Aceasta este probabil o întrebare foarte simplă, dar parcă nu găsesc un răspuns clar oriunde. Cred că cablul de 50Ω înseamnă 50Ω pe unitate de lungime .
Ce unitate de lungime este aceasta? Dacă nu este așa cum este definit, cum este?
Comentarii
- Dacă îmi amintesc corect din cursurile mele de curs la microunde, a fost impedanța a cablului cu lungime infinită; presupunând că purtătorul său de încărcare de bază este un conductor perfect. Valoarea impedanței provine din capacitatea dintre doi conductori (miez și ecran) și inductanța pe unitate de lungime. Cablul nu este un material blocat, deci această valoare a impedanței este calculată prin rezolvarea unei ecuații de undă multidimensionale foarte complexe.
Răspuns
Văd că aveți răspunsuri corecte, dar probabil dificil de înțeles. Voi încerca să vă dau o senzație intuitivă mai bună.
Luați în considerare ce se întâmplă atunci când aplicați prima o tensiune la capătul unui cablu lung. Cablul are o anumită capacitate, deci va atrage ceva curent. Dacă asta a fost tot, ați obținut un vârf de curent mare, apoi nimic.
Cu toate acestea, are și o anumită inductanță de serie. Puteți să o aproximați cu o mică inductanță de serie, urmată de o mică capacitate la masă, urmată de o altă serie de inductanță etc. Fiecare dintre aceste inductoare și condensatori modelează o lungime mică a cablului. Dacă faceți această lungime mai mică, inductanța și capacitatea scad și există mai multe dintre ele pe aceeași lungime. Cu toate acestea, raportul dintre inductanță și capacitate rămâne același.
Acum, imaginați-vă tensiunea inițială aplicată propagându-se în jos prin cablu. La fiecare pas al drumului, aceasta încarcă puțină capacitate. rezultatul net este că tensiunea pe care ați aplicat-o la sfârșitul anului Cablul se propagă mai lent decât viteza luminii și încarcă capacitatea pe lungimea cablului într-un mod care necesită un curent constant. Dacă ați fi aplicat de două ori tensiunea, condensatorii ar fi încărcați la o tensiune de două ori mai mare, de aceea ar fi nevoie de o încărcare de două ori, ceea ce ar necesita dublul curentului pentru a fi alimentat. Ceea ce aveți este curentul pe care îl trage cablul fiind proporțional cu tensiunea pe care ați aplicat-o. Gee, asta face un rezistor.
Prin urmare, în timp ce semnalul se propagă în jos prin cablu, cablul pare rezistiv la sursă. Această rezistență este doar o funcție a capacității paralele și a inductanței seriale a cablul și nu are nimic de-a face cu ceea ce a conectat la celălalt capăt. Aceasta este impedanța caracteristică a cablului.
Dacă aveți o bobină de cablu pe bancă acest lucru este suficient de scurt, astfel încât să puteți ignora rezistența la curent continuu a conductorilor, apoi totul funcționează așa cum este descris până când semnalul se propagă la capătul cablului și înapoi. Până atunci, pare un cablu infinit către orice îl conduce. De fapt, pare a fi o rezistență la impedanța caracteristică. Dacă cablul este suficient de scurt și scurtați capătul, de exemplu, atunci în cele din urmă sursa de semnal va vedea scurtul. Dar, cel puțin pentru timpul necesar semnalului propagă până la capătul cablului și înapoi, va arăta ca impedanța caracteristică.
Acum imag pentru că am pus un rezistor al impedanței caracteristice peste celălalt capăt al cablului. Acum capătul de intrare al cablului va arăta ca un rezistor pentru totdeauna. Aceasta se numește terminarea cablului și are proprietatea frumoasă de a face ca impedanța să fie constantă în timp și să împiedice reflectarea semnalului atunci când ajunge la capătul cablului. La urma urmei, până la capătul cablului, o altă lungime a cablului ar arăta la fel ca un rezistor la impedanța caracteristică.
Comentarii
- Acesta este prima dată când cineva ‘ mi-a explicat cu succes impedanța cablului, mulțumesc
Răspunde
Când vorbim despre un cablu de 50 Ohm, vorbim despre impedanță caracteristică care nu este la fel ca o impedanță forfetară.
Când există un semnal care se propagă în cablu, va exista o formă de undă de tensiune și o formă de undă de curent asociată cu acel semnal. Datorită echilibrului dintre caracteristicile capacitive și inductive ale cablului, raportul acestor forme de undă va fi fixat.
Când un cablu are o impedanță caracteristică de 50 Ohm, înseamnă că dacă puterea se propagă într-o singură direcție apoi, în orice punct de-a lungul liniei, raportul dintre forma de undă de tensiune și forma de undă curentă este de 50 Ohmi. Acest raport este caracteristic geometria cablului și nu este ceva care crește sau scade dacă se modifică lungimea cablului.
Dacă încercăm să aplicăm un semnal în care tensiunea și curentul nu sunt în raportul adecvat pentru acel cablu, atunci vom determina în mod necesar propagarea semnalelor în ambele direcții. Aceasta este în esență ceea ce se întâmplă când terminarea sarcina nu se potrivește cu impedanța caracteristică a cablului. Încărcarea nu poate suporta același raport de tensiune la curent fără a crea un semnal de propagare inversă pentru a face ca lucrurile să se adauge și aveți o reflectare.
Comentarii
- De ce nu putem spune ‘ că cablul este ca o sarcină anterioară cu și impedanță Z care este egală cu cablul ‘ impedanța caracteristică?
- @Felipe_Ribas, dacă vă uitați la un capăt al cablului, și dacă celălalt capăt este terminat cu o sarcină potrivită, atunci cablul ar fi comportați-vă (din câte puteți vedea de la capătul de intrare) ca o sarcină fixă cu impedanță Z. Dar asta nu vă spune ‘ nu vă spune ce se întâmplă cu alte terminații și nu ‘ t explică de ce se comportă așa.
- Frecvența semnalului este, de asemenea, un parametru sau impedanța caracteristică este bună pentru orice singură frecvență?
- @cagrigurleyuk Un cablu bine conceput va avea foarte aproape de sam Impedanța caracteristică pe o gamă largă de frecvențe. De obicei, dacă frecvența crește prea mult, pierderea cablului crește inacceptabil (vezi efectul pielii ) sau cablul devine o linie de transmisie multimod și nu mai poate fi descris cu un singur parametru \ $ Z_0 \ $.
- @Felipe_Ribas, nu, nu poți face asta. În primul rând, dacă sarcina nu se potrivește, reflectarea generală va depinde nu doar de Z0 a cablului, ci și de lungime.
Răspuns
În teorie, dacă cablul din exemplul dvs. este infinit de lung, atunci veți măsura o impedanță de 50Ω între cele două conductoare.
Dacă cablul dvs. este mai scurt decât infinit, dar mai lung de aproximativ 10% din lungimea de undă a semnalului * \ $ \ lambda = \ dfrac {c} {f} \ $ (unde \ $ c \ approx 3 \ cdot 10 ^ 8 \ text {[m / s]} \ $), atunci introduceți zona liniile de transmisie Deci, pentru o frecvență de 1 MHz, lungimea de undă va fi de aproximativ 300m și o zecime va fi de 30m. Deci, dacă lucrați cu 1MHz și un cablu mai scurt de 30m, nu trebuie să vă faceți griji cu privire la impedanța sa prea mult. p>
*) De fapt, lungimea de undă a unui cablu este mai scurtă decât în vid. Pentru a fi sigur, de exemplu, înmulțiți lungimea de undă cu 2/3. Așadar, în practică, pragul de îngrijorare al cablului cu 1 MHz ar trebui să fie de 30 m * 2/3 = 20 m.
Alte răspunsuri au scris un text mai teoretic text, voi încerca să ofer câteva informații practice la nivel înalt.
În practică, acest lucru înseamnă că doriți să vă terminați cablul la ambele capete cu un rezistor care este egal cu impedanța caracteristică pe care o puteți transmite un semnal rezonabil de curat. . Dacă nu terminați corect cablul, veți obține reflexii.
simulați acest circuit – Schema creată utilizând CircuitLab
Reflecțiile vă pot distorsiona (sau atenua) semnalul la capătul receptorului.
După cum sugerează și numele, reflexia se deplasează înapoi de la capătul îndepărtat al cablului la emițător. Adesea emițătoare RF nu poate face față semnalelor reflectorizante mari și este posibil să aruncați starea de putere. Acesta este motivul pentru care este adesea recomandat să nu alimentați un emițător dacă antena nu este conectată.
Răspuns
Impedanța caracteristică a unui cablu nu este nimic de a face cu lungimea sa fizică. Este destul de complex de vizualizat, dar dacă luați în considerare o lungime de cablu cu o sarcină de 100 ohmi la un capăt și o baterie de 10 volți la celălalt capăt și întrebați-vă cât de mult curent va curge pe cablu când bateria de 10 volți este conectat.
În cele din urmă, 100 mA vor curge, dar, în acel spațiu scurt de timp, când curentul curge pe cablu și încă nu a atins sarcina, cât de mult curent va scădea de la bateria de 10 volți? Dacă impedanța caracteristică a cablului este de 50 ohmi, atunci 200mA va curge și aceasta reprezintă o putere de 2 wați (10 V x 200 mA). Dar această putere nu poate fi „consumată” de rezistența de 100 ohmi, deoarece vrea 100 mA la 10V. Puterea în exces este reflectată înapoi de la sarcină și înapoi cablul. În cele din urmă, lucrurile se stabilesc, dar în scurtul timp după aplicarea bateriei, este o poveste diferită.
Impedanța caracteristică a cablului este definită de dimensiunea și forma cablului.Rezultă patru parametri care îi definesc impedanța caracteristică Z \ $ _ 0 \ $: –
\ $ Z_0 = \ sqrt {\ dfrac {R + j \ omega L} {G + j \ omega C}} \ $
Unde
- R este rezistența serie pe metru (sau pe unitate de lungime)
- L este inductanța seriei pe metru (sau pe unitate de lungime)
- G este conductanța paralelă pe metru (sau pe unitate de lungime) și
- C este capacitatea paralelă pe metru (sau pe unitate de lungime)
În sferele audio / telefonie, impedanța caracteristică a cablului este de obicei aproximată la: –
\ $ Z_0 = \ sqrt {\ dfrac {R} {j \ omega C}} \ $
Acest lucru este rezonabil până la aproximativ 100 kHz, deoarece seria R este de obicei mult mai mare decât \ $ j \ omega L \ $ și G este de obicei neglijabilă.
La RF, de obicei 1 MHz și mai mare, cablul este considerat ca având o impedanță caracteristică de: –
\ $ Z_0 = \ sqrt {\ dfrac {L} {C}} \ $
Deoarece \ $ j \ omega L \ $ domină R și, așa cum am menționat anterior, G este considerat ca fiind neglijabil, cu toate acestea, pierderile dielectrice la frecvență ncies peste 100MHz încep să crească și G este uneori folosit în formulă.
Comentarii
- I ‘ Nu sunt sigur de ultimul dvs. paragraf. Se poate aplica lucrărilor de înaltă precizie în domeniul 100-1000 MHz (nu domeniul meu). Dar în lumea de 1 GHz și în sus, pierderile R tind să domine mai degrabă decât pierderile G. Acest lucru cauzează o ” pătrat-rădăcină-de-f ” caracteristică de pierdere, care este o afacere foarte mare în comunicarea gigabit.
- @ThePhoton ‘ m-ați dus acolo – cu siguranță peste 1 GHz nu este ‘ domeniul meu, dar a trebuit să mă confrunt cu Pierderi de G în zona de 100 MHz. În ceea ce privește pierderile de piele (cred că s-ar putea să vă referiți la acestea din cauza rădăcinii pătrate a pierderii F pe care le-ați menționat), Won ‘ t jwL crește întotdeauna mult mai repede decât sqrt (F). Poate că ‘ este altceva?
- A căutat puțin și a găsit acest lucru: sigcon.com/Pubs /edn/LossyLine.htm . Pentru un anumit dielectric, pierderile de G tind să domine la frecvențe mai mari. Dar ceea ce nu spune articolul este ‘ t este că, de obicei, putem cheltui mai mulți bani pentru a obține un dielectric mai bun, dar ‘ suntem destul de mult blocat cu efect de cupru și piele, indiferent de ce cheltuim (în afară de posibilitatea de a folosi sârmă Litz pentru unele aplicații)