Il termine "Dielettrico" si applica a qualsiasi materiale che non sia un conduttore di elettricità: un isolante. L'aria secca a livello del mare ha costante dielettrica uguale a 1, tutti gli altri mezzi isolanti hanno una costante dielettrica maggiore di 1. Cavi che utilizzano vinile duro o dielettrico espanso, materiale isolante separatore sotto forma di teflon solido o spinato a spirale, come in design moderno i cavi possono avere costanti dielettriche fino a valori parecchie volte superiori alla costante dielettrica dell'aria secca a livello del mare. Azoto secco, gas inerte, filtrato attraverso un "essiccante" per rimozione completa l'umidità, immagazzinata a una pressione leggermente superiore alla pressione dell'aria a livello del mare, è ampiamente utilizzata nei cavi monopezzo sigillati per garantire che i cambiamenti pressione atmosferica e l'umidità relativa non ha modificato la resistenza del cavo.
Quando si lavora con capacità elevate e nella regione delle frequenze più alte, vengono utilizzati cavi di diametro maggiore, avendo minori perdite in date lunghezze... La perdita del cavo viene solitamente misurata in decibel, dB, per 100 piedi nel terreno più comune comunicazioni mobili gamme di frequenza... I cavi flessibili prodotti secondo gli standard RG-58 e RG-59 di vecchia data sono stati sostituiti nella maggior parte, se non tutti, i sistemi commerciali con conduttori a doppia guaina argentati e materiali isolanti in Teflon o speciali tipi di dielettrici espansi per ridurre le perdite e migliorare significativamente il cavo in termini di guscio protettivo... I cavi semiflessibili con conduttori solidi o cavi rigidi con conduttori solidi utilizzano materiali isolanti ceramici o strutture di supporto di centraggio a spirale in teflon con sigillatura ad azoto secco lungo di essi per ridurre le perdite. Questi tipi di cavi trovano impiego in applicazioni con maggiori capacità e alle frequenze più alte.
La maggior parte dei sistemi di distribuzione CATV e CCTV sono stati standardizzati a 72 Ω molti anni fa e questa resistenza del sistema continua ad essere utilizzata in questo settore oggi. Quando speciale requisiti di sistema, ad esempio quando si utilizzano cavi come convertitori lineari, è possibile utilizzare cavi con resistenza 75, 93 e altri valori di resistenza speciali. Questi tipi sono disponibili da diversi produttori di cavi. Quando si progetta reti via cavo vengono utilizzate le lunghezze caratteristiche di tali cavi, in modo tale che le resistenze delle sezioni siano adeguate ai dispositivi e ai circuiti elettrici con i quali altrimenti sarebbero disadattate.
Realismo dell'adattamento di impedenza
Si presume spesso che in un sistema in cui tutti gli elementi sono 50 , può essere utilizzata qualsiasi lunghezza di cavo da 50 e ne risulterà una "corrispondenza perfetta". Questo è vero solo quando tutti gli elementi del sistema hanno puramente resistivo Caratteristiche 50 , che non mostrano reattanze induttive o capacitive.
PER FAVORE, rileggi il capitolo precedente
Nelle applicazioni RF pratiche, la presenza di effetti di induttanza o capacità anche relativamente piccoli può ridurre l'efficienza complessiva quando due o più strumenti sono collegati insieme. Per l'adattamento dei cavi, è necessario calcolare il componente reattivo per ottenere le massime prestazioni possibili. Per piena comprensione per quello che intendiamo, esaminiamo la natura degli amplificatori prima di affrontare il problema della linea di trasmissione e delle impedenze dell'antenna.
Anatomia dell'oscillatore
La più moderna generazione di frequenze avviene tramite sintesi elettronica. La flessibilità e la semplicità con cui vengono programmati e gestiti gli odierni trasmettitori e ricevitori multicanale è resa possibile da tecnologia moderna sintetizzatore "Solido".
Gli aspetti del design dei sintetizzatori sono una questione in sé. I moderni oscillatori di clock a stato solido stabiliranno un'elevata stabilità canale di frequenza come programmato a bassi livelli di potenza, utilizzando una sofisticata sintesi di frequenza per stabilire con precisione le frequenze del canale desiderate. Tipicamente, la modulazione dei media selezionati viene utilizzata come parte della funzione del sintetizzatore. Come risultato di fasi successive, questo segnale viene amplificato a un livello di potenza accettabile per un amplificatore di potenza (PM). Questo W.M. può avere due o più stadi per ottenere in uscita il livello di potenza richiesto.
Nell'oscillatore master vengono identificate diverse resistenze di gradino, in accordo con la scelta del progettista e la disponibilità principio attivo reti. È pratica comune progettare l'impedenza di uscita dell'oscillatore in modo che sia 50 a un determinato livello di potenza, ad esempio 3,5 o 10 watt. Inoltre, varie forme o tipi di W.M. vengono utilizzati, molto probabilmente, sul presupposto che l'impedenza di ingresso dell'amplificatore sarà la stessa per l'uscita dell'amplificatore come l'impedenza creata dal "carico". È importante che venga mantenuto un adeguato adattamento dell'impedenza poiché l'oscillatore principale è effettivamente un trasmettitore a bassa potenza. Trasmetterà potenza all'ingresso del W.M. è più efficace solo quando la sua impedenza di uscita è abbinata all'impedenza di ingresso di W.M.
Molto spesso, si verificano situazioni in cui l'oscillatore principale, che può fornire la potenza richiesta all'U.M., si guasta e genera false frequenze di uscita o smette di funzionare quando la resistenza di ingresso dell'U.M. significativamente diverso da cinquanta ohm, o quando tra l'uscita dell'oscillatore principale e l'ingresso del W.M. usato da cavo non corrispondente. Quando l'oscillatore principale è normalizzato a, diciamo, 5 watt di potenza di uscita e utilizza un'uscita di classe "B" o "C" insieme alla regolazione del "livello di uscita" in alcune fasi precedenti, spesso la resistenza effettiva può variare di vasta gamma, perché potenza di uscita l'oscillatore principale varia all'interno personalizzazione disponibile scala di potenza.
Questo fatto è spesso osservato da molti specialisti nell'ipotesi errata che l'impedenza di uscita dell'oscillatore principale sia costante, indipendentemente dalla potenza generata.
Tipici amplificatori a stato solido.
Per molti anni, gli amplificatori a stato solido si sono basati esclusivamente sulla tecnologia dei transistor di potenza, ma ora l'industria produce e utilizza sempre più dispositivi di amplificazione Power FET. Possiamo, tuttavia, aspettarci che l'uso di amplificatori a transistor di potenza bipolari continuerà per diversi anni, poiché la maggior parte dei dispositivi con tali componenti sono stati progettati per lavoro diretto da 12,6 (nominali) alimentatori trasportabili (VDC), mentre i FET che operano a 25 watt o più richiedono in genere tensioni operative più elevate, complicando i requisiti di alimentazione, specialmente nelle applicazioni di trasporto.
RF transistor potenti, come si è scoperto, includono dispositivi che generano potenza nell'intervallo da meno di 1 watt a 60 watt o più, e i dispositivi FET sono già in grado di funzionare con potenze fino a 250 watt in uscita. tradizionale in amplificatori a transistor potenza è l'uso di uno stadio con un'amplificazione di potenza sufficiente per pilotare due o quattro apparecchi "push-pull, paralleli" alimentati da divisori ibridi collegati ai loro ingressi e ricombinare le uscite utilizzando dispositivi ibridi.
Impedenza caratteristica 75 +/- 3,0 ohm
Resistenza di accoppiamento 200 mΩ / m
Temperatura di lavoro -40 +50 oС
Temperatura minima di installazione -5 oС
Peso 72 kg/km
Durata minima 12 anni
Coefficiente di attenuazione per 1 m per frequenze di 10 MHz - 0,02 dB
100 MHz - 0,075 dB
1 GHz - 0,40 dB
10 GHz - 2,0 dB
Per confronto Tabella attenuazione per cavo coassiale RG-213 C / U
ATTENZIONE dB / 100 m
10MHz 1,90
50 MHz 4.00
100MHz 6.00
150MHz 7,50
Come puoi vedere, RG-213 C/U è leggermente migliore di pk-75-4-15, e quindi perché pagare di più se non vedi la differenza?Ho comprato pk-75-4-15 ad un prezzo di 15 rubli al metro e 213.110 rubli ...
Ok, continuiamo... Per trasformare il nostro cavo da 75 ohm in 50 ohm, devi sceglierne la lunghezza.Il nome stesso suggerisce che sarà una mezza onda, ma a causa del fatto che lo strato del cavo ha un dielettrico costante diversa da 1.0 (1.0 a wowukuma, abbiamo polietilene), quindi la lunghezza della semionda deve essere moltiplicata per il fattore di accorciamento, indicato nei libri di riferimento.Ad esempio, la frequenza è 27.200, quindi la lunghezza di questo trasformatore è 300 / 27,2 = 11,02 lunghezza d'onda e 11,02 * 0,5 = 5,51 metri. Il fattore di accorciamento per cavi con isolamento piatto (non schiumato) è pari a 0,66 e quindi il nostro trasformatore sarà pari a 5,51 * 0,66 = 3,63 metri. Ma d'accordo, di regola , dal ricetrasmettitore all'antenna più lunga distanza, sembra sfortuna, ma il trasformatore può essere aumentato di n numero intero di volte. più numero n, più stretto è il dominio della frequenza in cui viene eseguita la trasformazione delle resistenze.Con una lunghezza del cavo di 40-50 metri, non puoi preoccuparti.Se c'è un misuratore ksv, allora è meglio scegliere la lunghezza del cavo a carico di 50 ohm Il numero richiesto di n viene misurato con un margine di 1,5 metri 2,0, a un'estremità è appesa una resistenza non induttiva di 50 ohm e una potenza di almeno 2 watt (è possibile parallelizzare 3 mlt-2s di 150 ohm ciascuno), all'altra estremità del cavo, inserire una spina e collegarsi al misuratore SW e alla stazione radio trasmissione e controllare il ROS al centro dell'area di lavoro desiderata, diciamo 27.300. Cerchiamo una frequenza con SWR pari a 1.0, perché. abbiamo un cavo con un margine, quindi l'SWR minimo sarà in una regione di frequenza inferiore, ad esempio 26.300. Va bene, ora dobbiamo tagliare il cavo di 4-6 cm, è meglio farlo dalla fine del Premere nuovamente il PTT e vedere che l'SWR minimo è salito ad una frequenza più alta della zona e diminuito di 27.300 ksv, stiamo gradualmente portando il minimo kws a 27.100. Ciò è necessario affinché quando il cavo è collegato all'antenna, abbiamo una riserva solo in caso di incendio.
Questo è tutto, e sarò felice di sentire i tuoi suggerimenti e commenti!
Prima di iniziare a leggere l'articolo, prova a pensare alla domanda: la corrente funzionerà se colleghi un filo molto lungo alla batteria (più di 300 mila chilometri, superconduttore), se le estremità opposte del filo non sono collegate da nessuna parte? Quanti ampere?
Dopo aver letto questo articolo, capirai qual è il significato della resistenza alle onde. Dalle lezioni sulla teoria delle onde, ho imparato solo che la resistenza delle onde è resistenza alle onde. La maggior parte degli studenti sembra aver capito esattamente la stessa cosa. Cioè, niente.
Questo articolo è una traduzione molto libera di questo libro: Lessons In Electric Circuits
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Thrash su Wikipedia: La lunga fila
Cavo da 50 ohm?
All'inizio della mia passione per l'elettronica, ho sentito spesso parlare dell'impedenza caratteristica di un cavo coassiale di 50Ω. Un cavo coassiale è composto da due fili. Filo centrale, isolante, treccia, isolante. La treccia copre completamente il conduttore centrale. Tale filo viene utilizzato per trasmettere segnali deboli e la treccia protegge il segnale dalle interferenze.Sono rimasto sorpreso da questa iscrizione - 50 Ω. Come possono due conduttori isolati avere una resistenza reciproca di 50 ? Ho misurato la resistenza tra i fili e ho visto un'apertura, come previsto. La resistenza del cavo da un lato all'altro è zero. Non importa come ho collegato l'ohmmetro, non sono ancora riuscito a ottenere una resistenza di 50 Ohm.
Quello che non capivo al momento era come il cavo risponde agli impulsi. Naturalmente, l'ohmmetro funziona con corrente costante e mostra che i conduttori non sono collegati tra loro. Tuttavia, il cavo, per l'influenza della capacità e dell'induttanza distribuite su tutta la lunghezza, funge da resistore. E proprio come un resistore convenzionale, la corrente è proporzionale alla tensione. Quello che vediamo come una coppia di conduttori - elemento importante circuiti in presenza di segnali ad alta frequenza.
In questo articolo imparerai cos'è una linea di comunicazione. Molti degli effetti delle linee di comunicazione non si manifestano durante il funzionamento con frequenza di rete CC o 50 Hz. Tuttavia, nei circuiti ad alta frequenza, questi effetti sono significativi. Uso pratico linee di trasmissione - nelle comunicazioni radio, in reti di computer, e nei circuiti a bassa frequenza per la protezione da sovratensioni o fulmini.
I fili e la velocità della luce
Considera il seguente diagramma. Il circuito è chiuso - la spia si accende. Circuito aperto - la lampada si spegne. La lampada infatti non si accende istantaneamente. Dovrebbe almeno scaldarsi. Ma non è su questo che voglio concentrarmi. Sebbene gli elettroni si muovano molto lentamente, interagiscono tra loro molto più velocemente, alla velocità della luce.
Cosa succede se la lunghezza dei fili è di 300 mila km? Poiché l'elettricità viene trasmessa a una velocità finita, fili molto lunghi introdurranno ritardi. 
Ignorando il tempo per riscaldare la lampada e la resistenza dei fili, la lampada si accenderà circa 1 secondo dopo l'accensione dell'interruttore. Nonostante il fatto che la costruzione di linee di trasmissione superconduttive di questa lunghezza creerà enormi problemi pratici, è teoricamente possibile, quindi il nostro esperimento mentale è reale. Quando l'interruttore è spento, la lampada continuerà a ricevere alimentazione per un altro 1 secondo.
Un modo per immaginare il movimento degli elettroni in un conduttore è nelle carrozze di un treno. Le auto stesse si muovono lentamente, iniziano appena a muoversi e l'onda della frizione viene trasmessa molto più velocemente. 
Un'altra analogia, forse più appropriata, sono le onde nell'acqua. L'oggetto inizia a muoversi orizzontalmente lungo la superficie. Verrà creata un'onda a causa dell'interazione delle molecole d'acqua. L'onda viaggerà molto più velocemente delle molecole d'acqua. 
Gli elettroni interagiscono alla velocità della luce, ma si muovono molto più lentamente, come la molecola d'acqua nella figura sopra. Con un circuito molto lungo, si nota un ritardo tra la pressione dell'interruttore e l'accensione della lampada.
Resistenza alle onde
Supponiamo di avere due fili paralleli di lunghezza infinita, senza bulbo all'estremità. La corrente scorrerà quando l'interruttore è chiuso?
Nonostante il fatto che il nostro filo sia un superconduttore, non possiamo trascurare la capacità tra i fili:
Collegare l'alimentazione al filo. La corrente di carica del condensatore è determinata dalla formula: I = C (de / dt). Di conseguenza, un aumento istantaneo della tensione dovrebbe generare una corrente infinita.
Tuttavia, la corrente non può essere infinita, poiché c'è un'induttanza lungo i fili che limita la crescita della corrente. La caduta di tensione nell'induttanza obbedisce alla formula: E = L (dI / dt). Questa caduta di tensione limita la corrente massima.
Poiché gli elettroni interagiscono con la velocità della luce, l'onda viaggerà alla stessa velocità. Pertanto, l'aumento della corrente negli induttori e il processo di carica dei condensatori saranno simili a questo:
Come risultato di queste interazioni, la corrente attraverso la batteria sarà limitata. Poiché i fili sono infiniti, la capacità distribuita non verrà mai caricata e l'induttanza non consentirà alla corrente di aumentare all'infinito. In altre parole, i fili si comporteranno come un carico costante.
La linea di trasmissione si comporta come un carico costante proprio come un resistore. Per una fonte di alimentazione, non fa differenza dove scorre la corrente: nel resistore o nella linea di trasmissione. L'impedenza (resistenza) di questa linea è chiamata impedenza caratteristica ed è determinata solo dalla geometria dei conduttori. Per i cavi paralleli isolati in aria, l'impedenza caratteristica viene calcolata come segue: 
Per un filo coassiale, la formula per calcolare l'impedenza caratteristica sembra leggermente diversa: 
Se il materiale isolante non è un vuoto, la velocità di propagazione sarà inferiore alla velocità della luce. Atteggiamento velocità reale alla velocità della luce è detto fattore di accorciamento.
Il fattore di accorciamento dipende solo dalle proprietà dell'isolante e viene calcolato utilizzando la seguente formula:
L'impedenza caratteristica è anche nota come impedenza caratteristica.
La formula mostra che l'impedenza caratteristica aumenta all'aumentare della distanza tra i conduttori. Se i conduttori sono separati l'uno dall'altro, la loro capacità si riduce e l'induttanza distribuita aumenta (l'effetto della neutralizzazione di due correnti opposte è inferiore). Meno capacità, più induttanza => meno corrente => più resistenza. Al contrario, avvicinare i fili porta a più capacità, meno induttanza => più corrente => meno impedenza caratteristica.
Escludendo gli effetti della dispersione di corrente attraverso il dielettrico, l'impedenza caratteristica obbedisce alla seguente formula:
Linee di trasmissione finite
Le linee di lunghezza infinita sono un'astrazione interessante, ma sono impossibili. Tutte le linee sono di lunghezza finita. Se quel pezzo di cavo RG-58/U da 50 Ohm, che ho misurato con un ohmmetro qualche anno fa, fosse di lunghezza infinita, registrerei una resistenza di 50 Ohm tra interno e filo esterno... Ma questa linea non era infinita, ed era misurata come aperta, con resistenza infinita.Tuttavia, l'impedenza caratteristica è importante anche quando si lavora con un filo di lunghezza limitata. Se alla linea viene applicata una tensione transitoria, scorrerà una corrente, che è uguale al rapporto tensione ad impedenza caratteristica. È solo la legge di Ohm. Ma non agirà indefinitamente, ma per un tempo limitato.
Se c'è un'interruzione alla fine della linea, a questo punto la corrente verrà interrotta. E questa brusca cessazione della corrente influenzerà l'intera linea. Immagina un treno che scende lungo i binari con gli accoppiamenti allentati. Se colpisce il muro, non si fermerà tutto in una volta: prima la prima, poi la seconda auto, ecc. 
Un segnale che si propaga da una sorgente è chiamato onda incidente. La propagazione di un segnale dal carico alla sorgente è chiamata onda riflessa.
Non appena la pila di elettroni alla fine della linea si propaga di nuovo alla batteria, la corrente nella linea si interrompe e si comporta normalmente. circuito aperto... Tutto ciò avviene molto rapidamente per linee di lunghezza ragionevole, in modo che l'ohmmetro non abbia il tempo di misurare la resistenza. Non ha il tempo di catturare quel periodo di tempo in cui il circuito si comporta come un resistore. Per un cavo chilometrico con un fattore di accorciamento di 0,66, il segnale si propaga solo 5,05 µs. L'onda riflessa torna alla sorgente per la stessa quantità, cioè un totale di 10,1 μs.
Strumenti ad alta velocità sono in grado di misurare questo tempo tra la trasmissione del segnale e l'arrivo della riflessione per determinare la lunghezza del cavo. Questo metodo può essere utilizzato anche per determinare se uno o entrambi i fili di un cavo sono interrotti. Tali dispositivi sono chiamati OTDR per le linee via cavo. Il principio di base è lo stesso dei sonar a ultrasuoni: generazione di impulsi e misurazione del tempo per l'eco.
Un fenomeno simile si verifica nel caso di un cortocircuito: quando l'onda raggiunge la fine della linea, viene riflessa, poiché non può esistere tensione tra i due fili collegati. Quando l'onda riflessa raggiunge la sorgente, la sorgente vede cosa è successo. corto circuito... Tutto questo accade durante il tempo di propagazione del segnale lì + tempo indietro.
Un semplice esperimento illustra il fenomeno della riflessione delle onde. Prendi la corda come mostrato nell'immagine e tirala. L'onda inizierà a propagarsi fino a quando non sarà completamente estinta a causa dell'attrito.
Sembra una linea lunga e in perdita. Il livello del segnale diminuirà man mano che ci si sposta lungo la linea. Tuttavia, se l'altra estremità è fissata a una parete solida, apparirà un'onda riflessa: 
In genere, lo scopo di una linea di trasmissione è trasmettere segnale elettrico da un punto all'altro.
Le riflessioni possono essere eliminate se il terminatore sulla linea è esattamente uguale all'impedenza caratteristica. Ad esempio, una linea aperta o in cortocircuito rifletterà l'intero segnale alla sorgente. Ma se includi un resistore da 50 Ohm alla fine della linea, tutta l'energia sarà assorbita dal resistore.
Tutto questo ha senso se torniamo alla nostra ipotetica linea infinita. Si comporta come un resistore fisso. Se limitiamo la lunghezza del filo, si comporterà come un resistore solo per un po', e poi - come un cortocircuito o un circuito aperto. Tuttavia, se mettiamo un resistore da 50 ohm alla fine della linea, si comporta di nuovo come una linea infinita. 
In sostanza, il resistore di fine linea uguale all'impedenza caratteristica rende la linea infinita dal punto di vista della sorgente, perché il resistore può dissipare energia per sempre allo stesso modo di linee infinite può assorbire energia.
L'onda riflessa, ritornando alla sorgente, può essere riflessa nuovamente se l'impedenza caratteristica della sorgente non è esattamente uguale all'impedenza. Questo tipo di riflessione è particolarmente pericoloso, finge che la sorgente abbia trasmesso un impulso.
Linee di trasmissione corte e lunghe
In catene corrente continua l'impedenza caratteristica viene solitamente ignorata. Anche un cavo coassiale in tali circuiti viene utilizzato solo per la protezione dal rumore. Ciò è dovuto ai brevi tempi di propagazione rispetto al periodo del segnale. Come abbiamo appreso nel capitolo precedente, la linea di trasmissione si comporta come un resistore finché l'onda riflessa non ritorna alla sorgente. Dopo questo tempo (10,1 μs per un cavo di un chilometro), la sorgente vede l'impedenza del circuito.Se il circuito sta trasmettendo un segnale a bassa frequenza, la sorgente vede l'impedenza d'onda per un po' di tempo, e poi l'impedenza di linea. Sappiamo che l'ampiezza del segnale non è uguale su tutta la lunghezza della linea a causa della propagazione alla velocità della luce (quasi). Ma la fase del segnale a bassa frequenza cambia leggermente durante il tempo di propagazione del segnale. Quindi, possiamo presumere che la tensione e la fase del segnale in tutti i punti della linea siano uguali.
In questo caso possiamo supporre che la linea sia corta, perché il tempo di propagazione è molto inferiore al periodo del segnale. Al contrario, una linea lunga è quella in cui, durante il tempo di propagazione, la forma del segnale riesce a cambiare per la maggior parte della fase, o addirittura a trasmettere più periodi di segnale. Le linee lunghe sono quelle in cui la fase del segnale cambia di oltre 90 gradi durante il tempo di propagazione. Fino ad allora, in questo libro, abbiamo esaminato solo linee brevi.
Per determinare il tipo di linea (lunga, corta), dobbiamo confrontare la sua lunghezza e la frequenza del segnale. Ad esempio, il periodo di un segnale a 60 Hz è 16,66 ms. Quando si propaga alla velocità della luce (300 mila km / s), il segnale percorrerà 5000 km. Se il fattore di accorciamento è inferiore a 1, la velocità sarà inferiore a 300 mila km / s e la distanza sarà inferiore della stessa quantità. Ma anche se usi il fattore di accorciamento del cavo coassiale (0,66), la distanza sarà comunque eccezionale: 3300 km! Indipendentemente dalla lunghezza del cavo, questa è chiamata lunghezza d'onda.
Una semplice formula calcola la lunghezza d'onda:
Una linea lunga è quella in cui si adatta almeno ¼ della lunghezza d'onda. E ora puoi capire perché prima tutte le righe erano corte. Per i sistemi di alimentazione CA a 60 Hz, la lunghezza del cavo deve superare gli 825 km affinché gli effetti di propagazione del segnale diventino significativi. I cavi dall'amplificatore audio agli altoparlanti devono essere lunghi più di 7,5 km per influenzare in modo significativo il segnale audio a 10 kHz!
Quando si tratta di sistemi RF, il problema della lunghezza della linea di trasmissione è tutt'altro che banale. Consideriamo un segnale radio a 100MHz: la sua lunghezza d'onda è di 3 metri anche alla velocità della luce. La linea di trasmissione deve essere lunga più di 75 cm per essere considerata lunga. Con un fattore di accorciamento di 0,66, questa lunghezza critica è di soli 50 cm.
quando fonte elettrica collegato ad un carico tramite una breve linea di trasmissione, domina l'impedenza di carico. Cioè, quando la linea è corta, l'impedenza caratteristica non influisce sul comportamento del circuito. Possiamo vederlo quando testiamo un cavo coassiale con un ohmmetro: vediamo un'interruzione. Sebbene la linea si comporti come una resistenza da 50Ω (cavo RG/58U) per un breve periodo, dopo questo tempo vedremo un circuito aperto. Poiché il tempo di risposta dell'ohmmetro è molto più lungo del tempo di propagazione del segnale, vediamo un circuito aperto. Questa altissima velocità di propagazione del segnale non ci permette di rilevare la resistenza di contatto di 50Ω con un ohmmetro.
Se utilizziamo un cavo coassiale per la trasmissione in corrente continua, il cavo sarà considerato corto e la sua impedenza caratteristica non influirà sul funzionamento del circuito. notare che linea corta qualsiasi linea verrà denominata in cui il cambio di segnale è più lento di quanto il segnale si propaghi lungo la linea. Quasi tutte le lunghezze dei cavi fisici possono essere corte in termini di impedenza e onde riflesse. Utilizzando un cavo per la trasmissione di un segnale ad alta frequenza, è possibile stimare la lunghezza della linea in diversi modi.
Se la sorgente è collegata al carico tramite lunghe linee di trasmissione, l'impedenza caratteristica intrinseca domina l'impedenza di carico. In altre parole, la linea elettricamente lunga funge da componente principale del circuito e le sue proprietà dominano sulle proprietà del carico. Con una sorgente collegata a un'estremità del cavo, trasferisce corrente al carico, ma la corrente non va principalmente al carico, ma alla linea. Questo diventa sempre più vero quanto più lunga è la nostra linea. Considera il nostro ipotetico cavo senza fine da 50 ohm. Indipendentemente dal carico che colleghiamo all'altra estremità, la sorgente vedrà solo 50 ohm. In questo caso, la resistenza della linea è decisiva e la resistenza del carico non avrà importanza.
Più metodo efficace per ridurre al minimo l'influenza della lunghezza della linea di trasmissione, caricare la linea con un resistore. Se l'impedenza di carico è uguale all'impedenza caratteristica, qualsiasi sorgente vedrà la stessa impedenza, indipendentemente dalla lunghezza della linea. Pertanto, la lunghezza della linea influenzerà solo il ritardo del segnale. Tuttavia, non è sempre possibile una coincidenza completa della resistenza di carico e dell'impedenza caratteristica.
V sezione successiva vengono considerate le linee di trasmissione, specialmente quando la lunghezza della linea è uguale alla parte frazionaria dell'onda.
Spero che tu abbia chiarito da solo i principi fisici di base dei cavi.
Purtroppo il prossimo capitolo è molto lungo. Il libro si legge tutto d'un fiato e a un certo punto ti devi fermare. Per il primo post penso che basti. Grazie per l'attenzione.
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C'è un pregiudizio persistente e, si potrebbe anche dire, un'idea sbagliata di molte persone sui cavi ad alta frequenza. Come progettista di antenne e anche capo dell'azienda produttrice di antenne, sono costantemente ossessionato da questa domanda. Cercherò una volta per tutte di porre fine a questo problema e chiudere l'argomento dell'utilizzo di cavi da 75 Ohm anziché da 50 Ohm allo scopo di trasmettere segnali non ad alta potenza... Cercherò di non disturbare il lettore con termini complessi con formule, sebbene sia ancora necessario un certo minimo di matematica per comprendere il problema.
In ingegneria radio a bassa frequenza per la trasmissione di segnali da parametri dati corrente-tensione richiede un conduttore che abbia alcune proprietà di isolamento contro ambiente e resistenza lineare, in modo che nel punto di ricezione del segnale a bassa frequenza, otteniamo un segnale sufficiente per la successiva elaborazione. In altre parole, ogni conduttore ha una resistenza ed è desiderabile che questa resistenza sia la più bassa possibile. Questa è una condizione semplice per le tecniche a bassa frequenza. Per segnali con bassa potenza trasmessa, per noi è sufficiente un filo sottile, per segnali con potenza elevata, dobbiamo scegliere un filo più spesso.
A differenza dell'ingegneria radio a bassa frequenza, l'ingegneria ad alta frequenza deve tenere conto di molti altri parametri. Indubbiamente, come nella tecnologia LF, siamo interessati alla potenza e all'impedenza trasmesse attraverso il mezzo trasmissivo. Cosa succede? basse frequenze di solito chiamiamo la resistenza della linea di trasmissione, on alte frequenze chiamate perdite. A bassa frequenza le perdite sono determinate principalmente dalla resistenza lineare intrinseca della linea di trasmissione, mentre ad HF compare il cosiddetto effetto Skin. Effetto pelle: porta al fatto che la corrente è spostata dall'alta frequenza campo magnetico scorre solo sulla superficie del conduttore, o meglio nel suo sottile strato superficiale. Per questo motivo, la sezione trasversale effettiva del conduttore, si potrebbe dire, diminuisce. Quelli. a parità di condizioni, per pompare la stessa potenza alle basse e alle alte frequenze, sono necessari fili di sezione diversa. Lo spessore dello strato cutaneo dipende dalla frequenza; con l'aumentare della frequenza, lo spessore dello strato cutaneo diminuisce, il che porta a maggiori perdite rispetto alle frequenze più basse. L'effetto pelle è presente quando corrente alternata qualsiasi frequenza. Per chiarezza, fornirò alcuni esempi.
Quindi per una corrente con una frequenza di 60 hertz, lo spessore dello strato di pelle è di 8,5 mm. E per una corrente di 10 MHz, lo spessore dello strato di pelle è di soli 0,02 mm. Non è una differenza notevole? E per frequenze di 100, 1000 o 2000 MHz, lo spessore dello strato conduttivo sarà ancora inferiore! Senza entrare in matematica, dirò che lo spessore dello strato di pelle dipende principalmente dalla conduttività del conduttore e dalla frequenza. Pertanto, per trasmettere la massima potenza alla RF, dobbiamo prendere il cavo con la superficie maggiore del nucleo centrale. Allo stesso tempo, dato che lo spessore dello strato di pelle è piccolo alle frequenze delle microonde, non è affatto necessario per noi utilizzare un cavo in rame solido. Probabilmente non noterai nemmeno la differenza dall'utilizzo di un cavo con un sottile conduttore centrale in acciaio rivestito di rame. A meno che non sarà più rigido nella flessione. Naturalmente, è desiderabile uno strato di rame più spesso sul conduttore di acciaio. L'uso di un cavo in rame solido ha ovviamente dei vantaggi, è più flessibile, può essere trasmesso attraverso di esso grande potere a frequenze più basse. Inoltre, la tensione di alimentazione CC dei preamplificatori viene spesso trasmessa sul cavo coassiale, e qui anche il cavo in rame è fuori concorso. Ma per la trasmissione di bassa potenza non superiore a 10-200 mW alle frequenze delle microonde da un punto di vista economico, l'uso di un cavo legato in rame sarà più giustificato. Assumeremo che la questione della scelta tra rame legato e cavi di rame Chiuso.
Per capire la differenza tra i cavi nell'impedenza caratteristica, non ti dirò qual è l'impedenza caratteristica di un cavo. Stranamente, questo non è necessario per capire la differenza. Per prima cosa, cerchiamo di capire perché ci sono cavi con diverse impedenze d'onda. Innanzitutto, ciò è dovuto alla storia della formazione dell'ingegneria radiofonica. Agli albori dell'ingegneria radiofonica, la scelta dei materiali isolanti per cavi coassiali era fortemente limitato. È ora che normalmente percepiamo la presenza di una vasta gamma di materie plastiche, dielettrici espansi, gomma con proprietà di conduttori o ceramiche. Niente di tutto questo è successo 80 anni fa. C'era gomma, polietilene, paraffina, bachelite, negli anni '30 fu inventato il fluoroplastico (alias Teflon). L'impedenza caratteristica dei cavi è determinata dal rapporto tra i diametri del conduttore centrale interno e il diametro esterno del cavo.
Di seguito è riportato il nomogramma.
Lo spessore del conduttore centrale è determinato dalla sua capacità di trasmettere massima potenza... Il diametro esterno viene scelto in base al dielettrico utilizzato: il riempitivo situato tra i due conduttori. Usando il nomogramma, diventa chiaro che la gamma di impedenze d'onda dei cavi, conveniente per la produzione industriale, si trova nell'intervallo 25 - 100 Ohm.
Quindi, uno dei criteri è la producibilità. Il criterio successivo è la potenza massima trasmessa. Tralasciando i calcoli, ti farò sapere che per la trasmissione massima potenza con l'utilizzo dei dielettrici più diffusi l'impedenza caratteristica ottimale è dell'ordine di 20-30 Ohm. Allo stesso tempo, impedenze d'onda di 50-75 Ohm corrispondono all'attenuazione minima. Inoltre, i cavi con un'impedenza caratteristica di 75 ohm hanno un'attenuazione inferiore rispetto ai cavi con un'impedenza caratteristica di 50 ohm. Diventa più o meno chiaro che è più vantaggioso utilizzare un cavo da 75 Ohm per la trasmissione di bassa potenza e 50 Ohm per la trasmissione di alta potenza.
Ora ritengo necessario considerare la questione meno importante dell'armonizzazione della linea di trasmissione. Cercherò solo di rispondere alle domande sulla possibilità di collegare un cavo da 75 ohm anziché da 50 ohm.
La comprensione dei problemi di coordinamento richiede una conoscenza specifica dell'ingegneria radiofonica. Pertanto, ci limiteremo solo all'esposizione dei fatti. E i fatti sono che per trasmettere un segnale con le perdite più basse, la resistenza interna della sorgente del segnale deve essere uguale all'impedenza caratteristica del cavo. Allo stesso tempo, l'impedenza caratteristica del cavo deve essere uguale all'impedenza caratteristica del carico. In altre parole, la sorgente del segnale è il trasmettitore, il carico è l'antenna. Analizziamo diverse situazioni in cui, per semplicità, considereremo il cavo come ideale senza perdite e la potenza trasmessa attraverso il cavo è piccola - fino a 100-200 milliwatt (20 dBm).
Considera una situazione in cui l'impedenza caratteristica di uscita del trasmettitore è 50 Ohm, colleghiamo un cavo da 50 Ohm e un'antenna da 75 Ohm ad esso. In questo caso, la perdita sarà del 4% della potenza di uscita. È molto? La risposta è ambigua. Il fatto è che nell'ingegneria radiofonica HF operano principalmente con quantità logaritmiche ridotte a decibel. E se il 4% viene convertito in decibel, la perdita nella linea sarà di soli 0,18 dB.
Se colleghiamo un trasmettitore con uscita da 50 Ohm ad un cavo da 75 Ohm e poi ad un'antenna da 50 Ohm. In questo caso si perde l'8% della potenza. Ma quando questo valore viene ridotto a decibel, si scopre che la perdita è di soli 0,36 dB.
Ora diamo un'occhiata all'attenuazione tipica del cavo per 2000 MHz. E confrontiamo quale è meglio usare: 20 metri di cavo da 75 Ohm o 20 metri di cavo da 50 Ohm.
Attenuazione a 20 metri per il noto cavo costoso Il marchio Radiolab 5D-FB è 0,3 * 20 = 6 dB.
Attenuazione a 20 metri per cavo di qualità Cavel SAT703 è 0,29 * 20 = 5,8 dB.
Tenendo conto della perdita di mismatch di 0,36 dB, troviamo che il guadagno derivante dall'utilizzo di un cavo da 50 Ohm è di soli 0,16 dB. Ciò corrisponde all'incirca ai 2 metri di cavo in più.
Ora confrontiamo il prezzo. 20 metri di cavo Radiolab 5D-FB stand in caso migliore circa 80 * 20 = 1600 rubli. Allo stesso tempo, 20 metri di cavo Cavel SAT703 costano 25 * 20 = 500 rubli. La differenza di prezzo è di 1100 rubli. molto tangibile. I vantaggi dei cavi da 75 Ohm includono anche la facilità di spellatura e la disponibilità di connettori. Quindi, se qualcuno torna a fare il furbo e vi dice che per un modem 3G non si può usare un cavo da 75 Ohm, allora con la coscienza pulita mandatemelo... oa me per le nostre meravigliose antenne. Grazie per l'attenzione.
Impedenzaè l'impedenza nominale all'ingresso delle cuffie. Il termine impedenza è preso in prestito dalla parola impedenza, che si traduce come impedenza. Spesso usato come sinonimo di impedenza delle cuffie. Impedenzaè costituito da un componente resistivo e reattivo, per cui il livello di resistenza dipende dalla frequenza. Nella maggior parte dei casi, il grafico mostra la risonanza a bassa frequenza per le cuffie dinamiche.
Devi scegliere le cuffie per impedenza in base alla tecnica con cui utilizzerai queste cuffie. Per l'utilizzo con apparecchiature portatili, dovrebbero essere selezionate cuffie con un'impedenza inferiore e per apparecchiature fisse, con un'impedenza maggiore. Gli amplificatori per apparecchiature portatili hanno un livello di tensione di uscita strettamente limitato, ma di norma non hanno una limitazione rigorosa del livello di corrente. Pertanto, la probabilità di ottenere la massima potenza possibile per le apparecchiature portatili è possibile solo con cuffie a bassa impedenza. Nelle apparecchiature fisse, di norma, la limitazione della tensione non è così bassa e le cuffie ad alta impedenza possono essere utilizzate per ottenere una potenza sufficiente. Le cuffie ad alta impedenza sono un carico più favorevole per l'amplificatore e l'amplificatore lavora con loro con meno distorsione. Le cuffie a bassa impedenza sono considerate cuffie convenzionalmente fino a 100 ohm. Per le apparecchiature portatili si consigliano cuffie con un'impedenza da 16 a 32 ohm, con un massimo di 50 ohm. Tuttavia, se la cuffia ha un'elevata sensibilità, è possibile utilizzare un'impedenza maggiore.
Il volume delle cuffie dipende principalmente dalla sensibilità delle cuffie e quanta potenza può fornire l'amplificatore dipende dalla resistenza. Ad esempio, le cuffie A e B hanno la stessa sensibilità - 110 dB / mW (la sensibilità è indicata in relazione a mW). Lettore portatile non sviluppa più di 1 V. Le cuffie A hanno un'impedenza di 16 ohm e le cuffie B hanno 150 ohm. Per le cuffie A, il lettore emetterà 62 mW e per le cuffie B solo 7 mW. Di conseguenza, per ottenere un volume simile sulle cuffie B, è necessario fornire gli stessi 62 mW possibili a 3 V e, nel nostro esempio, il lettore può fornire solo 1 V. Tuttavia, vale la pena considerare che la sensibilità può essere indicato non in potenza, ma in tensione. Se per entrambe le cuffie la sensibilità è indicata come ad esempio 100 dB/V (la sensibilità è indicata in relazione a V), quindi, indipendentemente dalla loro resistenza, suoneranno allo stesso volume (se l'impedenza di uscita dell'amplificatore è vicina allo zero).
Difetti e difetti possono essere rilevati anche dalla curva Rz se la curva contiene forti risonanze in bande di frequenza strette.
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Risposta in frequenza e SPL rispetto all'impedenza delle cuffie
La risposta in frequenza delle cuffie dipende dalla curva Rz e dall'impedenza di uscita dell'amplificatore. Maggiore è l'impedenza di uscita dell'amplificatore, più la risposta in frequenza delle cuffie cambia in base alla curva Rz. Nell'esempio le cuffie hanno una sensibilità di 110 dB/V, un'impedenza di 20 ohm, il valore di picco sul grafico Rz per 60 Hz è di 60 ohm.
Quando è collegato ad amplificatori con impedenze di uscita diverse, è possibile vedere come cambia la risposta in frequenza. Puoi vedere che quando le cuffie sono collegate a un amplificatore con un'impedenza di uscita di 300 ohm, la risposta in frequenza a 60 Hz cambia a 7 dB.
Gli AFC sono mostrati in diversi livelli, in base a come cambierà l'SPL quando le cuffie a bassa impedenza sono collegate a un amplificatore con una determinata impedenza di uscita. Quando le cuffie sono collegate a un amplificatore con un'impedenza di uscita di 300 ohm, il livello SPL sarà inferiore di 25 dB. In questo caso, l'uscita degli amplificatori è stata impostata su un livello di segnale di 1 V rms senza carico (o un carico superiore a 1000 Ohm). Pertanto, le cuffie a bassa impedenza suonano in modo più silenzioso rispetto alle cuffie ad alta impedenza con la stessa sensibilità alla tensione, collegate a un amplificatore con un'impedenza di uscita ad alta impedenza allo stesso controllo del volume.
La dipendenza della caduta di ampiezza in dB in funzione del rapporto tra il valore della resistenza interna dell'amplificatore e il valore del carico Rz ad una determinata frequenza può essere stimata nel grafico sottostante.
Puoi vedere che se, ad esempio, un amplificatore ha una resistenza interna di 50 ohm e senza carico produce un certo livello di segnale, quando colleghi le cuffie con una resistenza di 25 ohm, otteniamo il rapporto tra la resistenza dell'amplificatore e il carico pari a 2, e la caduta di ampiezza in dB sarà di circa 10 dB... Se le cuffie hanno un'impedenza di 50 Ohm, il rapporto è 1 e la caduta di ampiezza è già di 6 dB e se le cuffie hanno una resistenza di 100 Ohm, il rapporto è 0,5 e la caduta di ampiezza sarà di 4 dB.
Tuttavia, è più interessante come il grafico Rz influenzerà la risposta in frequenza finale senza tenere conto dell'SPL. Diamo un'occhiata a un piccolo esempio.
Segnaliamo i valori massimo e minimo sul grafico Rz. Otteniamo 150 ohm al massimo e 40 ohm al minimo. Resistenza interna si presume che l'amplificatore sia di 60 ohm. Otteniamo due rapporti di resistenze, amplificatore interno a Rz, questi sono 60/150 = 0,4 e 60/40 = 1,5.
Otteniamo incroci di 3 e 8 dB. La loro differenza è di 5 dB.
ora per questo caso la differenza tra il minimo e il massimo è di 5 dB. Allo stesso modo, puoi calcolare altri valori della resistenza di uscita. Per 0 Ohm otteniamo 0 dB, per 25 Ohm otteniamo 3 dB, per 100 Ohm - 6,5 dB e per 300 Ohm - 9 dB.
