Ом — это кабели RG8 и RG58.

2.2. Коаксиальный кабель — 60 Ом

Введенный в Европе примерно в 1950-х годах в качестве стандартного кабеля на 60 Ом для радиоприемников, он был постепенно сокращен и заменен либо на 50 Ом, либо на 75 Ом, в зависимости от применения. Кабель на 60 Ом использовался в приложениях для подключения радиопередатчиков и антенн.В то же время часть оборудования радиопередатчиков была спроектирована на 30 Ом, при этом выходной сигнал передавался по коаксиальному кабелю 30 Ом, в основном для приложений большой мощности.

2.3. Коаксиальный кабель — 75 Ом

Характеристический импеданс 75 Ом стал стандартом после того, как было обнаружено, что коаксиальный кабель с диэлектрическим наполнением демонстрирует низкие значения затухания, где-то около 77 Ом.

Таким образом, с тех пор телекоммуникационная отрасль приняла в качестве стандарта характеристическое сопротивление 75 Ом. Коаксиальный кабель 75 Ом — это стандартный кабель с характеристическим сопротивлением, используемый для подключения к сети на большие расстояния, передачи видео и звука, а также в телекоммуникационных системах (в некоторых случаях каскады основной полосы частот и промежуточные каскады рассчитаны на характеристическое сопротивление 75 Ом). Как правило, для всех видеоприложений основной полосы частот (аналоговых и цифровых) используется кабель сопротивлением 75 Ом.

Кроме того, аналоговая радиочастотная модуляция видеосигнала, например, в системах кабельного телевидения и видеонаблюдения, использует коаксиальный кабель 75 Ом для своих распределительных сетей (фидерные, ответвительные и ответвительные кабели).Фидерные кабели представляют собой более толстые 75-омные кабели с низкими потерями для прокладки больших отрезков между головной станцией и узлом или местом разветвления. Ответвительные кабели используются для кабельного соединения между опорой и жилым помещением абонента или для обеспечения внутренних соединений.

Для цифровых аудиосигналов, таких как S / PDIF и коаксиальный AES / EBU, используется коаксиальный кабель 75 Ом. Спутниковые радиоприемники, установленные в автомобилях и жилых помещениях, используют коаксиальный кабель 75 Ом. В телекоммуникационных приложениях, например, некоторые из основных каналов E1 2 Мбит / с используют коаксиальный кабель 75 Ом.Некоторые из распространенных 75-омных кабелей на рынке — это кабели RG6, RG11 и RG59.

2.4. Коаксиальный кабель — 93 Ом

Коаксиальный кабель на 93 Ом имеет низкую электрическую емкость на фут, что приводит к его использованию в таких приложениях, как подключение монитора компьютера к его процессору. Из-за низкой распределительной емкости коаксиальный кабель не нагружал электрическую цепь и использовался в длинных кабельных трассах в таких приложениях, как сети цифровой связи, такие как терминальные сети IBM 3270 и системы LAN.Благодаря технологическому прогрессу в технологиях и возможностях производства кабелей, кабель с сопротивлением 93 Ом был выведен из промышленности.

3. Классификация кабелей по уникальному конструктивному признаку

До сих пор мы обсуждали коаксиальные кабели, которые бывают гибкими или полужесткими. Как мы увидим, в отрасли используется несколько других типов коаксиальных кабелей. Излучающий кабель — это еще один тип коаксиального кабеля, который кратко обсуждался в предыдущих разделах.Давайте рассмотрим эти разные типы коаксиального кабеля.

3.1. Жесткий кабель

Жесткий кабель 16 мм
Hardline, как следует из названия, представляет собой тип коаксиального кабеля, который имеет особые конструктивные особенности и используется для определенных приложений. Жесткая линия состоит из твердого внешнего проводника в форме трубки, сделанного из металла, такого как медь, серебро или золото.Это образует экран для кабеля и в некоторых случаях может быть помещен внутрь внешней оболочки из ПВХ. В некоторых случаях внешний экран изготавливается из алюминия, что является более низкокачественной версией жесткой линии. Из-за окисления металлического алюминия по сравнению с медью, серебром или золотом эффективная проводимость внешнего проводника снижается за счет электрических характеристик. Следовательно, производитель кабеля прилагает дополнительные усилия, чтобы сделать соединение воздухо- и водонепроницаемым.

Центральный провод изготовлен из сплошной меди или алюминия с медным покрытием. Медное покрытие центрального проводника устраняет явление скин-эффекта на микроволновых частотах, обеспечивая дополнительную площадь поверхности для эффективного центрального проводника. Жесткие линейные кабели обычно устанавливаются на шасси вне помещений, где они подвержены влиянию климатических изменений, включая температуру, влажность, ветер и дождь.В таких случаях жесткие линии покрывают оболочкой из ПВХ. Жесткие линии идеально подходят для обработки микроволнового сигнала высокой мощности, предлагая низкое затухание, например, при соединении наземного радиопередатчика с антенной, установленной высоко на мачте. Жесткие линии — это толстые кабели с внешним диаметром от 0,5 дюйма. В предыдущем разделе мы более подробно обсудили особенности жесткого кабеля Heliax от Commscope / Andrew. Cablewave (RFS / Cablewave) — еще один такой жесткий линейный кабель, используемый в промышленности.

В более крупной жесткой линии центральный провод состоит из жесткой или гофрированной медной трубки и диэлектрического материала, выбранного из пенополиэтилена или сжатого газа, такого как азот или сухой воздух. В газонаполненных жестких трубах используются нейлоновые прокладки для сохранения расстояния между внутренним и внешним проводником. Целью наполнения газом является уменьшение влажности и загрязнения окружающей среды внутри диэлектрического пространства, что приводит к стабильной диэлектрической проницаемости. Газ также снижает риск возникновения внутренней дуги.Газонаполненные жесткие линии используются в мощных радиопередатчиках, таких как спутниковые передатчики земных станций, телевизионные радиовещательные и военные передатчики. Однако в более высокой микроволновой области прямоугольный волновод используется для подключения радиоприемопередатчика к антенне из-за его электрических (управление мощностью, контроль импеданса, одномодовый режим и т. Д.) И прецизионных механических свойств. Экранирующий материал, используемый в конструкции жесткого кабеля, варьируется от сплошной жесткой трубы до гофрированной трубы (для гибкости при прокладке и предотвращения разрывов в виде перегиба при изгибе).Внутри помещений жесткий линейный кабель используется в высокочастотных устройствах, таких как микроволновое оборудование, где требуется экранирование между различными ступенями или различными подсистемами.

3.2. Кабель коаксиальный излучающий

Целью излучающего или излучающего кабеля является намеренное излучение микроволнового сигнала контролируемым образом в областях, где установка или установка антенны невозможна; например, при подземных операциях, таких как добыча полезных ископаемых, геологоразведка; лифтовые шахты и транспортные тоннели.По конструкции излучающий кабель подобен коаксиальному кабелю с жесткой линией, за исключением того, что в нем есть специальные прорези, вырезанные внутри экрана, которые действуют как излучающие элементы антенны. Эти слоты предназначены для определенной полосы частот РЧ, и размер слотов определяется путем настройки его на длину волны РЧ сигнала. Прорези на кабеле обеспечивают двунаправленное желаемое распространение или утечку радиочастотного сигнала на радиочастотный приемопередатчик. Как упоминалось в предыдущем разделе, Radiax, производимый Commscope / Andrew, является примером излучающего кабеля.

3.3. Триаксиальный кабель или Triax

Триаксиальный кабель, как следует из названия, представляет собой трехжильный кабель. Помимо внутреннего и внешнего проводников, в качестве защитного экрана добавляется третий провод. Поскольку все три проводника имеют общую ось, она называется трехосной.

Подобно коаксиальному кабелю, триаксиальный кабель имеет центральный штырь, за которым следует диэлектрическая изоляция, разделяющая внешний экран.Третий экран добавлен как оболочка и подключен к заземлению. Третья оболочка защищает внутренний экран от электромагнитных помех. Конфигурация экрана триаксиального кабеля позволяет использовать отдельную оконцовку внешней оплетки, и этот метод обеспечивает более высокую степень изоляции между плоскостью заземления, несущей сигнал, и заземлением внешнего шума. Он обеспечивает большую полосу пропускания и подавление помех, чем коаксиальный кабель. В телевизионной индустрии триаксиальный кабель используется для подключения камеры к ее управляющим станциям. Внешняя оболочка используется в качестве электрического заземления.Во время работы центральный проводник действует как канал связи между камерой и ее блоком управления, передавая частотно-мультиплексированные двунаправленные аудио- и видеосигналы, питание постоянного тока для камеры и сигналы управляющей информации для камеры. Внутренний экран обеспечивает обратный путь постоянного тока. Он идеально подходит для соединения автофургона с телекамерой на открытом воздухе и камеры на таких объектах, как спортивная арена. Другое применение — прецизионные слаботочные измерения.

Сравнение триаксиального кабеля с коаксиальным кабелем — обратите внимание на дополнительный экран в триаксиальном кабеле Коаксиальный кабель Триаксиальный кабель

Коаксиальный кабель Трехосный кабель

3.4. Двухосевой кабель или Twinax

Двойной осевой кабель представляет собой форму сбалансированной линии передачи, в которой сбалансированная и витая пара коаксиальной линии размещена внутри цилиндрического внешнего экрана. Во многих приложениях, таких как передача аудиосигнала, используется пара сбалансированных коаксиальных линий, что позволяет распространять дифференциальный сигнал в экранированной среде. Преимуществами использования сдвоенного осевого кабеля являются снижение электромагнитных помех, перекрестных помех и наводок из-за экранирования и дифференциальной передачи сигналов благодаря сбалансированной конфигурации.Он используется в приложениях для высокоскоростной дифференциальной сигнализации ближнего действия.

Основные характеристики:
  • Конфигурация симметричной линии
  • Цилиндрический внешний экран
  • EMI, перекрестные помехи экранированы
  • 78 Ом согласно MIL-STD-1553
  • Используется в высокоскоростных приложениях Ethernet.
Тип кабеля, аналогичный коаксиальному, но с двумя внутренними проводниками вместо одного. Он использовался в средах связи среднего уровня IBM (AS / 400, System / 3x).

Твинаксиальный кабель использовался в устаревших компьютерных системах, таких как IBM5250, для подключения хоста к терминалам и принтерам. Он использует полудуплексный метод передачи данных со скоростью 1 Мбит / с по одной экранированной витой паре твинаксиального кабеля на 110 Ом.Другая такая устаревшая система NEC Astra использует твинаксиальную систему для компьютерной сети. Твинаксиальный кабель, разработанный и изготовленный в соответствии со спецификацией MIL-STD-1553, имеет характеристическое сопротивление 78 Ом и является отраслевым стандартом. В соответствии со стандартом твинаксиальный кабель имеет характеристическое сопротивление 78 Ом на частоте 1 МГц и используется для подключения шинных и ответвительных устройств. Другие приложения включают реализацию 10 Gigabit Ethernet (например, Cisco System) и кабель DisplayPort с использованием сборки твинаксиального кабеля.

3.5. Двухосный кабель или Biax

Двухосный кабель или двухосный кабель обычно называют конфигурацией с двумя выводами из двух коаксиальных кабелей на 50 Ом и используются в компьютерных сетях. Раньше в приложениях кабельного телевидения использовалось двухосное напряжение 75 Ом. Двухжильный или двухпроводной — это двухпроводная линия передачи РЧ-сигналов с помощью ленточного кабеля.

Двухпроводный, 300 Ом Балун от 300 до 75 Ом, с двумя выводами справа

Двойной вывод состоит из двух многожильных медных проводов (или стальных, плакированных медью), разделенных пластиковой (обычно полиэтиленовой) лентой.Точное расстояние между ними поддерживается одинаковым, чтобы функционировать как параллельная линия передачи. Если расстояние между ними не поддерживается постоянным, то любое его резкое изменение приводит к отражению РЧ мощности в сторону источника. Пластиковая крышка также действует как крышка и изолирует провода. В двухжильном кабеле с сопротивлением 300 Ом длина жилы составляет 20 или 22 AWG, а расстояние между ними составляет 7,5 мм (0,3 дюйма). Параллельная линия передачи, такая как двужильный, используется для подключения радиопередатчика и приемника к антенне.Он демонстрирует меньшие потери на затухание по сравнению с коаксиальным кабелем на порядок. Его главный недостаток в том, что он подвержен внешним помехам из-за меньшего экранирования по сравнению с коаксиальным кабелем. Обычно он экранирован от металлических предметов, столбов и антенных мачт при установке на открытом воздухе с помощью изоляторов. Выражение для характеристического импеданса двухжильного кабеля приведено в Приложении A. Имеются двухжильные кабели различных размеров и вариантов характеристического сопротивления, например 75, 300, 450 и 600 Ом.Раньше для подключения телевизоров и FM-радиоприемников к их приемным антеннам использовались двухжильные кабели с сопротивлением 300 Ом. С тех пор их заменили коаксиальными кабелями на 75 Ом. Двухжильный кабель также используется в любительских радиостанциях для сбалансированной передачи радиосигналов. Некоторые из типичных электрических свойств двухжильного кабеля приведены в Приложении B.

3.6. Лестница

Лестничная линия на 450 Ом

Установка лестничной линии на 450 Ом

Лестничная или оконная линия — это тип линии передачи, подобный двухпроводной линии для симметричного подключения к антеннам.Линия лестницы имеет другую конструкцию и построена с использованием опорного механизма, состоящего из пластиковых лент, равномерно разделяющих пары проводов и удерживающих их друг от друга. В конструкции также есть вырезы или окна рядом с проставкой лямки, что снижает затухание в кабеле. Поочередное использование окна и проставки из лямки придает ему вид лестницы, отсюда и название.

Для согласования с двухжильным кабелем используется метод согласования импеданса линии передачи.Например, при подключении двухжильного кабеля с сопротивлением 300 Ом к коаксиальному источнику с сопротивлением 75 Ом или нагрузке (например, к порту антенны) используется трансформатор импеданса 2: 1, называемый симметрирующим устройством. Преобразование импеданса с 300 Ом на 75 Ом с помощью симметрирующего устройства также приводит к переходу от симметричной симметричной (сторона с двумя выводами) к несбалансированной асимметричной линии передачи (сторона коаксиального кабеля). При использовании в качестве фидерной линии лестничная линия предлагает лучшие электрические свойства по сравнению с коаксиальным кабелем, такие как лучшая возможность обработки рассогласования импеданса и более низкие характеристики вносимых потерь.

4. Приложение

Приложение A

Характеристический импеданс параллельной линии передачи, такой как двухпроводная или лестничная линия, выражается в ее размерах; диаметр проволоки d и расстояние между ними D, как показано ниже

Где Z0 — импеданс свободного пространства (приблизительно 377 Ом), ε r — эффективная диэлектрическая проницаемость (для воздуха она равна 1.00054). Если расстояние D намного больше диаметра проволоки d, выражение приближается к следующему:

Выражение расстояния, необходимого для достижения заданного волнового сопротивления, получается как:

Приложение B

Электрические характеристики Характеристическое сопротивление
300 Ом 75 Ом
Емкость (пФ / м) 11.8 20
Скорость распространения (% света) 80% 71%
Потери (дБ / 100м) 100 МГц 3,6 3,6
300 МГц 7,2 7.2
500 МГц 10,2 10,2

Twin-lead можно подключить непосредственно к антенне подходящей конструкции, например:

  • Диполь (рассчитан на резонансное сопротивление 73 Ом в свободном пространстве)
  • Складчатый диполь (рассчитан на волновое сопротивление 300 Ом в свободном пространстве)
  • Антенна Яги Уда или аналогичная симметричная антенна

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О мире беспроводной связи RF

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи.На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP.Он также имеет академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Умная парковка на базе Zigbee • Система умной парковки на основе LoRaWAN


RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.


Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤


Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤


Основы и типы замирания : В этой статье описываются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤


Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤


Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤


5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP


Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ >>


Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G Частотные диапазоны Учебник по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF


В этом руководстве по GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.


RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide


Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA


Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основные сведения, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебник по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH


Поставщики, производители радиочастотных беспроводных устройств

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор


MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды


* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.


RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR


IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB



СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ


RF Wireless Tutorials



Датчики различных типов


Поделиться страницей

Перевести страницу

Коаксиальные (коаксиальные) кабели

, введение

Coax Intro
Elliott Sound Products Коаксиальный кабель Введение

© июль 2016 г., Род Эллиотт (ESP)


Вверх
Основной индекс Указатель статей
Содержание
Введение
1 — Импеданс
2 — Коэффициент скорости
3 — Коаксиальные разъемы
4 — Согласование импеданса и длина волны
5 — Проблемы с реактивным сопротивлением кабеля
6 — Преобразование импеданса
7 — Коаксиальный кабель и аудио
Выводы
Ссылки

Введение

Коаксиальный кабель был изобретен в 1929 году, но никто не мог знать, насколько он станет популярным.Коаксиальный кабель (как его обычно называют) часто называют устройством для радиочастотных приложений, но на самом деле очень много кабелей, используемых в аудио, также являются коаксиальными. Сам термин просто означает, что проводники имеют общую ось. Это центральный провод, окруженный изолятором, который, в свою очередь, обернут вторым проводником, называемым экраном. Почти во всех случаях поверх экрана имеется окончательная внешняя изоляционная оболочка, защищающая его от повреждений и коррозии.

В аудио мы обычно называем такие кабели «экранированными», потому что очень часто используются два внутренних проводника (например, симметричные микрофонные кабели), а термин «коаксиальный» на самом деле не применяется, потому что два внутренних проводника не У меня нет общей оси как таковой.Однако они скручены вместе , и скрутка является одной из причин того, что эти кабели могут подавлять шум, внешний по отношению к кабелю.

Существует множество коаксиальных кабелей RF (радиочастот), которые можно использовать для аудио, хотя есть и другие, которые совершенно не подходят по разным причинам. Например, некоторые используют одну жилу для центрального проводника, часто из стали с медным покрытием. Это нормально для RF, потому что скин-эффект означает, что высокочастотный сигнал будет сконцентрирован на внешней поверхности.Поскольку покрытие медное, оно имеет низкое сопротивление. Стальная внутренняя сердцевина придает кабелю дополнительную механическую прочность, но он не очень гибкий и не может изгибаться до небольшого радиуса. При постоянном сгибании центральный проводник сломается, поэтому кабель этого типа подходит только для стационарных прокладок. Однако при желании его можно использовать для фиксированных аудиоустановок.

В других коаксиальных радиочастотных кабелях используется многожильный внутренний проводник, обычно 7 жил из меди, стали с медным покрытием, луженой меди, стали с серебряным покрытием и иногда из алюминия с медным покрытием.Большинство коаксиальных радиочастотных кабелей имеют номер «RG» (радиогид), например RG-58, RG-174 и т.д. полностью надежный. Если ваше приложение имеет решающее значение, рекомендуется убедиться, что кабель соответствует требуемым стандартам. Простой выбор кабеля исключительно на основании номера RG не гарантирует этого.

В некоторых каталогах вы увидите кабели, обозначенные (например) как «Тип RG-59».Слово «тип» в этом контексте означает, что можно считать, что кабель имеет основные характеристики кабеля, который обычно имеет указанный номер, но будут различия, которые могут быть или не быть очевидными. Импеданс и внешний диаметр обычно соответствуют ожидаемым, но многие другие параметры могут отличаться, включая тип центрального проводника (например, одножильный или многожильный).


Рисунок 1 — Основные элементы коаксиального кабеля

На Рисунке 1 показана основная конструкция типичного коаксиального ВЧ кабеля.Каждый из показанных разделов может быть изменен в зависимости от предполагаемого использования. Многие кабели не используют экран из фольги, и его обычно нельзя эффективно использовать для любого кабеля, который должен быть гибким. В некоторых случаях вместо алюминиевой фольги используется металлизированный пластик, который более устойчив к повреждениям при движении кабеля. Диэлектрик представляет собой изоляцию вокруг центрального проводника и является важной частью кабеля.

На высоких частотах сигналы не проходят через коаксиальный кабель так, как вы себе представляете.Когда длина кабеля превышает значительную часть длины волны сигнала, коаксиальный кабель действует как линия передачи. Сигнал передается не в виде движения электронов, а в виде электромагнитной волны. На гораздо более высоких частотах (микроволны) нельзя использовать даже коаксиальный кабель — сигнал «передается» по полой трубе, называемой волноводом. Центрального проводника нет, и цель волновода — удерживать электромагнитную волну в одном измерении (обычно, но не всегда) — по длине волновода от источника до места назначения.Примером может служить волновод, используемый для передачи энергии от магнетрона к варочной камере микроволновой печи.

При использовании RF вам также необходимо знать о скин-эффекте. Этот эффект заставляет высокочастотные сигналы концентрироваться на внешней стороне проводника, и внутренняя часть становится (почти) несущественной. Некоторые ВЧ коаксиальные кабели для стационарных установок будут использовать внутреннюю медную трубку, а не скрученные провода, потому что центральная часть проводника не служит реальной цели и не требуется.Это экономит вес и стоимость.

Скин-эффект можно обойти, используя лицевый провод — несколько проводов, скрученных вместе, но изолированных друг от друга, поэтому сигнал не может переходить от одного провода к другому. Если вы хотите узнать больше о скин-эффекте, поищите его, потому что здесь он подробно не рассматривается. Обратите внимание, что на звуковых частотах скин-эффект в целом очень мало влияет на проводимость кабеля, и его можно спокойно игнорировать. Глубина скин-слоя определяется как расстояние под поверхностью, на котором плотность тока упала до 37% от своего значения на поверхности.на частотах до 20 кГц его можно измерить, но вы редко услышите разницу (несмотря на заявления об обратном со стороны поставщиков змеиного масла).

Также важно понимать, что любой кабель имеет характеристическое сопротивление, а не только коаксиального типа. Рисунок 8 («застежка-молния»), кабели витой пары, используемые для передачи данных (например, Cat-5), и даже кабели распределения воздушных сетей (т. Е. На столбах) — все они имеют импеданс, зависящий от размера проводника. и интервал.На низких частотах (50 или 60 Гц) импеданс не является ограничением, если только линии передачи не очень длинные по сравнению с длиной волны. Учтите, что длина волны при 50 Гц составляет 4800 км или 4000 км для 60 Гц (при условии, что коэффициент скорости равен 0,8 — подробнее по этой теме см. Ниже). Передача электроэнергии от сети — это отдельная тема (и очень сложная), и здесь она не рассматривается.

Еще один термин, который вы увидите вместе с «коаксиальным кабелем», — это «линия передачи». Весь коаксиальный кабель — это линия передачи (по крайней мере, на некоторой частоте), но не все линии передачи коаксиальны.Одиночная дорожка на печатной плате и заземляющая пластина образуют линию передачи, как и кабели витой пары и кабель «фигура-8», также известный как «застежка-молния». Большинство из них не взаимодействуют на звуковых частотах, кроме их собственной емкости. На более высоких частотах все может быть по-другому, как обсуждается ниже.


1 — Импеданс

Радиочастотный коаксиальный кабель всегда имеет заданное сопротивление, чаще всего 50 или 75 Ом. Коаксиальный кабель 50 Ом в значительной степени является стандартом для радиопередатчиков и приемников, лабораторного оборудования (например, почти все осциллографы оснащены разъемами BNC 50 Ом).Коаксиальный кабель 50 Ом соответствует сопротивлению четвертьволновой «монопольной» (1/4 волновой «штыревой» или заземленной) антенны. Использование коаксиального кабеля 50 Ом указывается везде, где требуется передача энергии, поэтому большинство систем радио- и телевещания будут иметь сопротивление 50 Ом, как и ретрансляторы мобильных (сотовых) телефонов, CB и радиолюбители, Wi-Fi и т. Д.

Коаксиальный кабель

75 Ом используется для несимметричных подключений телевизионных антенн, систем приема спутникового телевидения, кабельного телевидения, широкополосного (кабельного) Интернета, видео и цифрового звука S / PDIF. 75 Ом также является разумным соответствием импедансу 1/2 волновой дипольной антенны (~ 70 Ом), которая используется для многих телевизионных антенн.Трансформатор (балун) необходим для согласования коаксиального кабеля с полуволновой дипольной антенной, так как они имеют номинальное сопротивление 300 Ом (фактически около 280 Ом). Коаксиальный кабель 75 Ом обычно имеет несколько меньшие потери, чем кабель 50 Ом на более высоких радиочастотах.

В отличие от кабеля, используемого для сети или другой передачи энергии, полное сопротивление коаксиального кабеля не зависит от его длины. Коаксиальный кабель 50 Ом имеет полное сопротивление 50 Ом, независимо от того, длина его — один метр или один километр. Это не означает, что нет никаких потерь, и большинство кабелей рассчитаны на их затухание в дБ на единицу длины.Это зависит от частоты, и все кабели демонстрируют более высокие потери при увеличении частоты. Точно так же влияет на обработку мощности, поэтому максимальная мощность, которая может быть передана, уменьшается с увеличением частоты.

Не ожидайте, что сможете измерить импеданс с помощью мультиметра или аналогичного устройства, потому что импеданс кабеля представляет собой сложную смесь, в первую очередь, емкости и индуктивности, при этом сопротивление (измеренное омметром) оказывает почти незначительное влияние. Конечно, это не значит, что сопротивление не имеет значения, потому что оно имеет значение.Вот почему во многих коаксиальных кабелях 75 Ом в качестве центрального проводника используется стальной сердечник с медным покрытием. Сталь дешевая, но имеет высокое сопротивление, а скин-эффект означает, что ВЧ-сигнал будет проходить только во внешнем слое, который является медью для улучшения проводимости.

Характеристический импеданс кабеля определяется рядом взаимозависимых факторов, включая …

  1. наружный диаметр внутреннего проводника
  2. Внутренний диаметр внешнего проводника (экрана)
  3. диэлектрическая проницаемость (относительная диэлектрическая проницаемость) изоляции между внутренним и внешним проводниками
  4. Емкость на единицу длины (определяется пунктами 1-3 выше)
  5. индуктивность на единицу длины (также определяется пунктами 1-3 выше)

Если известны два последних фактора, характеристический импеданс (Z 0 ) кабеля можно рассчитать с помощью…

Z 0 = √ (L / C) Ом

Где …
L = индуктивность в Генри
C = емкость в Фарадах

В качестве примера, если у вас есть кабель, который измеряет 100 пФ / метр, он должен иметь индуктивность 250 нГн / метр, если он рассчитан на 50 Ом. Это легко проверить, переставив формулу или используя эти два значения в формуле, как показано. Если вы это сделаете, импеданс кабеля составит 50 Ом. Вы также обнаружите, что изменение длины (и, следовательно, пропорциональной емкости и индуктивности) не влияет на результат — импеданс остается прежним.100 метров того же кабеля будут иметь емкость 10 нФ и индуктивность 25 мкГн, но полное сопротивление по-прежнему будет 50 Ом.

Также стоит отметить, что приведенная выше формула также работает с кабелями витой пары (которые используются для сетей) и даже с параллельными конструкциями, такими как «фигура 8» или «застежка-молния», обычно используемые для подключения громкоговорителей к усилителям. Не то чтобы нам нужно заботиться о характеристическом импедансе любого аудиокабеля, потому что длина кабеля обычно составляет лишь небольшую часть длины волны на самой высокой интересующей частоте — 20 кГц.

Обратите внимание, что, как показано здесь, кабель имеет емкость и индуктивность, поэтому это настроенная цепь. Чтобы настроенная схема не превратилась в Проблема, необходимо, чтобы сопротивление, по крайней мере, на одном конце кабеля (желательно на обоих) соответствовало характеристическому сопротивлению кабеля. Емкость и индуктивность равны распределены по длине кабеля.

Чтобы уменьшить характеристическое сопротивление любого кабеля, необходимо уменьшить индуктивность и увеличить емкость на единицу длины кабеля.Увеличение импеданса, естественно, требует противоположного — большей индуктивности и меньшей емкости. Кабели с очень низким импедансом могут вызвать нестабильность аудиоусилителя из-за высокой емкости, если они не имеют надлежащего терминирования (например, путем добавления сети Zobel на дальний конец).

Сопротивление кабеля также можно рассчитать, если известны соответствующие диаметры внутреннего и внешнего проводников и диэлектрическая проницаемость (также называемая относительной диэлектрической проницаемостью) изолятора вокруг центрального проводника.

Z 0 = 138 × log (D / d) / √ε r Ом

Где …
ε r = Относительная диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая проницаемость) диэлектрика
D = Внутренний диаметр внешнего проводника
d = Внешний диаметр внутреннего проводника

Диэлектрический материал используется для физического разделения внутреннего проводника и экрана. Используемый материал должен иметь стабильные электрические характеристики (диэлектрическую проницаемость и коэффициент рассеяния) в широком диапазоне частот.Чаще всего используются полиэтилен (PE), полипропилен (PP), фторированный этиленпропилен (FEP) и политетрафторэтилен (PTFE, также известный как тефлон). Полиэтилен и полипропилен широко используются в приложениях, требующих более низкой стоимости, мощности и температурного диапазона (полиэтилен 85 ° C, полипропилен 105 ° C). FEP и PTFE предназначены для применений с высокой мощностью и температурным диапазоном (200 ° C) и обладают гораздо большей устойчивостью к факторам окружающей среды. Однако они также стоят намного дороже.

Материалы могут использоваться в их естественной (твердой) форме или в них могут быть введены пузырьки газа для создания пены или ячеистой структуры.Это снижает как диэлектрическую проницаемость, так и диэлектрические потери. В некоторых жестких или полужестких «кабелях» (предназначенных только для стационарных установок) используются диски из изоляционного материала, расположенные через определенные промежутки, поэтому диэлектрик преимущественно состоит из воздуха, что еще больше снижает потери.

Материал Относительная диэлектрическая проницаемость (ε r )
Вакуум 1 (по определению)
Воздух (на уровне моря.25 ° С) 1.00059
PTFE (тефлон) 2,1
Полиэтилен 2,25
Полиимид (каптон) 3,4
Полипропилен 2,2–2,36
Полистирол 2,4–2,7
Поливинилхлорид (ПВХ) 3,18
полиэтилентерефталат (ПЭТ, майлар) 3,1
Таблица 1 — Относительная диэлектрическая проницаемость некоторых образцов диэлектрических материалов

Некоторые из перечисленных выше материалов могут отсутствовать в самом кабеле.Однако, если вам когда-либо понадобится соединить коаксиальный кабель, который используется на радиочастотах, имейте в виду, что «обычная» изоляционная лента из ПВХ или каптоновая лента имеют более высокую диэлектрическую проницаемость, чем обычно используемые изоляционные материалы. Это может вызвать разрыв импеданса в месте соединения. Более стабильные результаты обычно достигаются при использовании специального кабельного соединителя или вилки и розетки с таким же импедансом, что и кабель.

Коаксиальный кабель с удельным сопротивлением определяется соотношением размеров, а не абсолютными значениями.Коаксиальный кабель 50 Ом может иметь диаметр от 2,5 мм до 50 мм (или больше). При соблюдении размерных соотношений сохраняется и полное сопротивление кабеля. Например, при диэлектрической проницаемости 2 коаксиальный кабель 50 Ом имеет отношение внешнего диаметра к внутреннему 3,3: 1 — не имеет значения, указаны ли размеры в миллиметрах, сантиметрах или дюймах, вы все равно получите тот же результат. При заданном импедансе соотношение размеров изменяется только в том случае, если диэлектрическая проницаемость отличается.

Излишне говорить, что в Интернете имеется огромное количество информации. Сюда входят калькуляторы импеданса, емкости и индуктивности, а также многие другие инструменты, которые можно использовать для определения характеристик данного кабеля. Однако единственная информация, которую вы почти наверняка не сможете найти, — это относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, и это важно, прежде чем вы сможете рассчитать импеданс или что-то еще. Однако вы можете сделать обоснованное предположение, потому что большинство из них будет где-то между 2 и 3 (см. Таблицу 1).Если материал «вспенен» (в него впрыскиваются пузырьки воздуха), относительная диэлектрическая проницаемость будет снижена, но может быть практически невозможно узнать фактическое значение. Если вы можете точно измерить размеры, вы можете рассчитать диэлектрическую проницаемость, предполагая, что вам известно полное сопротивление кабеля (обычно оно напечатано на внешней оболочке или оболочке).

Один онлайн-калькулятор, который, кажется, работает хорошо и дает ожидаемые результаты, — это калькулятор импеданса коаксиального кабеля. Есть бесчисленное множество других, но мне больше нравится этот, потому что он предоставляет все, что вам нужно, с простым в использовании интерфейсом.

(Примечание: между ESP и Pasternack нет никакой связи, и ссылка предоставляется исключительно в качестве услуги для читателей.)

2 — Коэффициент скорости

Что-то, что заставляет неопытных по-настоящему задуматься об общей работоспособности электроники в целом, — это коэффициент скорости кабеля — показатель того, насколько кабель замедляет электромагнитную волну, распространяющуюся в кабеле. Иногда его называют «скоростью распространения» или чем-то подобным, и обычно он выражается либо в процентах, либо в десятичной дроби.Кабель с коэффициентом скорости 0,75 или 75% означает, что сигнал распространяется со скоростью 0,75 раза превышающей скорость света (в вакууме), номинально 3 x 10 9 10 27 8 9 10 28 метров в секунду (299 792 458 метров в секунду, если вы хотите быть точным. ). В нашем примере сигнал будет распространяться только со скоростью 2,25 x 10 8 метров в секунду — значительное снижение.

Это означает, что для прохождения сигнала по 1 метру кабеля потребуется 5,6 нс, но для того же сигнала в вакууме потребуется всего 3,3 нс.Звучит не так уж и много, но фактор скорости (VF) кабеля имеет решающее значение для очень высоких радиочастот, и его следует учитывать при проектировании некоторых типов антенн (например, фазированных решеток). В основном это, конечно, не проблема для аудио, но это все еще может быть проблемой для очень длинных линий (от нескольких километров до многих тысяч километров), которые используются в ранней телефонии. До того, как оптоволоконный кабель стал стандартом для всех заграничных вызовов, использовались подводные кабели, и на них влиял коэффициент скорости кабелей.

Если сигнал должен идти из Сиднея (Австралия) в Лондон (Англия), например, это расстояние 16 983 км (по прямой). Задержка составляет 75,5 мс в кабеле с VF 0,75, но составляет всего 56 мс при скорости света. Ничто из этого не звучит очень сильно, но если телефонные системы не подключены должным образом (на основе характеристического импеданса кабелей, в том числе от АТС («центрального офиса») до абонента, то вы получите эффекты эха или реверберации, которые могут вызвать общение затруднено.Обратите внимание, что не вся задержка происходит из-за задержек в кабеле — всегда есть некоторая задержка (задержка) в процессах аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования АЦП и ЦАП, известных под общим названием CODEC (кодер-декодер). Все это приводит к задержкам, как и коммутационное оборудование.

Фактор скорости в основном зависит от относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика кабеля, но некоторые другие факторы также могут иметь влияние. На заре телевидения было распространено использование сбалансированных «двухпроводных» (или, альтернативно, «лестничных» или «открытых проводов») между антенной и приемником.Используемый общий импеданс составлял 300 Ом, и из-за относительно большого расстояния между проводниками эти кабели имели коэффициент скорости до 0,95 (95%).

Каким бы маловероятным это могло показаться, в старых осциллографах высокого класса часто использовался коаксиальный кабель в качестве линии задержки, свернутый где-то в корпусе. Идея заключалась в том, что сигнал будет подаваться непосредственно в схемы запуска, а его версия с небольшой задержкой (через кабель) затем обрабатываться для отображения формы сигнала. Это компенсировало короткую задержку, присущую схеме триггера, и обеспечивало очень чистую трассу без появления артефактов запуска — чаще всего очевидного сбоя в начале отображаемой трассы.По сей день коаксиальные линии задержки работают во многих средах — от базовых станций сотовых телефонов до бортовых систем радиоэлектронной борьбы.


3 — Коаксиальные разъемы

Это действительно банка с червями. Разных разъемов так много, что сложно понять, с чего начать. Первым решением всегда будет физическая форма разъема, и он обычно должен сопрягаться с существующим разъемом на оборудовании. Было бы бессмысленно пытаться использовать стандартный 1/4 дюйма (6.35мм) телефонный штекер для осциллографа. Никаких предложений по этому поводу не предлагается, просто потому, что это почти всегда зависит от приложения и оборудования, к которому вы должны подключиться.

Некоторые разъемы доступны только с одним сопротивлением — 50 Ом или 75 Ом. Часто важно использовать именно тот тип кабеля, для которого предназначен разъем — например, вы не можете использовать кабель с многожильным внутренним проводом с F-разъемом (который используется для большинства современных телевизионных установок, кабельного / спутникового телевидения). ТВ, кабельный интернет и т. Д.). Эти разъемы обеспечивают только внешнюю оболочку — центральный провод просто вставляется в корпус разъема и образует штырь вилки. Эти разъемы предназначены для использования с кабелем RG-6 / U или RG-59 / U — обратите внимание, что могут быть разные версии для каждого типа кабеля, поскольку внешние диаметры кабеля часто различаются. Также могут быть несколько вариантов этих кабелей одинакового размера. См. Комментарии выше относительно обозначений коаксиальных кабелей — они не всегда надежны.

Характеристический импеданс соединителя определяется размерами внутреннего и внешнего проводников, а также типом диэлектрика, используемого для поддержки центрального штифта или гнезда. Другими словами, импеданс рассчитывается точно так же, как и для кабеля. Упомянутый выше F-разъем является примером, и он разработан для максимально точного сохранения размеров кабеля. Это на удивление важно — если импеданс разъема неправильный, это вызывает разрыв, который влияет на сигнал, создавая отражения.Каждый раз, когда сопротивление изменяется, часть входящего сигнала отражается обратно к источнику, и это снижает уровень, достигающий оборудования.

Из-за этого часто требуется удивительное количество навыков, необходимых для подключения кабелей к разъемам, поскольку нарушение целостности приводит к проблемам и потере сигнала. Некоторые разъемы намного проще, чем другие, а для некоторых требуются специальные инструменты или выход из строя почти гарантирован. Инструменты часто бывают довольно дорогими, поэтому только те, кто работает с разъемами на регулярной основе, могут оправдать затраты.

Существует огромное количество различных типов разъемов, предназначенных для коаксиального кабеля. Все основные типы имеют тщательно контролируемый импеданс (в основном 50 или 75 Ом), а некоторые доступны с любым импедансом. Разъемы BNC являются хорошим примером — они доступны как с сопротивлением 50, так и с сопротивлением 75 Ом. Многие из других рассчитаны на один импеданс и недоступны с альтернативой.

Несколько общих примеров включают …

  • Разъем Беллинга-Ли, также называемый IEC 169-2 или «PAL», используется в Европе и Австралии для прокладки кабелей антенн для домашнего телевидения и FM-радио.75 Ом (полу-устаревшее)
  • Разъем BNC (байонет Neill-Concelman), 50 или 75 Ом
  • DIN 1.0 / 2.3 (DIN 47297), миниатюрный коаксиальный разъем 50 и 75 Ом, используемый в оборудовании для передачи данных и телекоммуникаций
  • DIN 1.6 / 5.6 (DIN 47295), разъем 75 Ом, используется в оборудовании для передачи данных и телекоммуникаций
  • F-коннектор, используемый для бытовых телевизионных установок, кабельного ТВ и бытовых спутниковых конверторов (75 Ом). Также используется для кабельного широкополосного доступа в Интернет
  • Разъем Motorola, стандартный антенный разъем AM / FM, используемый для автомобильных радиоприемников
  • Разъем N (он же Type-N) (Neill), 50 Ом
  • Соединитель TNC (с резьбой Neill-Concelman)
  • SMA (сверхминиатюрная версия A) — винтовая муфта, 50 или 75 Ом
  • SMB (Сверхминиатюрная версия B) — меньше, чем SMA.50 или 75 Ом
  • SMC (Сверхминиатюрная версия C) — резьбовой интерфейс # 10-32 UNF. 50 или 75 Ом
  • RCA («фонокорректор») штекер и гнездо — неопределенный импеданс ( Not 75 Ом ! Большинство из них даже не близки, и они тоже не 50 Ом).
Разъем RCA указан выше только , потому что он много лет использовался для видеокабелей (композитных и RGB), которые предназначены для 75 Ом. К сожалению, разъемы RCA далеки от 75 Ом, а для обычных типов почти невозможно определить их импеданс, потому что размеры изменяются по длине соединителя.Есть некоторые разъемы RCA, которые заявляют, что они «настоящие» 75 Ом, но для большинства это может быть довольно оптимистичным.

Исходя из размеров (внешний экран 8,06 мм, внутренний штифт 3,12 мм) и с учетом воздушного диэлектрика, полное сопротивление составляет около 56 Ом. Если ПВХ или аналогичный диэлектрик , что снижает сопротивление примерно до 32 Ом. В домашних условиях разъемы RCA обычно работают нормально, но только потому, что кабели, как правило, довольно короткие. по сравнению с длиной волны самых высоких частот, встречающихся в видеосигнале.Поскольку короткий кабель не является линией передачи, согласование импеданса не выполняется. особенно критично.

Этот список не является исчерпывающим и был отсортирован таким образом, что показаны только наиболее распространенные разъемы. Их гораздо больше, некоторые из которых ушли в безвестность, а другие используются только для очень конкретных целей (например, для военного или аэрокосмического оборудования). Все перечисленные разъемы (кроме RCA) в первую очередь предназначены для радиочастотных приложений, но, естественно, все они работают от постоянного тока и выше.Общее использование звуковых частот (как правило) ограничено только двумя из перечисленных — BNC и RCA. Не считая разъемов, используемых для домашнего ТВ (антенны и видео, которых миллионы), BNC является одним из самых популярных разъемов всех времен.

Почти каждый осциллограф, выпущенный с начала 1960-х годов, использует гнезда BNC на передней панели для всех входов (вертикального, горизонтального и синхронного). В результате увеличения количества разъемов BNC на осциллографах, другое испытательное оборудование также имеет входы и выходы BNC, поэтому теперь почти все качественные лабораторные инструменты будут иметь разъемы BNC как часть прибора.Если необходимы другие разъемы, обычно предоставляют адаптеры для сопряжения с другим оборудованием.

Разъемы

BNC также широко используются для телекоммуникаций, и они также использовались для ранних компьютерных сетевых систем (ARCNET — это то, с чем я был хорошо знаком много лет назад, и он сохранился до наших дней). Хотя кабель имеет импеданс 93 Ом (RG-62U), использовались стандартные разъемы BNC 50 Ом. Несмотря на то, что это значительное несоответствие импеданса, кабели ARCNET все еще могут быть проложены на расстоянии более 600 метров от активного концентратора до конечного узла по сравнению с ~ 180 метрами для так называемого «тонкого Ethernet», известного как 10BASE2, с использованием коаксиального кабеля RG-58.Здесь также использовались разъемы BNC, как и в других сетевых схемах на основе коаксиального кабеля. Штепсельная вилка кабеля (кабеля) и гнездовая розетка для монтажа на шасси показаны ниже.


Рисунок 2 — Штекерный (слева) и женский (справа) разъемы BNC

Должно быть очевидно, что с таким количеством различных систем, использующих разъемы BNC, их репутация в плане надежности не имеет себе равных. Единственный случай, когда у кого-то будут проблемы, — это если разъемы исключительно низкого качества поступают из Азии и / или кабели плохо заделаны.Плохое обжимание (часто из-за использования неправильного обжимного инструмента) и, как правило, некачественное изготовление вызовут проблемы, но удивительно, насколько хорошо работают даже дешевые разъемы … при условии, конечно, что вы не ожидаете хорошей производительности до нескольких ГГц.

Также очевидно, что мне очень нравятся разъемы BNC. Настолько, что даже мой аудиовход (к усилителю и акустической системе) и выход (от FM-тюнера или проигрывателя компакт-дисков) имеют BNC, как и все мои тестовые инструменты и различные мастерские предусилители.Используются некоторые адаптеры, но в большинстве случаев я почти во всем полагаюсь на провода BNC. Большинство из них имеют BNC на одном конце и зажимы типа «крокодил» на другом с подходящими гибкими поводками. Большинство выводов — это RG-174U, красивый тонкий кабель (диаметром 2,5 мм) с емкостью около 100 пФ / метр. Не рекомендуется использовать выводы этого типа с осциллографом, потому что они будут влиять на форму сигнала гораздо больше, чем пробник осциллографа x10.


4 — Согласование импеданса и длины волны

Это удивительно сложная тема, и хотя в этом разделе довольно много информации, она упрощена, насколько это возможно, чтобы сделать ее понятной.Если это предмет, который вам действительно нужно полностью понять, тогда вы в идеале получите несколько хороших книг, в которых подробно и (надеюсь) точно описаны детали. Хотя в сети много полезной информации, есть еще много вводящей в заблуждение или неверной информации. Когда вы только начинаете, может быть очень трудно понять, что есть что.

В отличие от низкочастотных цепей, которые обычно используют низкие выходные сопротивления и высокие (или сравнительно высокие) сопротивления нагрузки, импедансы РЧ должны быть согласованы.Это также может стать необходимым даже для аудио, но только если кабели имеют значительную длину — обычно несколько километров. Чаще всего эти условия встречаются в телефонной системе.

В случае RF не только кабели образуют линию передачи — разъемы в значительной степени являются частью общей схемы, как и любое соединение кабеля или другой переход от одной среды к другой. Таким образом, импеданс каждой части должен быть тщательно спроектирован в соответствии с используемым кабелем.Это причина того, что в предыдущем разделе так много информации о разъемах. Игнорируйте эти важные компоненты на свой страх и риск и помните, что суставы (и даже изгибы с небольшим радиусом) требуют не меньшего внимания.

При работе с линиями передачи почти всегда необходимо знать длину волны. Есть некоторые, казалось бы, очень странные (но вполне разумные после того, как их поняли) вещи, которые происходят с высокими частотами, и вам часто нужно знать длину волны, чтобы иметь возможность понять результаты измерений.С низкими частотами (такими как аудио) это почти никогда не проблема. Учтите, что длина волны сигнала 20 кГц составляет 15 км для сигнала, распространяющегося в вакууме — это еще больше в линии передачи (витая пара или коаксиальный кабель). Увеличьте частоту до 100 МГц, и она снизится до 3 метров. Длину волны легко вычислить …

λ = v / f

Где …
λ = длина волны (метры)
v = скорость распространения (метры / секунда)
f = частота (Гц)

В оставшейся части этого раздела мы примем коаксиальный импеданс 50 Ом, коэффициент скорости 0.75 (75%), а частота 100 МГц. Все, что описано ниже, довольно легко пересчитать для любой частоты, и нужны только базовые математические операции (и научный калькулятор).

Таким образом, при коэффициенте скорости 0,75 длина волны 100 МГц в коаксиальной линии передачи составляет 2,25 метра (используя приведенную выше формулу). Если у нас есть источник с частотой 100 МГц и подать его на коаксиальный кабель длиной 2,25 метра, сигнал на дальнем конце кабеля без оконечной нагрузки будет отражаться обратно к источнику.Это отражение будет синфазным с подаваемым сигналом, и кабель окажется разомкнутым. То же самое произойдет, если длина кабеля будет уменьшена ровно на 1/2 (1,125 метра).

Все становится интересно (мягко говоря), если этот самый кабель имеет длину чуть больше 560 мм — это 1/4 длины волны (часто называют «шлейфом»). Когда сигнал 100 МГц подается на один конец, неподключенный кабель выглядит как короткое замыкание! Сигнал отражается от открытого конца, но теперь сдвинут по фазе на 180 °.Отражение вызывает погашение сигнала, и источник (например, передатчик) «увидит» короткое замыкание и, вероятно, будет поврежден. Если 560-миллиметровый открытый шлейф подключен к приемной антенне, он отфильтрует (удалит) любой сигнал на частоте 100 МГц, пропуская соседние частоты с небольшим уменьшением. Все это очень сильно зависит от частоты, и все кратные 1/4 длины волны будут затронуты по-разному, в зависимости от согласования.

При использовании коаксиального кабеля хорошего качества с низкими потерями добротность этой 1/4 волновой ловушки настолько высока, что полоса пропускания может составлять всего 100 кГц, хотя ожидать лучше, чем 1 МГц, вероятно, неразумно.Это то место, где сопротивление постоянного тока центрального проводника и экрана существенно влияет на производительность. Все сопротивление кабеля и диэлектрические потери появляются последовательно с настроенной схемой коаксиального кабеля, влияя на глубину прорези. Кроме того, имейте в виду, что сигнал также будет эффективно закорочен на частотах 300, 500, 700 МГц и т.д. .

Все станет еще интереснее, если та же самая длина коаксиального кабеля 560 мм теперь закорочена на одном конце.Это будет похоже на короткое замыкание на постоянном токе (как и ожидалось), но он начинает показывать значительный импеданс на частоте чуть более 2 МГц. На частоте 100 МГц (1/4 волны) теперь это разомкнутая цепь , показывающая очень высокий импеданс — не совсем бесконечный, но приближающийся. Тогда на кривой импеданса будет серия пиков и нулей, при этом кабель будет выглядеть разомкнутым на тех же частотах, что и выше (300 МГц, 500 МГц, 700 МГц и т. Д.). Этот тип ловушки 1/4 волны действует как короткое замыкание на частотах 200 МГц, 400 МГц, 600 МГц и т. Д.


Рисунок 3 — Передача сигнала 1/4 волновым шлейфом

В приведенном выше примере вы можете увидеть характеристики передачи для 1/4 волнового шлейфа с закороченным (красный) и разомкнутым (зеленый) дальним концом. Кривые показывают относительный импеданс источника в кабеле. Кабель имеет задержку 2,5 нс, что составляет 1/4 длины волны на частоте 100 МГц. Если мы воспользуемся тем же кабелем, о котором говорилось выше (с коэффициентом скорости 0,75), то длина 1/4 волнового шлейфа фактически будет 562,5 мм (приблизительно 560 мм).Это сбивает с толку и вызывает затруднения, когда вы впервые сталкиваетесь с этим, потому что кажется, что это противоречит всей логике, но все это совершенно разумно, если вы понимаете, как это работает.

Начиная с частоты чуть более 200 кГц, кабель с закороченным дальним концом (красная кривая) выглядит как индуктор. Его импеданс увеличивается с увеличением частоты, пока он не станет разомкнутой цепью на частоте 100 МГц. Затем импеданс начинает падать и становится емкостным (падает с увеличением частоты). На частоте 200 МГц кабель представляет собой 1/2 волновой шлейф, и он представляет собой короткое замыкание на источник сигнала.Этот процесс повторяется при дальнейшем увеличении частоты.

Как может стать очевидным, коаксиальный кабель может использоваться не только для передачи сигнала из одного места в другое. Однако, как только кабель теряет свое характеристическое сопротивление, он практически исчезает. Обсуждаемый выше 1/4 волновой шлейф просто становится почти идеальным проводником, когда сопротивление нагрузки и сопротивление кабеля одинаковы. Проблемы (и, по-видимому, странное поведение) возникают только при несовпадении импедансов.

Из этого можно сделать вывод, что согласование импеданса имеет решающее значение, но очень важно понимать, что эти эффекты не должны проявляться до тех пор, пока длина кабеля не станет «значительной» по сравнению с длиной волны. «Эмпирическое правило», которое может быть применено здесь, заключается в том, что значимость означает порядок величины — для примера, показанного выше, эффекты становятся заметными на 10 МГц — 1/10-й частоты, с которой мы работаем.

Большинство людей, работающих со звуком, никогда не испытают ни одного из описанных явлений, потому что кабели, необходимые для экспериментов, просто слишком длинные, если вы ограничены звуковым диапазоном.Даже если вы можете сгенерировать сигнал 1 МГц (и почему-то считаете его « звуком »), вы все равно смотрите на 1/4-волновой кабель длиной около 56 метров, поэтому проверить нелегко, если вы этого не сделаете. иметь возможность генерировать (и измерять) высокочастотные сигналы. При 100 кГц вам понадобится более 500 м (1/2 километра) кабеля. Громоздко и мягко говоря дорого.

На любой частоте ниже 10 МГц длина используемого здесь коаксиального кабеля классифицируется как электрически «короткая», потому что длина линии намного меньше длины волны.Импеданс источника почти полностью зависит от импеданса нагрузки на дальнем конце кабеля. Отсюда следует, что для аудио (и даже намного выше) это «короткая» линия, и она никогда не ведет себя как линия передачи — это просто кабель с сопротивлением, емкостью и индуктивностью. Кусок проволоки!

Если длина кабеля составляет несколько длин волн, это электрически «длинная» линия. Нагрузка, которую видит источник, теперь зависит в первую очередь от кабеля. При условии, что полное сопротивление нагрузки равно характеристическому сопротивлению кабеля (например,грамм. 50Ω) источник видит только импеданс кабеля. В бесконечно длинной линии передачи полное сопротивление источника зависит исключительно от кабеля. Это связано с тем, что исходному сигналу потребуется бесконечное количество времени, чтобы достичь конца кабеля, поэтому нагрузка не имеет значения.

В реальном мире часто бывает трудно гарантировать, что радиочастотная нагрузка (например, антенна) имеет точно правильный импеданс. Теперь мы знаем, что если нагрузка не точно равна импедансу кабеля, будут отражения, и их легко измерить с помощью довольно простых измерительных приборов.Наиболее распространенным из них является измеритель КСВН (иногда называемый КСВ). VSWR означает «коэффициент стоячей волны по напряжению», и это хороший показатель несоответствия импеданса между кабелем и нагрузкой. Если оба импеданса равны, КСВН равен 1: 1 (единица) — это идеальный случай.

КСВН = (1 + Γ) / (1 — Γ) или …
КСВН = Vr / Vf

Где …
КСВН = коэффициент стоячей волны по напряжению
Γ = коэффициент отражения (гамма) — (√ Отраженная мощность / вход Мощность)
Vr = комплексное значение отраженного напряжения
Vf = комплексное значение прямого напряжения

КСВ

по сути является мерой того, какая часть передаваемой мощности отражается от дальнего конца линии передачи — в нашем случае коаксиального кабеля.Если мы подаем 10 Вт на кабель и нагрузку (обычно на антенну) и 2,5 Вт отражаются из-за несоответствия импеданса, измеренный КСВ составляет 3: 1 (или всего 3). В этом случае гамма (Γ) равна 0,5, как показано в примечаниях к формуле.


Рисунок 4 — Напряжение, измеренное вдоль линии передачи

Из приведенного выше вы можете видеть, что напряжение изменяется от максимального до минимального по длине линии. Это коэффициент стоячей волны по напряжению, и для вышеупомянутого кабеля 50 Ом был подключен резистор 100 Ом (представляющий нагрузку — обычно антенну).Это обеспечивает КСВ 2: 1 из-за несоответствия. Измерители КСВН спроектированы таким образом, чтобы соответствовать импедансу системы, которую они будут использовать для тестирования, и, поскольку большинство передатчиков используют сопротивление 50 Ом, используются и измерители. Естественно, для систем с сопротивлением 75 Ом необходимо использовать измеритель КСВН на 75 Ом.

Во многих случаях КСВН будет определяться другой мерой — обратными потерями, выраженными в дБ. КСВН 3: 1 эквивалентны обратным потерям 6 дБ. Идеальные возвратные потери (RL) равны бесконечности, что указывает на нулевые потери и полное равное полное сопротивление.Для радиочастотных систем нереально ожидать уровня выше 30 дБ, что означает КСВН 1,065: 1 и коэффициент отражения 0,032. В сети есть несколько полезных преобразователей — один из них, который я использовал в этой статье, — это VSWR для преобразования обратных потерь.

RL = 10 × log (P1 / P2) или …
RL = 20 × log (V1 / V2)

Где …
RL = обратные потери
P1 = прямая (входная) мощность
P2 = обратная (отраженная) мощность
V1 = максимальное напряжение
V2 = минимальное напряжение

Обратные потери всегда используются в телекоммуникационных системах, а не КСВН, и измеряются с помощью моста обратных потерь.Пример моста с обратными потерями показан в AN-010 — 2-4 Wire Converter / Hybrids на сайте ESP. Это особенно относится к телекоммуникационным системам, где возвратные потери являются мерой согласования импеданса в течение многих лет (КСВН не используется). Обратите внимание, что возвратный убыток всегда должен быть выражен положительным значением, хотя в некоторых случаях вы можете увидеть его (неправильно) выраженным как отрицательное значение.

Интересно увидеть длину коаксиального кабеля вместе с сигнальной волной, и это показано ниже.Показан только один цикл, имеющий три узла (точки нулевого напряжения) и две пучности (точки пикового напряжения). Если в узле происходит короткое замыкание, оно «невидимо» для источника, который видит обрыв цепи. И наоборот, если узел открыт, он будет восприниматься источником как короткий . Это, казалось бы, странное поведение может быть неожиданным, но оно случается, нравится вам это или нет. Конечно, волна не является статическим объектом, как показано на рисунке. От источника он изменяется от нуля, через положительный пик, обратно до нуля, затем отрицательный пик, повторяющийся бесконечно.


Рисунок 5 — Коаксиальный кабель и форма сигнала

Анузел разомкнутой цепи выглядит как короткое замыкание на источник, и, естественно, если он закорочен, он выглядит как разомкнутая цепь. Эти условия могут существовать только на частотах, где длина кабеля является точным кратным (или суб-кратным, т. Е. 1/4, 1/2, 3/4) длины волны, поэтому условия короткого замыкания по сравнению с открытыми применимы только при определенные частоты. На других частотах кабель представляет собой сложный импеданс, создающий настроенную цепь, но поскольку он резонирует только на очень определенных частотах, определяемых его длиной, другие близлежащие частоты относительно не затрагиваются.

Все это может быть довольно трудным для понимания, и его нелегко объяснить простыми словами. Однако (и если повезет) объяснения здесь будут полезны для вашего понимания. Не волнуйтесь, если это не имеет смысла, потому что мы все-таки говорим о RF.


5 — Проблемы с реактивным сопротивлением кабеля

При условии, что вы используете достаточно хорошо согласованные импедансы с коаксиальным кабелем, вы, как правило, получите довольно хорошие результаты с ВЧ-приложениями. Однако согласование импеданса (почти) никогда не используется со звуком, и это может привести к некоторому явно странному поведению в некоторых схемах.

Из приведенной выше информации становится (или должно быть) совершенно очевидно, что коаксиальный кабель — это не просто «кусок экранированного провода», а нечто гораздо более сложное. Любой, кто просматривал различные проекты ESP, заметил, что I всегда включает в себя резистор 100 Ом на выходе любого предусилителя или другой схемы, которая может быть подключена к другому оборудованию с помощью кабеля. Его можно рассматривать как «стопорный» резистор, поскольку он предотвращает взаимодействие выходной цепи с потенциально очень низким импедансом на определенных частотах, определяемых характеристиками подключенного кабеля.

Поскольку кабель между частями оборудования почти всегда будет экранированным, это означает, что он имеет емкость и индуктивность и, следовательно, представляет собой резонансный контур. Что еще более важно, это линия передачи высоких частот. Реактивное сопротивление кабеля не создает проблем в звуковом диапазоне, но действительно вызывает проблемы в полосе пропускания операционного усилителя (как интегрированного, так и дискретного). Кабель вполне способен вызывать колебания операционного усилителя, часто с частотой, выходящей за пределы полосы пропускания многих бюджетных осциллографов.Это означает, что даже если это произойдет, вы, вероятно, даже не сможете увидеть это в прицеле.

Индуктивность коаксиального кабеля (для аудиоприложений) почти никогда не проблема. Однако емкость часто находится в диапазоне, в котором операционные усилители (и даже эмиттерные повторители) подвержены наибольшему потенциалу колебаний. Мало активных цепей, таких как емкостные нагрузки, и наиболее критический диапазон составляет от 500 пФ до 10 нФ или около того. Это , ровно — диапазон емкости, который обычные экранированные кабели и / или «истинный» коаксиальный кабель будут представлять для схемы управления.Очень короткие отрезки (например, используемые для внутренней проводки) обычно ниже критического диапазона, но « типичные » межкомпонентные соединения обычно измеряют от 500 пФ до нескольких нФ и будут вызывать проблемы, если выходной « стопорный » резистор не работает. использовал. Некоторые операционные усилители менее устойчивы, чем другие, и в таблице данных может (а может и не быть) указана реакция с емкостной нагрузкой. Немногие операционные усилители могут выдерживать емкостную нагрузку более ~ 200 пФ без «плохих» вещей (некоторые могут выдерживать гораздо меньше — например, LM833 может колебаться при емкостной нагрузке более 50 пФ).

Если операционный усилитель колеблется на некоторой предельной частоте, эффект часто слышен в виде гула или жужжания, он может вызывать слышимые искажения или не иметь слышимого эффекта — до тех пор, пока вы не воспользуетесь другим кабелем. Это совершенно непредсказуемо и никогда не бывает хорошо. Добавление последовательного выходного резистора достаточно, чтобы подавить влияние кабеля, изолировав выход операционного усилителя от внешнего резонансного контура с высокой добротностью, которым является кабель. Это может повлиять даже на простой эмиттерный повторитель, и это еще хуже, если на базу подается низкое сопротивление на высоких частотах.

Хотя для удобства я использую выходной резистор 100 Ом, в некоторых случаях резистор последовательного выхода можно уменьшить. Однако это редко необходимо, потому что большая часть другого аудиооборудования имеет импеданс не менее 10 кОм, а обычно и больше. Затухание, вызванное резистором 100 Ом, незначительно, и я никогда не видел, чтобы какой-либо операционный усилитель генерировал колебания с каким-либо кабелем при использовании резистора. Тем не менее, я видел, как многие дискретные усилители и усилители на базе операционных усилителей колеблются, если не использовать резистор — в некоторых случаях даже кабель длиной 1 метр может вызвать колебания.Ниже приведен пример из проекта 88 (выходной каскад левого канала). Выход обычно подключается к усилителю мощности (или, возможно, к электронному кроссоверу) через экранированный кабель, а R9L является выходным резистором.


Рисунок 6 — Последовательный резистор

на выходе операционного усилителя

Существуют и другие способы предотвращения любых проблем, связанных с колебаниями, вызванными коаксиальным кабелем, но большинство из них более дорогие, менее удобные или и то, и другое. Вы можете использовать сеть Zobel на дальнем конце — то есть оборудование, на которое подается сигнал.Я не знаю ни одного производителя аудиооборудования, которое включает сеть Zobel на входах, поэтому ее нужно было бы добавить (резистор 51 Ом и конденсатор 220 пФ, подключенные последовательно, подойдут). Помимо модификации оборудования, это не жизнеспособное решение, тем более что решение настолько дешевое и простое. В усилителях мощности обычно включают сеть Zobel 10 Ом / 100 нФ и ВЧ-дроссель (индуктор) из нескольких микрогенри на выходе усилителя, чтобы предотвратить проблемы, вызванные емкостью кабеля динамика.То же самое, что и , может быть сделано с с предусилителями, но резистор — гораздо более простой вариант, и он работает так же хорошо.

На протяжении многих лет многие люди спрашивали меня, зачем включен резистор 100 Ом, и теперь вы знаете причину.

В некоторых случаях вы можете обнаружить, что схема просто не звучит «правильно», со слышимыми артефактами или какой-либо другой проблемой, указывающей на наличие проблемы. В некоторых случаях вы можете прощупать пальцем (при условии, что, конечно, нет высокого напряжения), и вы можете обнаружить, что если вы поместите палец «туда», проблема исчезнет.Это почти всегда хороший индикатор того, что в цепи есть высокочастотные колебания, и ваш палец обеспечивает достаточную связь / развязку / демпфирование, чтобы остановить или уменьшить уровень колебаний. Обычно это означает, что вам нужно изменить дизайн платы, но в некоторых случаях вы можете включить последовательный выходной резистор и / или маломощный конденсатор в сеть обратной связи или просто использовать другой операционный усилитель. Некоторые операционные усилители слишком быстры для звука, а некоторые любят колебаться (конечно, на ВЧ) — я знаю, что LM833 иногда скорее колеблется, чем усиливается.


6 — Преобразование импеданса

Для преобразования импеданса требуется трансформатор, который также может потребоваться для преобразования из симметричного в несимметричный. Это необходимо, например, для полуволновой дипольной антенны, и необходимо преобразовать симметричный импеданс антенны 280 Ом (обычно предполагается 300 Ом) в несимметричный 75 Ом. Термин «балун» — это просто сокращение от сбалансированного и несимметричного, и они очень распространены в установках приемных антенн ТВ и ЧМ. В большинстве установок симметрирующий трансформатор будет использоваться для подключения симметричной антенны к несимметричному фидеру — коаксиальной линии передачи, ведущей к приемнику (или передатчику).

Поскольку частоты, используемые для ТВ и ЧМ, довольно высоки (более 80 МГц в настоящее время почти для всех систем), трансформатор довольно прост, и для приемных систем обычно используется всего несколько витков изолированного провода через ферритовый валик. Есть бесчисленное множество способов сделать балуны, и стоит выполнить поиск по изображениям, чтобы увидеть различные типы, которые можно изготовить или купить. Обычный ТВ-балун может использовать от 6 до 8 витков на стороне 300 Ом и ровно половину их числа для другой обмотки.Не все балуны изолируют, поэтому некоторые будут использовать одинарную катушку с ответвлениями (автотрансформатор), а не отдельные обмотки.

Балуны

также иногда используются в обратном направлении — для преобразования сбалансированной линии передачи в несимметричную нагрузку, но это менее распространено. Необходимая индуктивность очень мала — всего 10 мкГн обычно более чем достаточно для частот выше 50 МГц. Однако в этой статье нет намерения описывать конструкцию ВЧ трансформаторов или балунов — это только общее обсуждение.


Рисунок 7 — Балуны 75 Ом — 300 Ом

Выше показаны несколько более или менее типичных конструкций. Версия с одним автотрансформатором не является настоящим балуном, потому что и вход, и выход несимметричны. Однако, если он подключен к складчатой ​​дипольной антенне, у которой нет заземления в средней точке самого диполя, она все равно будет работать нормально. Однако большинство телевизионных и FM-антенн заземляют относительно центральной точки диполя, так как это обеспечивает некоторую защиту от ближайших ударов молнии.Однако, несмотря на схемы защиты, прямое попадание обычно уничтожает все независимо.

Существует старый миф, который гласит, что «молния никогда не ударяет в одно и то же место дважды» — в целом неверный, но может возникнуть просто потому, что одного и того же места больше нет!

Важно понимать, что многие радиочастотные схемы — это не только наука, но и искусство. Некоторые из самых маловероятных схем можно увидеть в радиочастотных установках, и очевидный простой акт преобразования импеданса может оказаться совсем не простым, если у вас есть передатчик мощностью 500 кВт.Кажущееся незначительным изменение сопротивления или импеданса может очень быстро превратиться в ваш худший кошмар, так как передатчик будет иметь выходное напряжение 5 кВ при 100 А для системы с сопротивлением 50 Ом. Это довольно пугающие цифры, и если линия передачи теряет только 10% входной мощности, она должна рассеивать 5 кВт — это много ватт!

С появлением цифрового телевидения мощность передатчика, как правило, ниже, чем в случае аналоговых передач, но они (в основном) работают на более высоких частотах.Однако в некоторых частях Австралии передатчики цифрового телевидения имеют эффективную излучаемую мощность (ERP) до 350 кВт. Эффективная излучаемая мощность — это мера фактической выходной мощности передатчика и усиления антенной системы. Подробное обсуждение этого выходит за рамки данной статьи.


7 — Коаксиальный кабель и аудио

Коаксиальные кабели широко используются в аудио, но их обычно называют «экранированными кабелями». Это просто потому, что характеристический импеданс обычно не контролируется и не имеет значения.Даже при коэффициенте скорости 0,66 длина волны на частоте 20 кГц составляет 9,9 км (да, километров). Это необычно в домашних условиях, где длина проводов обычно не превышает пары метров. Поскольку уже установлено, что любой коаксиальный кабель короче λ / 10 не действует как линия передачи, пока длина ваших сигнальных проводов меньше километра, вам не нужно беспокоиться о согласовании импеданса. Однако обратите внимание, что , а не , относится к кабелям для обработки видео!

Для аудио имеет значение только одно… емкость. Один из моих любимых кабелей для внутренней проводки (и измерительных проводов) — RG174 / U, гибкий коаксиальный кабель 50 Ом и диаметром всего 2,5 мм. Емкость составляет около 100 пФ на метр, поэтому, даже если он управляется импедансом источника 10 кОм (нехарактерно высокий, но хороший пример), сигнал будет ослаблен на 3 дБ на частоте 159 кГц. Это, естественно, не вызовет какого-либо слышимого ухудшения качества звука. Большинство соединений намного короче и имеют меньшее сопротивление.

Как отмечалось ранее, многие операционные усилители (и дискретные схемы , включая простых эмиттерных повторителей) будут колебаться, если их полоса пропускания достаточно высока, чтобы достичь резонансной частоты длины коаксиального кабеля, подключенного к выходу.Если у вас есть 1-метровый экранированный кабель (коаксиальный), резонансная (полноволновая) частота будет где-то между 100-300 МГц, в зависимости от самого коаксиального кабеля. Если активное устройство подключено без последовательного демпфирующего резистора (я использую 100 Ом), существует большая вероятность того, что цепь будет колебаться. Этот шанс увеличивается, если 1/4 длины волны (от 25 МГц до 75 МГц) становится «возбужденной» коаксиальным кабелем, и это находится в пределах полосы пропускания многих современных устройств.

Однако нет необходимости даже «возбуждать» отрезок коаксиального кабеля, и часто достаточно только емкости, чтобы вызвать колебания.Многие спецификации операционных усилителей показывают максимально допустимую емкостную нагрузку до того, как устройство станет нестабильным. Например, операционный усилитель NE5532 имеет полосу пропускания с единичным усилением 10 МГц при нагрузке 600 Ом параллельно с 100 пФ. В таблице данных не указано, какова максимальная емкость, но вы можете быть уверены, что более 100 пФ было бы … нецелесообразно.

Вы можете увидеть тенденцию с помощью симулятора, но используемые в большинстве моделей недостаточно хороши для прогнозирования нестабильности на этом уровне. Что вы можете сделать , так это запустить развертку частоты до 10 МГц с известной работающей схемой, и вы обычно увидите пик на какой-то высокой частоте.Например, симуляция SIMetrix с TL072 показывает пик более 5 дБ на частоте 623 кГц (и нет, я в это вообще не верю). Тем не менее, тенденция будет видна, и вдвойне, если вы построите схему и протестируете ее. Часто вы обнаруживаете, что колебания являются паразитными и проявляются только в определенных точках выходного сигнала. Это легко подтверждается тестированием схемы.

При условии, что всегда использует выходной демпфирующий резистор от операционных усилителей или выходов дискретной схемы, маловероятно, что колебания, вызванные кабелем, когда-либо вызовут проблему.Если не соответствует , результаты будут в лучшем случае непредсказуемыми, в худшем — непригодными для использования. Простое добавление выходного резистора гарантирует, что у вас не будет проблем (по крайней мере, из-за выходной нагрузки). Плохая компоновка печатной платы и / или отсутствие адекватного обхода могут вызывать и вызывают, по-видимому, очень похожие проблемы. Однако причины совершенно разные и не связаны (кроме как случайно).


Выводы

По своей природе РФ несколько коварна. Хотя радиочастоты действительно подчиняются всем законам физики, для стороннего наблюдателя это не всегда очевидно.Речь идет о коаксиальных кабелях и / или линиях передачи, и, как теперь должно быть очевидно, они намного сложнее, чем кажется. Импеданс является критическим фактором, если коаксиальный кабель используется на частоте, на которой кабель длиннее (или «значительна») по сравнению с длиной волны.

В этом контексте длину кабеля следует считать значительной, если она превышает примерно 1/10 длины волны сигнала на самой высокой интересующей частоте. Если вы имеете дело только со звуковыми частотами (в том числе до 100 кГц или около того), кабель не имеет большого значения или не имеет никакого значения, если его длина не превышает 300 метров.В большинстве случаев это довольно необычно, поэтому можно безопасно рассматривать любой коаксиальный кабель (включая экранированные аудиокабели) как просто кусок провода, на который намотан экран. Таким образом, вам необходимо учитывать емкость кабеля, потому что она будет работать с выходным сопротивлением оборудования для создания фильтра нижних частот. Импеданс большинства аудиокабелей не имеет значения, и если кто-то попытается сказать вам что-то другое, будьте осторожны — они могут попытаться продать вам какое-то дорогое змеиное масло.

Коаксиальный кабель длиной 30 м и емкостью 100 пФ / м (разумное значение для многих кабелей) имеет общую емкость 3 нФ, поэтому для получения отклика на частоте 100 кГц (-3 дБ) необходимо, чтобы выходное сопротивление оборудования было равным. не более 500 Ом.Если вам нужно иметь возможность передавать цифровой сигнал на частоте 100 кГц (который представляет собой импульсную форму волны, по существу, прямоугольную), кабель должен быть оконцован с правильным импедансом, иначе форма волны будет искажена отражениями высокочастотных гармоник. В худшем случае это сделает данные нечитаемыми, но если маргинальные, это вызовет ошибки и замедлит соединение.

Большинство современных компьютеров работают на скоростях, при которых цифровые шины необходимо терминировать, иначе данные будут серьезно ухудшены.Если шина данных двунаправленная, терминатор обычно располагается на каждом конце шины. Оконечная нагрузка компьютерной шины может быть пассивной (просто резистор) или активной, с использованием схем, предназначенных для этой цели. Дорожки печатной платы образуют линии передачи для высокоскоростных данных, и на них влияют все проблемы, упомянутые в этой статье. Более подробная информация по этой теме содержится в статье «Аналоговый против цифрового: существует ли« цифровой »на самом деле?».

Взаимодействие между высокочастотными сигналами и линиями передачи всех видов — очень трудные для понимания области, и инженерия на этом уровне сильно отличается от того, что необходимо для аудио, промышленных процессов и большинства других областей, где используется электроника.По мере увеличения скорости передачи данных большинство разработчиков цифровых систем должны осознавать ограничения своих печатных плат, межсоединений и другой проводки.

Надеюсь, эта статья прояснила по крайней мере некоторые неправильные представления об экранированных кабелях (коаксиальных) в целом. Помните, что все экранированные кабели подвержены одинаковому воздействию, независимо от того, предназначены они специально для ВЧ-приложений или нет. Экранированные аудиокабели по-прежнему коаксиальные, но их сопротивление не определено. Из-за своего предназначения (аудио) они могут иметь более низкую добротность, чем коаксиальный кабель, но все же более чем счастливы вызвать колебания схемы, если не будут приняты меры предосторожности.Двухпроводные экранированные микрофонные кабели также будут иметь многие характеристики «настоящего» коаксиального кабеля, но внутренняя витая пара вызывает некоторые изменения в их работе. Несмотря на это, они могут (и будут) по-прежнему стать резонансными контурами на радиочастотах.


Список литературы
  1. Характеристический импеданс коаксиальных кабелей — Лаборатория электроники (используйте Google — ссылка постоянно меняется)
  2. Калькулятор импеданса коаксиального кабеля Пастернака
  3. VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) — теория антенн.ком


Основной индекс Указатель статей
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2016. Это , а не общественное достояние. Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещено международными законами об авторском праве.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *