Ez valószínűleg nagyon egyszerű kérdés, de úgy tűnik, hogy sehol nem találok határozott választ. Azt hiszem, hogy az 50Ω-os kábel egységenként 50Ω-ot jelent .
Mekkora ez az egységhossz? Ha ez nem így van meghatározva, akkor hogy van ez?
Megjegyzések
- Ha jól emlékszem a mikrohullámú tanfolyamok előadásaimból, akkor ez volt az impedancia a végtelen hosszúságú kábel; feltételezve, hogy központi töltéshordozója tökéletes vezető. Az impedancia értéke a két vezető (mag és árnyékolás) közötti kapacitásból és az egységnyi hosszúságú induktivitásból származik. A kábel nem darabos anyag, ezért ezt az impedancia értéket egy nagyon összetett többdimenziós hullámegyenlet megoldásával számolják.
Válasz
Úgy látom, van néhány pontos, de valószínűleg nehezen érthető válasza. Megpróbálok jobb intuitív érzetet adni.
Fontolja meg, mi történik, amikor először feszültséget kapcsol be egy hosszú kábel végére. A kábel rendelkezik némi kapacitással, így felvesz némi áramot. Ha ennyi volt benne, kapsz egy nagy áramcsúcsot, akkor semmit.
Ugyanakkor van némi sorozatinduktivitása is. Megközelítheted egy kis sorozatinduktivitással, majd egy kis kapacitással földelés, majd egy újabb sorozatú induktivitás, stb. Ezek az induktorok és kondenzátorok mindegyike modellez egy kis kábelhosszat. Ha ezt a hosszúságot kisebbre csökkenti, az induktivitás és a kapacitás csökken, és több van ugyanabban a hosszúságban. Az induktivitás és a kapacitás aránya azonban ugyanaz marad.
Most képzelje el, hogy a kezdeti alkalmazott feszültség továbbterjed-e a kábelen. Az út minden egyes lépésében egy kis kapacitást tölt fel. De ez a töltés felfelé A nettó eredmény az, hogy a th végére alkalmazott feszültséget A kábel lassabban terjed, mint a fénysebesség, és a kábel hossza mentén feltölti a kapacitást úgy, hogy állandó áramot igényeljen. Ha kétszer adta volna be a feszültséget, akkor a kondenzátorok ennek a feszültségnek a kétszeresére töltenek fel, ezért kétszeres töltésre lenne szükség, amely az áram kétszeresét veszi igénybe. Amit megad, az az áram, amelyet a kábel húz, arányos az Ön által alkalmazott feszültséggel. Gee, ez az, amit egy ellenállás csinál.
Ezért, miközben a jel továbbterjed a kábelen, a kábel ellenállónak tűnik a forrással szemben. Ez az ellenállás csak a párhuzamos kapacitás és a soros induktivitás függvénye. a kábel, és semmi köze ahhoz, amit a másik végéhez csatlakoztatott. Ez a kábel jellemző impedanciája .
Ha van egy tekercs kábel a padján ez elég rövid ahhoz, hogy figyelmen kívül hagyhassa a vezetők egyenáramú ellenállását, ez mind addig működik, ahogy leírták, amíg a jel a kábel végéig és vissza nem terjed. Addig úgy néz ki, mint egy végtelen kábel bárhová, ami hajtja. Valójában úgy néz ki, mint egy ellenállás a jellegzetes impedancián. Ha a kábel elég rövid, és például rövidíti a végét, akkor végül a jelforrása látja a rövidzárlatot. De legalább arra az időre, amelyre a jel terjedjen a kábel végéig és hátul, úgy fog kinézni, mint a jellegzetes impedancia.
Most kép Ine, hogy a jellegzetes impedanciájú ellenállást a kábel másik végére helyezem. Most a kábel bemeneti vége örökké ellenállásként fog kinézni. Ezt hívják a kábel lezárására , és az a szép tulajdonsága, hogy az impedanciát állandóvá tegye az idő múlásával, és megakadályozza, hogy a jel visszaverődjön, amikor a kábel végére ér. Végül is a kábel végéig egy másik kábelhossz ugyanúgy nézne ki, mint egy ellenállás a jellemző impedancián.
Megjegyzések
- Ez amikor először ‘ valaki sikeresen elmagyarázta nekem a kábel impedanciáját, köszönöm
Válasz
Amikor egy 50 Ohmos kábelről beszélünk, akkor a jellegzetes impedancia ról beszélünk, amely nem teljesen azonos a darabos impedanciával.
Amikor van a kábelben terjedő jel, ehhez a jelhez feszültség és aktuális hullámforma társul. A kábel kapacitív és induktív jellemzői közötti egyensúly miatt ezek a hullámalakok aránya rögzül.
Ha a kábel 50 Ohm-os impedanciájú, akkor ez azt jelenti, hogy ha az áram csak egy irányban terjed akkor a vonal bármely pontján a feszültség és az áram hullámformájának aránya 50 Ohm. Ez az arány jellemző a kábel geometriájára, és nem növekszik vagy csökken, ha a kábel hossza változik.
Ha megpróbálunk olyan jelet adni, ahol a feszültség és az áram értéke nem megfelelő a kábel megfelelő arányában, akkor a jelek szükségszerűen mindkét irányban terjednek. Ez lényegében az történik, amikor a végződés a terhelés nem egyezik meg a kábel jellemző impedanciájával. A terhelés “nem képes ugyanazt a feszültség / áram arányt támogatni anélkül, hogy egy visszirányú terjedő jelet létrehozna, hogy a dolgok összeadódjanak, és van egy reflexió.
Megjegyzések
- Miért nem mondhatjuk ‘ t, hogy a kábel olyan, mint egy korábbi Z terhelés és impedancia, amely megegyezik a ‘ s a jellemző impedancia?
- @Felipe_Ribas, Ha a kábel egyik végébe néz, és ha a másik vége megegyező terheléssel végződik, akkor a kábel úgy viselkedj (amennyire a bemeneti végtől megtudhatod), mint egy rögzített terhelés Z impedanciával. De ez nem mondja el, hogy mi történik más terminálokkal, és nem ‘ nem magyarázza meg, miért viselkedik így.
- A jel frekvenciája is paraméter, vagy jó-e a jellemző impedancia bármely frekvenciájú szingálnál?
- @cagrigurleyuk Egy jól megtervezett kábel nagyon közel van a sam-hoz A jellemző impedancia széles frekvenciatartományban. Jellemzően, ha a frekvencia túl magasra esik, vagy a kábelveszteség elfogadhatatlanul növekszik (lásd: bőrhatás ), vagy a kábel multimódusú távvezetékké válik, és már nem írható le egyetlen \ $ Z_0 \ $ paraméterrel. / li>
- @Felipe_Ribas, nem, ezt nem teheted meg. Egyrészt, ha a terhelés nem egyezik meg, akkor a teljes visszaverődés nemcsak a kábel Z0-jától, hanem a hosszától is függ.
Válasz
Elméletileg, ha a példádban szereplő kábel végtelen hosszú, akkor 50Ω impedanciát fogsz mérni a két vezeték között.
Ha a kábele rövidebb, mint a végtelen, de meghaladja a jel hullámhosszának körülbelül 10% -át * \ $ \ lambda = \ dfrac {c} {f} \ $ (ahol \ $ c \ kb 3 \ cdot 10 ^ 8 \ text {[m / s]} \ $), akkor adja meg a átviteli vonalak területét . Tehát 1 MHz frekvenciánál a hullámhossz körülbelül 300 m, a tizede pedig 30 m. Tehát, ha 1 MHz-es frekvenciával és 30 m-nél rövidebb kábellel dolgozik, akkor nem kell túlságosan aggódnia az impedanciája miatt.
*) Valójában a kábel hullámhossza rövidebb, mint vákuumban. A biztonság kedvéért például gyakorlati szempontból csak szorozzuk meg a hullámhosszat 2/3-mal. Tehát a gyakorlatban az 1 MHz-es kábelteljesítmény-küszöbértéknek 30 m * 2/3 = 20 m-nek kell lennie.
Más válaszok elméletibbet írtak szöveget, megpróbálok magas szintű gyakorlati információkat adni.
Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a kábelét mindkét végén olyan ellenállással akarja lezárni, amely megegyezik a jellemző impedanciával, ésszerűen tiszta jelet továbbíthat. . Ha nem megfelelően szakítja meg a kábelt, akkor tükröződéseket kap.
szimulálja ezt az áramkört – A CircuitLab
A tükröződések torzíthatják (vagy gyengíthetik) a jelet a vevő végén.
Amint a neve is mutatja, a visszaverődés a kábel túlsó végéből is visszavezet az adóhoz. Gyakran rádiófrekvenciás adók nem képes megbirkózni a nagy fényvisszaverő jelekkel, és felrobbanthatja az erőszakot. Ez az oka annak Gyakran javasoljuk, hogy ne kapcsoljon távadót, ha az antenna nincs csatlakoztatva.
Válasz
A kábel jellemző impedanciája semmi fizikai hosszával. Megjelenítése meglehetősen bonyolult, de ha figyelembe vesszük a hosszú kábel hosszúságát, egyik végén 100 ohmos terheléssel, a másik végén 10 voltos akkumulátorral, és megkérdezzük magunktól, mekkora áram folyik le a kábelen, amikor a 10 voltos akkumulátor csatlakozik.
Végül 100 mA áramlik, de abban a rövid idő alatt, amikor az áram folyik lefelé a kábelen, és még nem érte el a terhelést, mekkora áram fog folyni a 10 voltos akkumulátorból? Ha a kábel jellemző impedanciája 50 ohm, akkor 200mA áramlik, és ez 2 watt (10 V x 200 mA) teljesítményt jelent. De ezt az energiát nem tudja mind a 100 ohmos ellenállás “fogyasztani”, mert 10 mA feszültség mellett 100 mA-t akar. A felesleges teljesítmény visszatükröződik a terhelésből és a kábelből. Végül a dolgok rendeződnek, de az akkumulátor behelyezése után rövid idő alatt más a helyzet.
A kábel jellemző impedanciáját a kábel mérete és alakja határozza meg.Ez négy paramétert eredményez, amelyek meghatározzák a Z \ $ _ 0 \ $ jellemző impedanciáját: –
\ $ Z_0 = \ sqrt {\ dfrac {R + j \ omega L} {G + j \ omega C}} \ $
Ahol
- R a sorozatenkénti ellenállás méterenként (vagy egységnyi hosszúságonként)
- L a soros induktivitás méterenként (vagy egységnyi hosszúságra)
- G a párhuzamos vezetőképesség méterenként (vagy egységnyi hosszúságra) és
- C a párhuzamos vezetőképesség méterenként (vagy egységnyi hosszúságra)
Az audio / telefonos szférákban a kábel jellemző impedanciája általában a következő értékekre közelít: –
\ $ Z_0 = \ sqrt {\ dfrac {R} {j \ omega C}} \ $
Ez körülbelül 100 kHz-ig ésszerű, mert az R sorozat általában sokkal nagyobb, mint a \ $ j \ omega L \ $, és a G általában elhanyagolható.
RF-nél általában 1MHz és magasabb, a kábel jellemző impedanciája: –
\ $ Z_0 = \ sqrt {\ dfrac {L} {C}} \ $
Mivel \ $ j \ omega L \ $ uralja az R-t, és mint korábban említettük, G-t elhanyagolhatónak tekintik, de a dielektromos veszteségek A 100 MHz-nél nagyobb ncies növekedni kezd, és a G-t néha használják a képletben.
Megjegyzések
- I ‘ nem vagyok biztos az utolsó bekezdésedben. Ez vonatkozhat a 100–1000 MHz-es tartományban működő nagy pontosságú munkákra (nem az én területem). De az 1 GHz-es és annál nagyobb világban inkább az R veszteségek dominálnak, mint a G veszteségek. Ez egy ” négyzetgyök-f ” veszteségjellemzőt okoz, amely nagyon nagy dolog a gigabites kommunikációs munkában.
- @ThePhoton, te ‘ eljutottál oda – az 1GHz felett biztosan nem ‘ t a mezőm, de nekem meg kellett küzdenem G veszteségek a 100 MHz-es területen. A bőrveszteségeket illetően (úgy gondolom, hogy az említett F veszteség négyzetgyöke miatt hivatkozhat azokra), a Won ‘ t jwL mindig sokkal gyorsabban emelkedik, mint az sqrt (F). Lehet, hogy ‘ valami más?
- Kicsit keresgélve megtalálta ezt: sigcon.com/Pubs /edn/LossyLine.htm . Egy adott dielektrikum esetében a G veszteségek általában nagyobb frekvenciákon dominálnak. De amit a cikk nem mond ‘, az az, hogy általában több pénzt költhetünk el egy jobb dielektrikum megszerzésére, de ‘ nagyjából újra ragasztva van a réz- és a bőrhatással, bármit is költünk (eltekintve attól, hogy egyes alkalmazásokhoz Litz-huzalt használhatunk)