xΩ 임피던스 케이블은 어떻게 정의됩니까?

일부 금액이 발생했지만 답변을 이해하기 어려울 수 있습니다. 좀 더 직관적 인 느낌을 드리기 위해 노력하겠습니다.

긴 케이블 끝에 처음으로 전압을 가하면 어떻게되는지 생각해보세요. 케이블에는 약간의 정전 용량이 있으므로 약간의 전류가 흐르게됩니다. 그게 전부였습니다. 큰 전류 스파이크가 발생하면 아무것도 얻지 못합니다.

하지만 직렬 인덕턴스도 있습니다. 직렬 인덕턴스를 약간 사용하여 근사값을 계산할 수 있습니다. 접지, 다른 직렬 인덕턴스 등이 뒤 따릅니다. 이러한 인덕터와 커패시터 각각은 케이블의 길이를 조금씩 모델링합니다.이 길이를 더 작게 만들면 인덕턴스와 커패시턴스가 낮아지고 같은 길이에 더 많이 있습니다. 그러나 인덕턴스와 커패시턴스의 비율은 동일하게 유지됩니다.

이제 초기인가 전압이 케이블을 따라 전파되는 것을 상상해보십시오. 각 단계마다 약간의 커패시턴스가 충전됩니다. 그러나이 충전은 인덕턴스에 의해 속도가 느려집니다. 최종 결과는 사용자가 마지막에 적용한 전압입니다. 케이블은 빛의 속도보다 느리게 전파되며 일정한 전류를 요구하는 방식으로 케이블 길이를 따라 커패시턴스를 충전합니다. 두 배의 전압을 적용했다면 커패시터는 두 배의 전압으로 충전되므로 두 배의 충전이 필요하며 이는 두 배의 전류를 공급하는 데 필요합니다. 당신이 가진 것은 케이블이 당신이 적용한 전압에 비례하여 끌어 당기는 전류입니다. 이게 바로 저항기가하는 일입니다.

따라서 신호가 케이블을 따라 전파되는 동안 케이블은 소스에 대해 저항성이있는 것처럼 보입니다.이 저항은 병렬 커패시턴스와 직렬 인덕턴스의 함수일뿐입니다. 이 케이블의 특성 임피던스 입니다.

벤치에 케이블 코일이있는 경우 도체의 DC 저항을 무시할 수있을 정도로 짧으면 신호가 케이블 끝으로 전파 될 때까지 설명 된대로 작동합니다. 그때까지는 케이블을 구동하는 모든 것에 무한 케이블처럼 보입니다. 사실, 그것은 특성 임피던스에서 저항처럼 보입니다. 예를 들어 케이블이 충분히 짧고 끝을 단락 시키면 결국 신호 소스가 단락을 보게 될 것입니다. 그러나 적어도 신호가 케이블의 끝과 뒤쪽으로 전파되면 특성 임피던스처럼 보일 것입니다.

이제 imag 케이블의 다른 끝을 가로 질러 특성 임피던스의 저항을 넣는 것입니다. 이제 케이블의 입력 끝은 영원히 저항처럼 보일 것입니다. 이를 케이블 종단 이라고하며 시간이 지남에 따라 임피던스를 일정하게 만들고 케이블 끝에 도달했을 때 신호가 반사되는 것을 방지하는 좋은 특성이 있습니다. 결국 케이블의 끝까지 다른 길이의 케이블은 특성 임피던스에서 저항과 동일하게 보입니다.

설명

• 이것은 누군가가 ‘ 처음으로 케이블 임피던스에 대해 설명 해주었을 때 감사합니다.

50 옴 케이블에 대해 이야기 할 때는 집중 임피던스와는 다른 특성 임피던스 에 대해 이야기합니다.

있을 때 케이블에서 전파되는 신호에는 전압 파형과 해당 신호와 관련된 전류 파형이 있습니다. 케이블의 용량 특성과 유도 특성 사이의 균형으로 인해 이러한 파형의 비율이 고정됩니다.

케이블에 50 Ohm 특성 임피던스가있는 경우 전력이 한 방향으로 만 전파됨을 의미합니다. 라인을 따라 어느 지점에서나 전압 파형과 전류 파형의 비율은 50 Ohms입니다. 이 비율은 케이블 구조의 특성 이며 케이블 길이가 변경 되더라도 증가하거나 감소하는 것이 아닙니다.

전압과 전류가 해당 케이블에 적절한 비율이 아닌 신호를 적용하려고하면 반드시 신호가 양방향으로 전파됩니다. 이것은 본질적으로 종단이 발생할 때 발생합니다. 부하는 케이블 특성 임피던스와 일치하지 않습니다. 부하는 모든 것을 합산하기 위해 역 전파 신호를 생성하지 않고는 전압 대 전류의 동일한 비율을 지원할 수 없으며 반사가 있습니다.

댓글

• 왜 ‘ 케이블이 케이블과 동일한 임피던스 Z가있는 이전 부하와 같다고 말할 수없는 이유 ‘의 특성 임피던스?
• @Felipe_Ribas, 케이블의 한쪽 끝을 살펴보고 다른 쪽 끝이 일치하는 부하로 종단되면 케이블은 임피던스 Z가있는 고정 부하처럼 작동합니다 (입력 끝에서 알 수있는 한).하지만 ‘ 다른 종단에서 발생하는 상황을 알려주지 않으며 ‘ 왜 그런 식으로 작동하는지 설명하지 않습니다.
• 신호의 주파수도 매개 변수입니까, 아니면 특성 임피던스가 모든 주파수에 대해 좋은가요?
• @cagrigurleyuk 잘 설계된 케이블은 샘에 매우 가깝습니다. e 넓은 주파수 범위에 대한 특성 임피던스. 일반적으로 주파수가 너무 높으면 케이블 손실이 허용 할 수 없을 정도로 증가하거나 ( 피부 효과 참조) 케이블이 다중 모드 전송 라인이되어 더 이상 단일 \ $ Z_0 \ $ 매개 변수로 설명 할 수 없습니다.
• @Felipe_Ribas, 그렇게 할 수 없습니다. 우선, 부하가 일치하지 않으면 전체 반사가 케이블의 Z0뿐만 아니라 길이에 따라 달라집니다.

이론적으로 예제의 케이블이 무한히 긴 경우 두 리드 사이의 50Ω 임피던스를 측정합니다.

케이블이 무한대보다 짧지 만 신호 파장의 약 10 %보다 긴 경우 ^* \ $ \ lambda = \ dfrac {c} {f} \ $ (\ $ c \ approx 3 \ cdot 10 ^ 8 \ text {[m / s]} \ $) 그런 다음 전송선 영역을 입력합니다. . 따라서 1MHz 주파수의 경우 파장은 약 300m이고 1/10은 30m입니다. 따라서 1MHz 및 30m 미만의 케이블로 작업하는 경우 임피던스에 대해 너무 걱정할 필요가 없습니다.

^*) _{실제로 케이블의 파장은 진공 상태보다 짧습니다. 예를 들어 안전을 위해 파장에 2/3를 곱하면됩니다. 따라서 실제로 1MHz의 케이블 걱정 임계 값은 30m * 2 / 3 = 20m 여야합니다.}

다른 답변은 더 이론적 인 텍스트, 나는 몇 가지 높은 수준의 실용적인 정보를 제공하려고 노력할 것입니다.

실제로 이것은 당신이 합리적으로 깨끗한 신호를 전송할 수있는 특성 임피던스와 동일한 저항으로 양쪽 끝에서 케이블을 종단하고자 함을 의미합니다. . 케이블을 제대로 종단하지 않으면 반사가 발생합니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab}

반사는 수신기 끝에서 신호를 왜곡 (또는 감쇠) 할 수 있습니다.

이름에서 알 수 있듯이 반사는 케이블의 맨 끝에서 송신기로 다시 이동합니다. 종종 RF 송신기 큰 반사 신호에 대처할 수없고 파워 스테이지를 날려 버릴 수 있습니다. 안테나가 연결되지 않은 경우 송신기에 전원을 공급하지 않는 것이 좋습니다.

케이블의 특성 임피던스는 아무것도 아닙니다. 물리적 길이와 관련이 있습니다. 시각화하는 것은 매우 복잡하지만 한쪽 끝에는 100 옴 부하가 있고 다른 쪽 끝에는 10 볼트 배터리가있는 긴 길이의 케이블을 고려하고 10 볼트 배터리를 사용할 때 케이블 아래로 얼마나 많은 전류가 흐를 지 자문 해보십시오. 연결되었습니다.

결국 100mA가 흐르지 만 전류가 케이블 아래로 흐르고 아직 부하에 도달하지 않은 짧은 시간에 10 볼트 배터리에서 얼마나 많은 전류가 낮아질까요? 케이블의 특성 임피던스가 50 옴이면 200mA가 흐르고 이는 2 와트 (10V x 200mA)의 전력을 나타냅니다. 그러나이 전력은 10V에서 100mA를 원하기 때문에 100 옴 저항에 의해 모두 “소비”될 수는 없습니다. 초과 전력은 부하에서 다시 반사되어 케이블을 백업합니다. 결국 상황은 안정되지만 배터리가 적용된 후 짧은 시간 내에는 다른 이야기가됩니다.

케이블의 특성 임피던스는 케이블의 크기와 모양에 의해 정의됩니다.그 결과 특성 임피던스 Z \ $ _ 0 \ $를 정의하는 4 개의 매개 변수가 생성됩니다.-

\ $ Z_0 = \ sqrt {\ dfrac {R + j \ omega L} {G + j \ omega C}} \ $

여기서

• R은 미터당 (또는 단위 길이 당) 직렬 저항입니다.
• L은 미터당 직렬 인덕턴스입니다. (또는 단위 길이 당)
• G는 미터당 (또는 단위 길이 당) 병렬 컨덕턴스이고
• C는 미터당 (또는 단위 길이 당) 병렬 커패시턴스입니다.

오디오 / 전화 분야에서 케이블 특성 임피던스는 일반적으로 대략 다음과 같습니다.-

\ $ Z_0 = \ sqrt {\ dfrac {R} {j \ omega C}} \ $

시리즈 R은 일반적으로 \ $ j \ omega L \ $보다 훨씬 크고 G는 일반적으로 무시할 수 있기 때문에 약 100kHz까지 합리적입니다.

RF에서, 일반적으로 1MHz 이상에서는 케이블의 특성 임피던스가 다음과 같은 것으로 간주됩니다.-

\ $ Z_0 = \ sqrt {\ dfrac {L} {C}} \ $

\ $ 때문에 j \ omega L \ $가 R을 지배하고 앞서 언급했듯이 G는 무시할 수있는 것으로 간주되지만 주파수에서의 유전 손실 100MHz 이상의 nc는 증가하기 시작하고 때때로 G가 공식에 사용됩니다.

설명

• I ‘ 마지막 단락에 대해 잘 모르겠습니다. 100-1000MHz 범위 (내 분야가 아님)의 고정밀 작업에 적용될 수 있습니다. 그러나 1GHz 이상에서는 R 손실이 G 손실보다 우세한 경향이 있습니다. 이로 인해 기가비트 통신 작업에서 매우 중요한 ” square-root-of-f ” 손실 특성이 발생합니다.
• @ThePhoton 당신은 ‘ 저를 거기에 데려 왔습니다. 1GHz 이상은 확실히 제 분야가 아닙니다 ‘하지만 저는 100MHz 영역의 G 손실. 피부 손실과 관련하여 (당신이 언급 한 F 손실의 제곱근 때문일 수 있다고 생각합니다), 승 ‘ t jwL은 항상 sqrt (F)보다 훨씬 빠르게 상승합니다. ‘ 뭔가 다른 것일까 요?
• 조금 검색 한 결과 다음을 찾았습니다. sigcon.com/Pubs /edn/LossyLine.htm . 주어진 유전체에 대해 G 손실은 더 높은 주파수에서 지배적 인 경향이 있습니다. 그러나 기사에서 ‘ 말하지 않는 것은 일반적으로 더 나은 유전체를 얻기 위해 더 많은 돈을 쓸 수 있지만 ‘ 대부분 우리가 지출하는 비용에 상관없이 구리 및 피부 효과가 붙어 있습니다 (일부 응용 분야에 Litz 와이어를 사용할 가능성 제외)