Rezistența cablului antenei 50 ohmi. Linii de transmisie de lungime finită. Anexă - exemplu de alegere a unui set de echipamente

Impedanta- aceasta este impedanța nominală la intrarea căștilor. Termenul de impedanță este împrumutat din cuvântul impedanță, care se traduce prin impedanta. Adesea folosit ca sinonim pentru impedanța căștilor. Impedanța este o combinație de componente rezistive și reactive, rezultând nivelul de rezistență în funcție de frecvență. În cele mai multe cazuri, rezonanța de joasă frecvență pentru căștile dinamice poate fi observată în grafic.

Trebuie să alegeți căștile pe baza rezistenței în conformitate cu tehnologia cu care urmează să utilizați aceste căști. Pentru utilizarea cu echipamente portabile, ar trebui să selectați căști cu o impedanță mai mică, iar pentru echipamentele staționare, cu una mai mare. Amplificatoare echipamente portabile Nivelul tensiunii de ieșire este strict limitat, dar, de regulă, nivelul curentului nu este strict limitat. Prin urmare, este posibil să se obțină puterea maximă posibilă pentru echipamentele portabile doar cu căști cu impedanță scăzută. În echipamentele staționare, de regulă, limita de tensiune nu este atât de scăzută, iar căștile cu impedanță ridicată pot fi folosite pentru a obține o putere suficientă. Căștile cu impedanță mare sunt o sarcină mai favorabilă pentru amplificator și cu ele amplificatorul funcționează cu mai puțină distorsiune. Căștile cu impedanță scăzută sunt considerate căști de până la 100 ohmi. Pentru echipamentele portabile, sunt recomandate căști cu o impedanță de 16 până la 32 ohmi, maxim 50 ohmi. Cu toate acestea, dacă căștile sensibilitate crescută, atunci puteți folosi mai multă rezistență.

Volumul căștilor depinde în primul rând de sensibilitatea căștilor, iar rezistența determină cât de multă putere poate furniza amplificatorul. De exemplu, căștile A și B au aceeași sensibilitate - 110 dB/mW (sensibilitatea este indicată în raport cu mW). Playerul portabil dezvoltă la ieșire nu mai mult de 1 V. Căștile A au o rezistență de 16 Ohmi, căștile B au o rezistență de 150 Ohmi. Pentru căștile A playerul va produce 62 mW, iar pentru căștile B doar 7 mW. În consecință, pentru a obține un volum similar la căștile B, trebuie să furnizați același 62 mW, ceea ce este posibil la 3 V, dar în exemplul nostru playerul poate scoate doar 1 V. Cu toate acestea, merită să luați în considerare faptul că sensibilitatea poate fi indicat nu în termeni de putere, ci în tensiune. Dacă este specificată sensibilitatea pentru ambele căști, cum ar fi 100 dB/V (sensibilitatea este indicată în raport cu ÎN), atunci indiferent de rezistența lor vor cânta la fel de tare (dacă amplificatorul are o impedanță de ieșire aproape de zero).

Folosind curba Rz, puteți detecta și defecte și defecte dacă curba conține rezonanțe puternice în benzi de frecvență înguste.

iFi iEMatch

Livrare in 6-8 zile

4 485 .-

Adaugă in coş

La favorite

Comparaţie

Shure SE215-CL

Produs disponibil in magazinul online

7 990 .-

Adaugă in coş

La favorite

Comparaţie

Dependența răspunsului în frecvență și SPL de impedanța căștilor

Răspunsul în frecvență al căștilor depinde de curba Rz și de impedanța de ieșire a amplificatorului. Cu cât este mai mare impedanța de ieșire a amplificatorului, cu atât răspunsul în frecvență al căștilor se modifică în conformitate cu curba Rz. În exemplu, căștile au o sensibilitate de 110 dB/V, o rezistență de 20 Ohmi, valoarea de vârf pe graficul Rz pentru 60 Hz este de 60 Ohmi.

Când sunt conectate la amplificatoare cu impedanțe de ieșire diferite, puteți vedea cum se modifică răspunsul în frecvență. Puteți vedea că atunci când conectați căștile la un amplificator cu o impedanță de ieșire de 300 ohmi, răspunsul în frecvență la 60 Hz se schimbă la 7 dB.

Răspunsul în frecvență este afișat în la diferite niveluri, în conformitate cu modul în care SPL se va schimba la conectarea căștilor cu impedanță scăzută la un amplificator cu o anumită impedanță de ieșire. Când conectați căști la un amplificator cu o impedanță de ieșire de 300 ohmi, nivelul SPL va fi mai mic cu 25 dB. În acest caz, ieșirea amplificatoarelor a fost setată la un nivel de semnal de 1 V rms fără sarcină (sau o sarcină peste 1000 ohmi). Astfel, căștile cu impedanță scăzută joacă mai silențios decât căștile cu impedanță mare, cu aceeași sensibilitate la tensiune, conectate la un amplificator cu o impedanță de ieșire de mare impedanță în aceeași poziție de control al volumului.

Dependența scăderii de amplitudine în dB în funcție de raportul dintre rezistența internă a amplificatorului și sarcina Rz la o anumită frecvență poate fi evaluată în graficul de mai jos.

Puteți vedea că, dacă, de exemplu, un amplificator are o rezistență internă de 50 ohmi și fără sarcină produce un anumit nivel de semnal, atunci când conectăm căști cu o rezistență de 25 ohmi, obținem un raport dintre rezistența amplificatorului și sarcină. egal cu 2, iar scăderea amplitudinii în dB va fi egală cu aproximativ 10 dB. Dacă căștile au o rezistență de 50 ohmi, atunci raportul este 1, iar scăderea de amplitudine este deja de 6 dB, iar dacă căștile au o rezistență de 100 ohmi, atunci raportul este de 0,5 și scăderea de amplitudine este de 4 dB.

Cu toate acestea, este mai interesant modul în care graficul Rz va afecta răspunsul final în frecvență fără a lua în considerare SPL. Să ne uităm la un mic exemplu.

Să notăm maximul și valoarea minima pe graficul Rz. Obținem 150 ohmi la maxim și 40 ohmi la minim. Să luăm rezistența internă a amplificatorului ca fiind de 60 ohmi. Obținem două rapoarte de rezistență, amplificator intern la Rz, acestea sunt 60/150=0,4 și 60/40=1,5.

Obținem crossover-uri de 3 și 8 dB. Diferența lor va fi de 5 dB.

Acum pentru acest caz diferența dintre minim și maxim va fi de 5 dB. În mod similar, puteți calcula pentru alte valori ale rezistenței de ieșire. Pentru 0 Ohmi obținem 0 dB, pentru 25 Ohmi obținem 3 dB, pentru 100 Ohmi - 6,5 dB și pentru 300 Ohmi - 9 dB.

Impedanță caracteristică 75 +/- 3,0 Ohm
Rezistenta de comunicare 200 mOhm/m
Temperatura de funcționare -40 +50 oС
Temperatura minimă de instalare -5 oС
Greutate 72 kg/km
Durata de viata minima 12 ani
Coeficient de atenuare pe 1 m pentru frecvențele 10 MHz - 0,02 dB
100 MHz - 0,075 dB
1 GHz - 0,40 dB
10 GHz - 2,0 dB
Pentru comparație, tabelul de atenuare pentru cablul coaxial RG-213 C/U
ATENUARE dB/100 m
10 MHz 1,90
50 MHz 4,00
100 MHz 6.00
150 MHz 7,50

După cum puteți vedea, RG-213 C/U este puțin mai bun decât RK-75-4-15 și atunci de ce să plătiți mai mult dacă nu vedeți diferența? Am cumpărat RK-75-4-15 acasă la un preț de 15 ruble pe metru și 213.110 de ruble.
Bine, să continuăm... Pentru a transforma cablul nostru de 75 ohmi în 50 ohmi, trebuie să îi selectăm lungimea.Numele în sine sugerează că va fi o jumătate de undă, dar datorită faptului că stratul de cablu are un dielectric constantă diferită de 1.0 (1.0 y vauukuma, avem polietilenă), atunci lungimea unei jumătăți de undă trebuie înmulțită cu factorul de scurtare, dat în cărțile de referință.De exemplu, frecvența este 27.200, atunci lungimea acestui transformator este 300 /27,2 = 11,02 lungime de undă și 11,02 * 0,5 = 5,51 metri Factorul de scurtare pentru cablurile cu izolație plată (nespumată) este exact 0,66 și astfel transformatorul nostru va fi egal cu 5,51 * 0,66 = 3,63 metri, dar trebuie să fiți de acord. regula, de la transceiver la antenă este mai mare distanță pare a fi un lucru rău, dar transformatorul poate fi mărit de n ori întregi.Dar ce număr mai mare n, cu cât este mai îngustă regiunea de frecvență în care se transformă rezistența.Cu o lungime a cablului de 40-50 de metri, nu trebuie să vă deranjați.Dacă aveți un contor SWR, atunci este mai bine să selectați lungimea cablului la o sarcină de 50 ohmi.Numărul necesar n este măsurat cu o marjă de 1,5 metri 2,0, o rezistență neinductivă de 50 ohmi și o putere de cel puțin 2 wați este atârnată la un capăt (3 MLT-2 150 ohmi pot fi puse în paralel ), un conector este sigilat la celălalt capăt al cablului și conectat la Contor SWR si catre postul de radio.La statie, faceti clic pe transmit si verificati SWR in mijlocul zonei dorite de lucru, sa zicem 27.300. Cautam o frecventa cu un SWR egal cu 1.0, deoarece Avem un cablu cu rezervă, atunci SWR minim va fi într-o regiune de frecvență mai mică, de exemplu 26 300. Bine, acum trebuie să tăiem cablul cu 4-6 cm, este mai bine să facem acest lucru de la sfârșitul încărcă.Apăsăm din nou butonul PTT și vedem că SWR minim a crescut la o zonă de frecvență mai mare și a scăzut cu 27300 ksw, aducem treptat ksw minim la 27100. Acest lucru este necesar pentru ca atunci când conectam cablul în antenă au o rezervă doar în caz de incendiu.
Asta e tot. Mă bucur să aud sugestiile și comentariile tale!

Înainte de a începe să citiți articolul, încercați să vă gândiți la întrebarea: va curge curentul dacă conectați un fir foarte lung la o baterie (mai mult de 300 de mii de kilometri, supraconductor), dacă capetele opuse ale firului nu sunt conectate nicăieri? Câți amperi?

După ce ați citit acest articol, veți înțelege semnificația rezistenței undelor. Ceea ce am luat din prelegerile despre teoria undelor a fost că impedanta caracteristica- aceasta este rezistenta la valuri. Majoritatea studenților păreau să înțeleagă exact același lucru. Adică nimic.

Acest articol este o traducere foarte liberă a acestei cărți: Lecții în circuite electrice
Articole înrudite: Pe Habré: Există contact, dar nu există semnal
Coș de gunoi pe Wikipedia: Long Line

cablu de 50 ohmi?

La începutul pasiunii mele pentru electronică, am auzit adesea despre impedanța caracteristică a unui cablu coaxial de 50Ω. Un cablu coaxial este format din două fire. Sârmă centrală, izolator, împletitură, izolator. Impletitura acoperă complet conductorul central. Acest fir este folosit pentru a transmite semnale slabe, iar împletitura protejează semnalul de interferențe.

Am fost nedumerit de această inscripție - 50 Ω. Cum pot doi conductori izolați să aibă o rezistență de 50 Ω unul față de celălalt? Am măsurat rezistența dintre fire și am văzut, așa cum era de așteptat, un circuit deschis. Rezistența cablului de la o parte la alta este zero. Indiferent cum am conectat ohmmetrul, nu am putut obține o rezistență de 50 ohmi.

Ceea ce nu am înțeles atunci a fost cum reacționează cablul la impulsuri. Desigur, ohmetrul funcționează cu curent continuu și arată că conductoarele nu sunt conectate între ele. Cu toate acestea, cablul, datorită influenței capacității și inductanței distribuite pe toată lungimea sa, acționează ca un rezistor. Și la fel ca într-un rezistor obișnuit, curentul este proporțional cu tensiunea. Ceea ce vedem ca o pereche de conductori este un element important de circuit în prezența semnalelor de înaltă frecvență.

În acest articol veți afla ce este o linie de comunicare. Multe efecte de linie nu apar atunci când funcționează la frecvența de linie DC sau 50 Hz. Cu toate acestea, în circuite de înaltă frecvență aceste efecte sunt destul de semnificative. Uz practic linii de transmisie - în comunicații radio, în retele de calculatoare, si in circuite de joasă frecvență pentru protecție împotriva supratensiunii sau a loviturilor de trăsnet.

Firele și viteza luminii

Luați în considerare următoarea diagramă. Circuitul este închis - lampa se aprinde. Circuitul este deschis - lampa se stinge. De fapt, lampa nu se aprinde instantaneu. Ea măcar trebuie să se înfierbe. Dar nu pe asta vreau să mă concentrez. Deși electronii se mișcă foarte lent, ei interacționează unul cu celălalt mult mai repede - cu viteza luminii.

Ce se va întâmpla dacă lungimea firelor este de 300 mii km? Deoarece electricitatea este transmisă la o viteză finită, firele foarte lungi vor introduce întârziere.


Neglijând timpul de încălzire a lămpii și rezistența firelor, lampa se va aprinde la aproximativ 1 secundă după pornirea comutatorului. Deși construirea liniilor electrice supraconductoare de această lungime va crea probleme practice enorme, este teoretic posibil, așa că experiment de gândire e real. Când întrerupătorul este oprit, lampa va continua să primească energie pentru încă 1 secundă.
O modalitate de a imagina mișcarea electronilor într-un conductor este ca vagoanele de tren. Mașinile în sine se mișcă încet, abia începând să se miște, iar unda ambreiajului se transmite mult mai repede.

O altă analogie, poate mai potrivită, sunt valurile în apă. Obiectul începe să se miște orizontal de-a lungul suprafeței. Un val va fi creat datorită interacțiunii moleculelor de apă. Valul se va mișca mult mai repede decât se mișcă moleculele de apă.

Electronii interacționează cu viteza luminii, dar se mișcă mult mai lent, ca molecula de apă din imaginea de mai sus. Cu un circuit foarte lung, devine vizibilă o întârziere între apăsarea comutatorului și aprinderea lămpii.

impedanta caracteristica

Să presupunem că avem două fire paralele de lungime infinită, fără bec la capăt. Va curge curent când întrerupătorul este închis?


Chiar dacă firul nostru este un supraconductor, nu putem neglija capacitatea dintre fire:

Să conectăm alimentarea la fir. Curentul de încărcare a condensatorului este determinat de formula: I = C(de/dt). În consecință, o creștere instantanee a tensiunii ar trebui să genereze un curent infinit.
Cu toate acestea, curentul nu poate fi infinit, deoarece există inductanță de-a lungul firelor, ceea ce limitează creșterea curentului. Căderea de tensiune în inductanță respectă formula: E = L(dI/dt). Această cădere de tensiune limitează fluxul maxim de curent.

Deoarece electronii interacționează cu viteza luminii, unda va călători cu aceeași viteză. Astfel, creșterea curentului în inductori și procesul de încărcare a condensatorilor vor arăta astfel:

Ca urmare a acestor interacțiuni, curentul prin baterie va fi limitat. Deoarece firele sunt nesfârșite, capacitatea distribuită nu se va încărca niciodată, iar inductanța nu va permite curentului să crească la nesfârșit. Cu alte cuvinte, firele se vor comporta ca o sarcină constantă.
Linia de transmisie se comportă ca o sarcină constantă la fel ca un rezistor. Pentru sursa de alimentare, nu are nicio diferență unde curge curentul: într-un rezistor sau într-o linie de transmisie. Impedanța (rezistența) acestei linii se numește impedanță caracteristică și este determinată numai de geometria conductorilor. Pentru firele paralele izolate cu aer, impedanța caracteristică se calculează după cum urmează:


Pentru un fir coaxial, formula pentru calcularea impedanței undei arată ușor diferită:

Dacă materialul izolator nu este un vid, viteza de propagare va fi viteza mai mica Sveta. Atitudine viteza reala la viteza luminii se numește coeficient de scurtare.
Coeficientul de scurtare depinde numai de proprietățile izolatorului și se calculează folosind următoarea formulă:

Impedanța caracteristică este cunoscută și ca impedanță caracteristică.
Formula arată că impedanța caracteristică crește pe măsură ce distanța dintre conductori crește. Dacă conductorii sunt îndepărtați unul de celălalt, capacitatea lor devine mai mică și inductanța distribuită crește (efectul neutralizării a doi curenți opuși este mai mic). Mai puțină capacitate, mai multă inductanță => mai puțin curent => mai multă rezistență. Și invers, apropierea firelor duce la o capacitate mai mare și o inductanță mai mică => mai actuale=> rezistență mai mică a valurilor.
Excluzând efectele scurgerii de curent prin dielectric, impedanța caracteristică respectă următoarea formulă:

Linii de transmisie cu lungime finită

Liniile de lungime infinită sunt o abstractizare interesantă, dar sunt imposibile. Toate liniile au o lungime finită. Dacă acea bucată de cablu RG-58/U de 50 ohmi pe care am măsurat-o cu un ohmmetru în urmă cu câțiva ani ar fi fost de lungime infinită, aș fi înregistrat o rezistență de 50 ohmi între firele interioare și exterioare. Dar această linie nu era infinită și era măsurată ca deschisă, cu rezistență infinită.

Totuși, impedanța caracteristică este, de asemenea, importantă atunci când se lucrează cu fire de lungime limitată. Dacă o tensiune tranzitorie este aplicată unei linii, un curent va circula egal cu raportul tensiune la impedanța undei. Este doar legea lui Ohm. Dar nu va acționa la infinit, ci pentru o perioadă limitată de timp.

Dacă există o întrerupere la capătul liniei, atunci curentul va fi oprit în acel punct. Și această oprire bruscă a curentului va afecta întreaga linie. Imaginați-vă un tren care coboară șinele cu slăbiciune în cuplaje. Dacă se lovește de un perete, nu se va opri dintr-o dată: mai întâi prima, apoi a doua mașină etc.

Semnalul care se propagă de la sursă se numește undă incidentă. Propagarea unui semnal de la sarcină înapoi la sursă se numește undă reflectată.

Odată ce grămada de electroni de la capătul liniei se propagă înapoi la baterie, curentul din linie se oprește și se comportă ca un circuit deschis normal. Toate acestea se întâmplă foarte repede pentru linii de lungime rezonabilă, astfel încât ohmetrul să nu aibă timp să măsoare rezistența. Nu are timp să prindă perioada de timp în care circuitul se comportă ca un rezistor. Pentru un cablu kilometric cu un factor de scurtare de 0,66, semnalul se propagă doar 5,05 µs. Unda reflectată călătorește înapoi la sursă pentru aceeași cantitate, adică un total de 10,1 μs.

Instrumentele de mare viteză sunt capabile să măsoare acest timp între trimiterea semnalului și sosirea reflexiei pentru a determina lungimea cablului. Această metodă poate fi folosită și pentru a determina dacă unul sau ambele fire de cablu sunt rupte. Astfel de dispozitive se numesc reflectometre pt linii de cablu. Principiul de bază este același cu cel al sonarelor cu ultrasunete: generarea unui impuls și măsurarea timpului până la ecou.

Un fenomen similar are loc și în cazul unui scurtcircuit: când unda ajunge la capătul liniei, este reflectată înapoi, deoarece tensiunea nu poate exista între cele două fire conectate. Când unda reflectată ajunge la sursă, sursa vede ce s-a întâmplat scurt circuit. Toate acestea se întâmplă în timpul de propagare a semnalului acolo + timp înapoi.

Un experiment simplu ilustrează fenomenul de reflexie a undelor. Luați funia așa cum se arată în imagine și trageți-o. Valul va începe să se propage până când se stinge complet din cauza frecării.

Este ca o coadă lungă cu pierderi. Nivelul semnalului va scădea pe măsură ce vă deplasați de-a lungul liniei. Cu toate acestea, dacă al doilea capăt este atașat de un perete solid, va apărea o undă reflectată:

De obicei, scopul unei linii de transmisie este de a transporta un semnal electric de la un punct la altul.

Reflecțiile pot fi eliminate dacă terminatorul de linie este exact egal cu impedanța caracteristică. De exemplu, o linie deschisă sau scurtată va reflecta întregul semnal înapoi la sursă. Dar dacă conectați un rezistor de 50 ohmi la capătul liniei, atunci toată energia va fi absorbită de rezistor.

Toate acestea au sens dacă ne întoarcem la ipotetica noastră linie infinită. Se comportă ca un rezistor constant. Dacă limităm lungimea firului, atunci se va comporta ca un rezistor doar pentru o perioadă, apoi - ca un scurtcircuit sau un circuit deschis. Cu toate acestea, dacă punem un rezistor de 50 ohmi la capătul liniei, acesta se va comporta din nou ca o linie infinită.






În esență, un rezistor la capătul unei linii egal cu impedanța caracteristică face ca linia să fie infinită din punctul de vedere al sursei, deoarece un rezistor poate disipa pentru totdeauna energie la fel cum liniile infinite pot absorbi energie.

Unda reflectată, revenind înapoi la sursă, poate fi reflectată din nou dacă impedanța caracteristică a sursei nu este exact egală cu impedanța caracteristică. Acest tip de reflexie este deosebit de periculos, deoarece face să pară ca și cum sursa a transmis impulsul.

Linii de transmisie scurte și lungi

În lanțuri curent continuu rezistența undelor este de obicei ignorată. Chiar și cablul coaxial în astfel de circuite este utilizat numai pentru protecție împotriva interferențelor. Acest lucru se datorează timpilor scurti de propagare în comparație cu perioada semnalului. După cum am învățat în capitolul anterior, linia de transmisie se comportă ca un rezistor până când unda reflectată revine înapoi la sursă. După acest timp (10,1 µs pentru un cablu kilometric), sursa vede rezistența totală a circuitului.

Dacă un semnal de joasă frecvență este transmis către circuit, sursa vede impedanța caracteristică pentru o perioadă, apoi impedanța totală a liniei. Știm că mărimea semnalului nu este egală pe toată lungimea liniei din cauza propagării la viteza luminii (aproape). Dar faza semnalului de joasă frecvență se modifică ușor în timpul de propagare a semnalului. Deci, putem presupune că tensiunea și faza semnalului în toate punctele liniei sunt egale.

În acest caz putem considera că linia este scurtă deoarece timpul de propagare este mult mai mic decât perioada semnalului. În schimb, o linie lungă este aceea în care, în timpul propagării, forma semnalului reușește să se schimbe pentru cea mai mare parte a fazei sau chiar să transmită mai multe perioade de semnal. Liniile lungi sunt considerate a fi acelea când faza semnalului se modifică cu mai mult de 90 de grade în timpul propagării. Până acum în această carte am luat în considerare doar linii scurte.

Pentru a determina tipul de linie (lung, scurt), trebuie să comparăm lungimea acesteia și frecvența semnalului. De exemplu, perioada unui semnal cu o frecvență de 60 Hz este de 16,66 ms. La propagarea cu viteza luminii (300 mii km/s), semnalul va parcurge 5000 km. Dacă coeficientul de scurtare este mai mic de 1, atunci viteza va fi mai mică de 300 mii km/s, iar distanța va fi mai mică cu aceeași cantitate. Dar chiar dacă utilizați factorul de scurtare a cablului coaxial (0,66), distanța va fi totuși mare - 3300 km! Indiferent de lungimea cablului, aceasta se numește lungime de undă.

O formulă simplă vă permite să calculați lungimea de undă:

O linie lungă este una care se potrivește cu cel puțin ¼ dintr-o lungime de undă în lungime. Și acum puteți înțelege de ce toate rândurile erau scurte. Pentru sistemele de alimentare cu curent alternativ de 60 Hz, lungimea cablului trebuie să depășească 825 km pentru ca efectele de propagare a semnalului să devină semnificative. Cablurile de la amplificatorul audio la difuzoare trebuie să aibă o lungime mai mare de 7,5 km pentru a avea un impact semnificativ asupra semnalului audio de 10 kHz!

Când aveți de-a face cu sisteme RF, problema lungimii liniei de transmisie este departe de a fi banală. Luați în considerare un semnal radio de 100 MHz: lungimea sa de undă este de 3 metri chiar și la viteza luminii. Linia de transmisie trebuie să aibă o lungime mai mare de 75 cm pentru a fi considerată lungă. Cu un factor de scurtare de 0,66, această lungime critică ar fi de numai 50 cm.

Când o sursă electrică este conectată la o sarcină printr-o linie de transmisie scurtă, impedanța sarcinii domină. Adică, atunci când linia este scurtă, impedanța caracteristică nu afectează comportamentul circuitului. Putem vedea asta când testăm un cablu coaxial cu un ohmmetru: vedem o întrerupere. Deși linia se comportă ca un rezistor de 50 Ohm (cablu RG/58U) pornit un timp scurt, după acest timp vom vedea o stâncă. Deoarece timpul de reacție al ohmmetrului este mult mai mare decât timpul de propagare a semnalului, vedem o pauză. Această viteză foarte mare de propagare a semnalului nu ne permite să detectăm rezistența de contact de 50 ohmi cu un ohmmetru.

Dacă folosim cablu coaxial pentru a transmite curent continuu, cablul va fi considerat scurt și impedanța sa caracteristică nu va afecta funcționarea circuitului. Rețineți că linie scurtă va fi numită orice linie în care schimbarea semnalului are loc mai lent decât se propagă semnalul de-a lungul liniei. Aproape orice lungime fizică a cablului poate fi scurtă în ceea ce privește impedanța și undele reflectate. Folosind un cablu pentru a transmite un semnal de înaltă frecvență, puteți estima lungimea liniei în diferite moduri.

Dacă sursa este conectată la sarcină prin linii lungi de transmisie, impedanța sa caracteristică domină impedanța sarcinii. Cu alte cuvinte, linia lungă electric acționează ca componentă principală a circuitului, iar proprietățile sale domină pe cele ale sarcinii. Sursa este conectată la un capăt al cablului și transmite curent la sarcină, dar curentul se duce în primul rând nu la sarcină, ci la linie. Acest lucru devine din ce în ce mai adevărat cu cât linia noastră este mai lungă. Să ne uităm la ipoteticul nostru cablu infinit de 50 ohmi. Indiferent de sarcina pe care o conectăm la celălalt capăt, sursa va vedea doar 50 ohmi. În acest caz, rezistența liniei este decisivă, iar rezistența la sarcină nu va conta.

Cel mai metoda eficienta minimizați influența lungimii liniei de transmisie - încărcați linia cu rezistență. Dacă impedanța de sarcină este egală cu impedanța caracteristică, atunci orice sursă va vedea aceeași impedanță, indiferent de lungimea liniei. Astfel, lungimea liniei va afecta doar întârzierea semnalului. Cu toate acestea, o potrivire completă a rezistenței la sarcină și a rezistenței undelor nu este întotdeauna posibilă.

Următoarea secțiune discută liniile de transmisie, mai ales când lungimea liniei este egală cu partea fracțională a undei.

Sper că ați clarificat fizica de bază a modului în care funcționează cablurile.
Din păcate, următorul capitol este foarte lung. Cartea se citește dintr-o suflare și la un moment dat trebuie să te oprești. Pentru prima postare, cred că este suficient. Vă mulțumim pentru atenție.

47198

Există o prejudecată persistentă și, s-ar putea chiar spune, o concepție greșită în rândul multor oameni cu privire la cablurile de înaltă frecvență. În calitate de dezvoltator de antene, care este și șeful unei companii care le produce, sunt în mod constant afectat de această întrebare. Voi încerca să pun capăt acestei probleme odată pentru totdeauna și să închid subiectul utilizării cablurilor de 75 ohmi în loc de 50 de ohmi în scopul transmiterii semnalului. de mare putere. Voi încerca să nu plictisesc cititorul cu termeni și formule complexe, deși un anumit minim de matematică este încă necesar pentru a înțelege problema.

În inginerie radio de joasă frecvență pentru transmisia semnalului de la parametrii dați curent-tensiune necesită un conductor care are unele proprietăți izolatoare de la mediu inconjuratorși rezistență liniară, astfel încât în ​​punctul de primire a semnalului LF să primim un semnal suficient pentru procesarea ulterioară. Cu alte cuvinte, orice conductor are rezistență și este de dorit ca această rezistență să fie cât mai mică posibil. Aceasta este o condiție simplă pentru tehnica de joasă frecvență. Pentru semnalele cu putere de transmisie redusă ne este suficient un fir subțire; pentru semnalele cu putere mare, trebuie să alegem un fir mai gros.

Spre deosebire de tehnologia radio de joasă frecvență, în tehnologia de înaltă frecvență trebuie luați în considerare mulți alți parametri. Fără îndoială, ca și în tehnologia LF, ne interesează puterea și rezistența transmise prin mediul de transmisie. Ce este frecvente joase de obicei numim rezistența liniei de transmisie, activată frecvente inalte numite pierderi. La frecvențe joase, pierderile sunt determinate în primul rând de rezistența liniară proprie a liniei de transmisie, în timp ce la HF apare așa-numitul efect Skin. Efectul pielii - duce la faptul că curentul deplasat de înaltă frecvență camp magnetic curge numai de-a lungul suprafeței conductorului, sau mai degrabă în stratul său subțire de suprafață. Din această cauză, se poate spune că secțiunea transversală efectivă a conductorului scade. Acestea. în condiții egale, pomparea aceleiași puteri la frecvențe joase și înalte necesită fire de secțiuni diferite. Grosimea stratului de piele depinde de frecvență; cu creșterea frecvenței, grosimea stratului de piele scade, ceea ce duce la pierderi mai mari decât la frecvențe mai mici. Efectul pielii este prezent când curent alternativ orice frecventa. Pentru claritate, voi da câteva exemple.

Deci, pentru un curent cu o frecvență de 60 herți, grosimea stratului de piele este de 8,5 mm. Iar pentru un curent de 10 MHz, grosimea stratului de piele va fi de numai 0,02 mm. Nu este o diferență izbitoare? Și pentru frecvențe de 100, 1000 sau 2000 MHz, grosimea stratului conductor va fi și mai mică! Fără a intra în matematică, voi spune că grosimea stratului de piele depinde, în primul rând, de conductivitatea specifică a conductorului și de frecvență. Prin urmare, pentru a transmite puterea maximă posibilă către HF, trebuie să luăm un cablu cu cea mai mare suprafață a miezului central. Mai mult, având în vedere că la frecvențele de microunde grosimea stratului de piele este mică, nu trebuie neapărat să folosim un cablu solid de cupru. Probabil nici nu veți observa diferența de la utilizarea unui cablu cu un conductor central din oțel acoperit cu un strat subțire de cupru. Cu excepția cazului în care va fi mai rigid la îndoire. Desigur, este de dorit să existe un strat mai gros de cupru pe conductorul de oțel. Folosirea unui cablu solid de cupru, desigur, are avantaje; este mai flexibil și poate fi folosit pentru a transmite mai multă putere la frecvenţe mai joase. De asemenea, tensiunea de alimentare de curent continuu a preamplificatoarelor este adesea transmisă prin cablu coaxial și, de asemenea, cablul de cupru nu are concurență. Dar pentru transmiterea unei puteri mici de cel mult 10-200 mW la un cuptor cu microunde, din punct de vedere economic, folosirea cablului placat cu cupru ar fi mai justificată. Vom presupune că problema alegerii între cablurile placate cu cupru și cablurile din cupru a fost închisă.

Pentru a înțelege diferențele dintre cabluri în ceea ce privește impedanța caracteristică, nu vă voi spune care este impedanța caracteristică a unui cablu. Destul de ciudat, acest lucru nu este necesar pentru a înțelege diferența. În primul rând, să ne dăm seama de ce există cabluri cu impedanțe caracteristice diferite. În primul rând, acest lucru este legat de istoria formării ingineriei radio. În zorii ingineriei radio, alegerea materialelor izolante pt cabluri coaxiale era foarte limitat. Acum, în mod normal, percepem prezența unei game uriașe de materiale plastice, dielectrice spumate, cauciuc cu proprietăți conductoare sau ceramică. Cu 80 de ani în urmă, nimic din toate acestea nu exista. A existat cauciuc, polietilenă, parafină, bachelită și fluoroplastic (cunoscut și sub numele de teflon) a fost inventat în anii 30. Impedanța caracteristică a cablurilor este determinată de raportul dintre diametrele conductorului interior central și diametrul exterior al cablului.

Mai jos este nomograma.

Grosimea conductorului central este determinată de capacitatea sa de a transmite cea mai mare putere. Diametrul exterior este selectat în funcție de dielectricul utilizat - umplutura situată între cei doi conductori. Folosind nomograma, devine clar că gama de impedanțe ale undelor de cablu convenabile pentru producția industrială se află în intervalul 25 - 100 ohmi.

Deci, unul dintre criterii este fabricabilitatea. Următorul criteriu este puterea maximă transmisă. Omițând matematica, voi spune că pentru a transmite putere maximă folosind dielectricii cei mai folosiți, impedanța optimă a undei este în intervalul 20-30 Ohmi. În același timp, impedanțelor de undă de 50-75 Ohmi corespund atenuării minime. Mai mult, cablurile cu o impedanță caracteristică de 75 ohmi au o atenuare mai mică decât cablurile cu o impedanță caracteristică de 50 ohmi. Devine mai mult sau mai puțin clar că este mai profitabil să folosești un cablu de 75 Ohmi pentru transmiterea puterilor mici și 50 Ohmi pentru transmiterea puterilor mari.

Acum consider că este necesar să luăm în considerare mai puțin întrebare importantă privind aprobarea liniei de transport. Voi încerca pur și simplu să răspund la întrebări despre dacă este posibil să conectați un cablu de 75 ohmi în loc de unul de 50 ohmi.

Înțelegerea problemelor de coordonare necesită cunoștințe speciale în inginerie radio. Prin urmare, ne vom limita doar la a afirma faptele. Dar faptele sunt că pentru a transmite un semnal cu pierderi minime rezistență internă sursa semnalului trebuie să fie egală cu impedanța caracteristică a cablului. În același timp, impedanța caracteristică a cablului trebuie să fie egală cu impedanța caracteristică a sarcinii. Cu alte cuvinte, sursa semnalului este transmițătorul, sarcina este antena. Să ne uităm la câteva situații în care, pentru simplitate, vom considera cablul ideal fără pierderi, iar puterea transmisă prin cablu este mică - până la 100-200 miliwați (20 dBm).

Să luăm în considerare o situație în care impedanța de ieșire a transmițătorului este de 50 ohmi, conectăm la el un cablu de 50 ohmi și o antenă de 75 ohmi. În acest caz, pierderile vor fi de 4% din puterea de ieșire. Este prea mult? Răspunsul este ambiguu. Cert este că în ingineria radio HF funcționează în principal cu cantități logaritmice reduse la decibeli. Și dacă 4% este convertit în decibeli, atunci pierderea în linie va fi de numai 0,18 dB.

Dacă conectăm un transmițător cu ieșire de 50 Ohm la un cablu de 75 Ohm și apoi la o antenă de 50 Ohm. În acest caz, 8% din putere este pierdută. Dar aducând această valoare la decibeli, se dovedește că pierderea va fi de numai 0,36 dB.

Acum să ne uităm la atenuarea tipică a cablului pentru o frecvență de 2000 MHz. Și să comparăm ce este mai bine de utilizat: 20 de metri de cablu de 75 ohmi sau 20 de metri de cablu de 50 de ohmi.

Atenuarea la 20 de metri pentru binecunoscutul cablu scump Radiolab 5D-FB este de 0,3 * 20 = 6 dB.

Atenuare la 20 de metri pt cablu de calitate Cavel SAT703 este 0,29*20= 5,8 dB.

Ținând cont de pierderea nepotrivită - 0,36 dB, constatăm că câștigul din utilizarea unui cablu de 50 Ohm este de doar 0,16 dB. Acest lucru corespunde aproximativ la 2 metri suplimentari de cablu.

Acum să comparăm prețul. 20 de metri de cablu Radiolab 5D-FB costă cel mai bun scenariu aproximativ 80*20=1600 frecții. În același timp, 20 de metri de cablu Cavel SAT703 costă 25*20=500 de ruble. Diferența de preț este de 1100 de ruble. foarte vizibil. Avantajele cablurilor de 75 Ohm includ, de asemenea, ușurința de tăiere și accesibilitatea conectorilor. Prin urmare, dacă cineva începe din nou să fie deștept și vă spune că nu există nicio modalitate de a folosi un cablu de 75 Ohmi pentru un modem 3G, atunci cu conștiința curată trimiteți-l la... sau la mine pentru minunatele noastre antene. Vă mulțumim pentru atenție.