Wie ist das xΩ-Impedanzkabel definiert?

Ich sehe, Sie haben einige genaue, aber wahrscheinlich schwer verständliche Antworten. Ich werde versuchen, Ihnen ein besseres intuitives Gefühl zu vermitteln.

Überlegen Sie, was passiert, wenn Sie zum ersten Mal eine Spannung an das Ende eines langen Kabels anlegen. Das Kabel hat eine gewisse Kapazität, sodass es etwas Strom zieht Das war alles, was dazu gehörte, Sie erhalten eine große Stromspitze, dann nichts.

Es hat jedoch auch eine gewisse Serieninduktivität. Sie können sie mit einer kleinen Serieninduktivität approximieren, gefolgt von einer kleinen Kapazität auf Masse, gefolgt von einer weiteren Serieninduktivität usw. Jeder dieser Induktivitäten und Kondensatoren modelliert eine kleine Länge des Kabels. Wenn Sie diese Länge verkleinern, verringern sich die Induktivität und die Kapazität, und es gibt mehr davon in derselben Länge. Das Verhältnis der Induktivität zur Kapazität bleibt jedoch gleich.

Stellen Sie sich nun Ihre anfänglich angelegte Spannung vor, die sich über das Kabel ausbreitet. Bei jedem Schritt des Weges wird eine kleine Kapazität aufgeladen wird durch die Induktivitäten verlangsamt. Das Nettoergebnis ist, dass die Spannung, die Sie an das Ende von th angelegt haben Das Kabel breitet sich langsamer als die Lichtgeschwindigkeit aus und lädt die Kapazität entlang der Kabellänge so auf, dass ein konstanter Strom erforderlich ist. Wenn Sie die doppelte Spannung angelegt hätten, würden die Kondensatoren auf die doppelte Spannung aufgeladen, daher wäre die doppelte Ladung erforderlich, für deren Versorgung der doppelte Strom benötigt würde. Was Sie haben, ist der Strom, den das Kabel zieht, proportional zur von Ihnen angelegten Spannung. Gee, das ist es, was ein Widerstand tut.

Während sich das Signal über das Kabel ausbreitet, sieht das Kabel für die Quelle resistiv aus. Dieser Widerstand ist nur eine Funktion der Parallelkapazität und der Serieninduktivität von Dies hat die charakteristische Impedanz des Kabels.

Wenn Sie eine Kabelspule auf Ihrer Bank haben Das ist kurz genug, damit Sie den Gleichstromwiderstand der Leiter ignorieren können. Dann funktioniert alles wie beschrieben, bis sich das Signal zum Ende des Kabels und zurück ausbreitet. Bis dahin sieht es aus wie ein unendliches Kabel für alles, was es antreibt. Tatsächlich sieht es bei der charakteristischen Impedanz wie ein Widerstand aus. Wenn das Kabel kurz genug ist und Sie beispielsweise das Ende kurzschließen, wird Ihre Signalquelle möglicherweise den Kurzschluss sehen. Aber zumindest für die Zeit, zu der das Signal benötigt wird Wenn Sie sich bis zum Ende des Kabels und zurück ausbreiten, sieht es wie die charakteristische Impedanz aus.

Stellen Sie sich nun vor Ich habe einen Widerstand mit der charakteristischen Impedanz über das andere Ende des Kabels gelegt. Jetzt sieht das Eingangsende des Kabels für immer wie ein Widerstand aus. Dies wird als Abschluss des Kabels bezeichnet und hat die nette Eigenschaft, dass die Impedanz über die Zeit konstant bleibt und verhindert wird, dass das Signal reflektiert wird, wenn es am Ende des Kabels ankommt. Schließlich würde bis zum Ende des Kabels eine andere Kabellänge bei der charakteristischen Impedanz wie ein Widerstand aussehen.

Kommentare

• Dies ist Das erste Mal, dass jemand ‚ mir die Kabelimpedanz erfolgreich erklärt hat, danke

Wenn es sich um ein 50-Ohm-Kabel handelt, handelt es sich um eine charakteristische Impedanz , die nicht ganz mit einer konzentrierten Impedanz identisch ist.

Wenn vorhanden Wenn sich ein Signal im Kabel ausbreitet, gibt es eine Spannungswellenform und eine Stromwellenform, die diesem Signal zugeordnet sind. Aufgrund des Gleichgewichts zwischen kapazitiven und induktiven Eigenschaften des Kabels wird das Verhältnis dieser Wellenformen festgelegt.

Wenn ein Kabel eine charakteristische Impedanz von 50 Ohm hat, bedeutet dies, dass sich die Leistung nur in eine Richtung ausbreitet dann beträgt an jedem Punkt entlang der Linie das Verhältnis der Spannungswellenform und der Stromwellenform 50 Ohm. Dieses Verhältnis ist charakteristisch für die Kabelgeometrie und nimmt nicht zu oder ab, wenn sich die Länge des Kabels ändert.

Wenn wir versuchen, ein Signal anzulegen, bei dem Spannung und Strom nicht im richtigen Verhältnis für dieses Kabel liegen, werden sich die Signale zwangsläufig in beide Richtungen ausbreiten. Dies ist im Wesentlichen der Fall, wenn der Abschluss erfolgt Die Last stimmt nicht mit der Impedanz der Kabelcharakteristik überein. Die Last kann „nicht das gleiche Verhältnis von Spannung zu Strom unterstützen, ohne ein sich umgekehrt ausbreitendes Signal zu erzeugen, damit sich die Dinge summieren, und Sie haben eine Reflexion.

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• Warum kann ‚ nicht gesagt werden, dass das Kabel wie eine vorherige Last mit einer Impedanz Z ist, die gleich dem Kabel ist ‚ s charakteristische Impedanz?
• @Felipe_Ribas, Wenn Sie in ein Ende des Kabels schauen, und wenn das andere Ende mit einer passenden Last abgeschlossen ist, würde das Kabel Verhalten Sie sich (soweit Sie vom Eingangsende aus erkennen können) wie eine feste Last mit Impedanz Z. Aber das ‚ sagt Ihnen nicht, was mit anderen Anschlüssen passiert, und es ‚ Erklären Sie nicht, warum es sich so verhält.
• Ist die Frequenz des Signals ebenfalls ein Parameter oder ist die charakteristische Impedanz für einen Frequenzsingal gut?
• @cagrigurleyuk Ein gut gestaltetes Kabel kommt dem Sam sehr nahe Die charakteristische Impedanz über einen weiten Frequenzbereich. Wenn die Frequenz zu hoch wird, steigt entweder der Kabelverlust inakzeptabel an (siehe Skin-Effekt ) oder das Kabel wird zu einer Multimode-Übertragungsleitung und kann nicht mehr mit einem einzelnen \ $ Z_0 \ $ -Parameter beschrieben werden.
• @Felipe_Ribas, nein, das kannst du nicht. Wenn die Last nicht übereinstimmt, hängt die Gesamtreflexion zum einen nicht nur vom Z0 des Kabels ab, sondern auch von der Länge.