Termenul „Dielectric” se aplică oricărui material care nu este un conductor de electricitate: un izolator. Aerul uscat la nivelul mării are constantă dielectrică egal cu 1, toate celelalte medii izolante au o constantă dielectrică mai mare de 1. Cabluri care utilizează vinil dur sau dielectric spumos, material de separare izolator sub formă de teflon solid sau ghimpat spiralat, ca în design modern cablurile pot avea constante dielectrice de până la valori de câteva ori mai mari decât constanta dielectrică a aerului uscat la nivelul mării. Azot uscat, gaz inert, filtrat printr-un „deshidratant” pentru îndepărtarea completă umiditatea, stocată la o presiune puțin mai mare decât presiunea aerului la nivelul mării, este utilizată pe scară largă în cablurile etanșate dintr-o singură bucată pentru a se asigura că modificările presiune atmosferică iar umiditatea relativă nu a modificat rezistența cablului.
Când lucrezi cu capacitati mari iar în zona frecvențelor mai înalte se folosesc cabluri de diametru mai mare, având pierderi mai mici la lungimi date... Pierderea cablului este de obicei măsurată în decibeli, dB, la 100 de picioare în cele mai comune comunicatii mobile intervale de frecvență... Cablurile flexibile fabricate conform standardelor de lungă durată RG-58 și RG-59 au fost înlocuite în majoritatea, dacă nu în toate, sistemele comerciale cu conductori cu dublă manta placată cu argint și materiale izolatoare din teflon sau tipuri speciale de dielectrici spumați pentru a reduce pierderile și a îmbunătăți semnificativ. cablul din punct de vedere al înveliș de protecție... Cablurile semi-flexibile cu conductori solizi sau cablurile rigide cu conductori plini folosesc materiale izolatoare ceramice sau structuri suport de centrare din teflon spiralat cu etanșare cu azot uscat de-a lungul acestora pentru a reduce pierderile. Aceste tipuri de cabluri se folosesc în aplicații cu capacitati crescuteși la frecvențe mai mari.
Majoritatea sistemelor de distribuție CATV și CCTV au fost standardizate la 72 Ω în urmă cu mulți ani și această rezistență a sistemului continuă să fie utilizată în această industrie și astăzi. Când special Cerințe de sistem, cum ar fi atunci când se utilizează cabluri ca convertoare liniare, pot fi utilizate cabluri cu rezistență 75, 93 Ω și alte valori speciale de rezistență. Aceste tipuri sunt disponibile de la mai mulți producători de cabluri. La proiectare rețele de cablu se utilizează lungimile caracteristice ale unor astfel de cabluri, astfel încât rezistențele secțiunilor să fie potrivite cu dispozitivele și circuitele electrice cu care altfel ar fi nepotrivite.
Realismul potrivirii impedanței
Se presupune adesea că într-un sistem în care toate elementele au 50 Ω, poate fi utilizată orice lungime de cablu de 50 Ω și va rezulta „potrivirea perfectă”. Acest lucru este valabil numai atunci când toate elementele sistemului au pur rezistiv Caracteristici de 50 Ω, fără reactanță inductivă sau capacitivă.
Vă rugăm să citiți din nou capitolul anterior
În aplicațiile practice RF, prezența chiar și a efectelor relativ mici de inductanță sau capacitate poate reduce eficiența generală atunci când două sau mai multe instrumente sunt conectate împreună. Pentru potrivirea cablurilor, este necesar să se calculeze componenta reactivă pentru a obține cea mai mare performanță posibilă. Pentru înţelegere deplină pentru ceea ce ne referim, să ne uităm la natura amplificatoarelor înainte de a aborda problema impedanțelor liniei de transmisie și a antenei.
Anatomia oscilatorului
Cea mai modernă generare de frecvență se face prin sinteză electronică. Flexibilitatea și simplitatea cu care sunt programate și operate emițătoarele și receptoarele multicanal de astăzi este posibilă prin tehnologie moderna sintetizator "Solid".
Aspectele de design ale sintetizatoarelor este o întrebare în sine. Oscilatoarele moderne de ceas cu stare solidă vor stabili un nivel foarte stabil canal de frecvență așa cum este programat la niveluri scăzute de putere, folosind sinteza de frecvență sofisticată pentru a stabili cu precizie frecvențele dorite ale canalului. De obicei, modularea mediilor selectate este utilizată ca parte a funcției de sintetizator. Ca rezultat al etapelor succesive, acest semnal este amplificat la un nivel de putere acceptabil pentru un amplificator de putere (PM). Acest W.M. poate avea două sau mai multe trepte pentru a obține nivelul de putere necesar la ieșire.
În oscilatorul principal sunt identificate diferite rezistențe în trepte, în funcție de alegerea proiectantului și de disponibilitate ingredient activ retelelor. Este o practică obișnuită ca impedanța de ieșire a oscilatorului să fie de 50Ω la un anumit nivel de putere, cum ar fi 3,5 sau 10 wați. Mai mult, diverse forme sau tipuri de W.M. sunt utilizate, cel mai probabil, din ipoteza că impedanța de intrare a amplificatorului va fi aceeași pentru ieșirea amplificatorului cu impedanța creată de „sarcină”. Este important să se mențină o potrivire adecvată a impedanței, deoarece oscilatorul principal este efectiv un transmițător de putere mică. Acesta va transmite putere la intrarea W.M. este cel mai eficient numai atunci când impedanța sa de ieșire este potrivită cu impedanța de intrare a lui W.M.
Destul de des, apar situații când oscilatorul principal, care poate furniza puterea necesară la U.M., eșuează și generează frecvențe de ieșire false sau încetează să funcționeze când rezistența de intrare a U.M. semnificativ diferit de cincizeci de ohmi, sau când între ieșirea oscilatorului principal și intrarea W.M. folosit de cablu nepotrivit. Când oscilatorul principal este normalizat la, de exemplu, 5 wați de putere de ieșire și utilizează o ieșire de clasă „B” sau „C” împreună cu ajustarea „nivelului de ieșire” în unele etape anterioare, adesea rezistența efectivă poate varia în funcție de gamă largă, deoarece putere de iesire oscilatorul principal variază în interior personalizare disponibilă domeniul de putere.
Acest fapt este adesea observat de mulți specialiști sub presupunerea eronată că impedanța de ieșire a oscilatorului principal este constantă, indiferent de puterea generată.
Amplificatoare tipice cu stare solidă.
Timp de mulți ani, amplificatoarele cu stare solidă s-au bazat exclusiv pe tehnologia tranzistorilor de putere, dar acum industria produce și folosește din ce în ce mai mult dispozitive de amplificare Power FET. Cu toate acestea, ne putem aștepta ca utilizarea amplificatoarelor bipolare cu tranzistori de putere să continue încă câțiva ani, deoarece majoritatea dispozitivelor cu astfel de componente au fost proiectate pentru munca directă de la 12,6 (nominal) surse de alimentare transportabile (VDC), în timp ce FET-urile care funcționează la 25 wați sau mai mult necesită de obicei tensiuni de operare mai mari, complicând cerințele de putere, în special în aplicațiile de transport.
RF tranzistoare puternice După cum sa dovedit, includ dispozitive care generează putere în intervalul de la sub 1 watt la 60 de wați sau mai mult, iar dispozitivele FET sunt deja capabile să funcționeze cu puteri de până la 250 de wați la ieșire. Tradițional în amplificatoare cu tranzistori puterea este utilizarea unei etape cu o amplificare suficientă a puterii pentru a conduce două sau patru aparate „push-pull, paralele” alimentate de separatoare hibride conectate la intrările lor și re-combinați ieșirile folosind dispozitive hibride.
Impedanță caracteristică 75 +/- 3,0 ohmi
Rezistenta de cuplare 200 mΩ/m
Temperatura de lucru -40 +50 oС
Temperatura minimă de instalare -5 oС
Greutate 72 kg/km
Durata de viata minima 12 ani
Coeficient de atenuare pe 1 m pentru frecvențe de 10 MHz - 0,02 dB
100 MHz - 0,075 dB
1 GHz - 0,40 dB
10 GHz - 2,0 dB
Pentru comparație Tabel de atenuare pentru cablu coaxial RG-213 C / U
ATENTIE dB / 100 m
10 MHz 1,90
50 MHz 4,00
100 MHz 6.00
150 MHz 7,50
După cum puteți vedea, RG-213 C/U este puțin mai bun decât pk-75-4-15 și atunci de ce să plătiți mai mult dacă nu vedeți diferența? Am cumpărat pk-75-4-15 la prețul de 15 ruble pe metru și 213.110 ruble ...
Ok, să continuăm... Pentru a transforma cablul nostru de 75 ohmi în 50 ohmi, trebuie să-i alegeți lungimea.Numele în sine sugerează că va fi o jumătate de undă, dar datorită faptului că stratul de cablu are un dielectric constantă diferită de 1,0 (1,0 la wowukuma, avem polietilenă), atunci lungimea de semiundă trebuie înmulțită cu factorul de scurtare, dat în cărțile de referință. De exemplu, frecvența este 27.200, atunci lungimea acestui transformator este de 300 / 27,2 = 11,02 lungime de undă și 11,02 * 0,5 = 5,51 metri Factorul de scurtare pentru cablurile cu izolație plată (nespumată) este egal cu 0,66 și astfel transformatorul nostru va fi egal cu 5,51 * 0,66 = 3,63 metri, ca regulă. , de la transceiver la antena mai lungă distanță, pare ghinion, dar transformatorul poate fi mărit de n număr întreg de ori. mai mult număr n, cu atât este mai îngust domeniul de frecvență la care se realizează transformarea rezistențelor.Cu o lungime a cablului de 40-50 de metri, nu vă puteți deranja.Dacă există un contor ksv, atunci este mai bine să alegeți lungimea cablului la o sarcină de 50 ohmi.Numărul necesar de n se măsoară cu o marjă de 1,5 metri.2.0, o rezistență neinductivă de 50 ohmi și o putere de cel puțin 2 wați este atârnată la un capăt (puteți paraleliza 3 mlt-2s). de 150 ohmi fiecare), la celălalt capăt al cablului, conectați o mufă și conectați la contorul SW și la stația radio.transmitere și verificați SWR în mijlocul zonei de lucru dorite, să zicem 27.300. Căutăm o frecvență cu SWR egal cu 1.0, deoarece. avem un cablu cu o marjă, atunci SWR-ul minim va fi într-o regiune de frecvență mai mică, de exemplu 26.300. Bine, acum trebuie să tăiem cablul cu 4-6 cm, este mai bine să facem asta de la capătul Apăsați din nou PTT și vedeți că SWR minim a crescut la o frecvență mai mare zona și a scăzut cu 27.300 kw, aducem treptat kw minim la 27.100. Acest lucru este necesar pentru ca atunci când cablul este conectat la antenă, avem o marjă doar în caz de incendiu.
Asta e tot și voi fi bucuros să aud sugestiile și comentariile tale!
Înainte de a începe să citiți articolul, încercați să vă gândiți la întrebarea: va funcționa curentul dacă conectați un fir foarte lung la baterie (mai mult de 300 de mii de kilometri, supraconductor), dacă capetele opuse ale firului nu sunt conectate nicăieri? Câți amperi?
După ce ați citit acest articol, veți înțelege care este semnificația rezistenței undelor. Din prelegerile despre teoria undelor, am învățat doar că rezistența undelor este rezistența la unde. Majoritatea studenților par să fi înțeles exact același lucru. Adică nimic.
Acest articol este o traducere foarte liberă a acestei cărți: Lecții în circuite electrice
Articole înrudite: Pe Habré: Există un contact, nu există semnal
Thrash pe Wikipedia: The Long Line
cablu de 50 ohmi?
La începutul pasiunii mele pentru electronică, am auzit adesea despre impedanța caracteristică a unui cablu coaxial de 50Ω. Un cablu coaxial este format din două fire. Sârmă centrală, izolator, împletitură, izolator. Impletitura acoperă complet conductorul central. Un astfel de fir este folosit pentru a transmite semnale slabe iar împletitura protejează semnalul de interferențe.Am fost surprins de această inscripție - 50 Ω. Cum pot doi conductori izolați să aibă o rezistență de 50 Ω unul față de celălalt? Am măsurat rezistența dintre fire și am văzut o deschidere, așa cum era de așteptat. Rezistența cablului de la o parte la alta este zero. Indiferent cum am conectat ohmetrul, tot nu am putut obține o rezistență de 50 ohmi.
Ceea ce nu am înțeles atunci a fost cum răspunde cablul la impulsuri. Desigur, ohmetrul funcționează cu curent constant și arată că conductorii nu sunt conectați unul la altul. Cu toate acestea, cablul, datorită influenței capacității și inductanței distribuite pe toată lungimea, acționează ca un rezistor. Și la fel ca un rezistor convențional, curentul este proporțional cu tensiunea. Ceea ce vedem ca o pereche de conductori - element important circuite în prezenţa semnalelor de înaltă frecvenţă.
În acest articol, veți afla ce este o linie de comunicare. Multe dintre efectele liniilor de comunicație nu apar atunci când funcționează cu frecvența rețelei DC sau 50 Hz. Cu toate acestea, în circuitele de înaltă frecvență, aceste efecte sunt semnificative. Uz practic linii de transmisie - în comunicații radio, în retele de calculatoare, și în circuite de joasă frecvență pentru protecție împotriva supratensiunii sau a loviturilor de trăsnet.
Firele și viteza luminii
Luați în considerare următoarea diagramă. Circuitul este închis - lampa se aprinde. Circuit deschis - lampa se stinge. De fapt, lampa nu se aprinde instantaneu. Ar trebui măcar să devină fierbinte. Dar nu pe asta vreau să mă concentrez. Deși electronii se mișcă foarte lent, ei interacționează între ei mult mai repede - cu viteza luminii.
Ce se întâmplă dacă firele au 300 de mii de km lungime? Deoarece electricitatea este transmisă la o viteză finită, firele foarte lungi vor introduce întârzieri. 
Ignorând timpul de încălzire a lămpii și rezistența firelor, lampa se va aprinde la aproximativ 1 secundă după ce comutatorul este pornit. În ciuda faptului că construcția de linii de transmisie supraconductoare de această lungime va crea uriașe probleme practice, este teoretic posibil, deci experimentul nostru de gândire este real. Când întrerupătorul este oprit, lampa va continua să primească energie pentru încă 1 secundă.
O modalitate de a imagina mișcarea electronilor într-un conductor este în vagoanele unui tren. Mașinile în sine se mișcă încet, abia încep să se miște, iar unda ambreiajului se transmite mult mai rapid. 
O altă analogie, poate mai potrivită, sunt valurile în apă. Obiectul începe să se miște orizontal de-a lungul suprafeței. Un val va fi creat datorită interacțiunii moleculelor de apă. Valul va călători mult mai repede decât moleculele de apă. 
Electronii interacționează cu viteza luminii, dar se mișcă mult mai încet, ca molecula de apă din imaginea de mai sus. Cu un circuit foarte lung, devine vizibilă o întârziere între apăsarea comutatorului și aprinderea lămpii.
Rezistența la valuri
Să presupunem că avem două fire paralele de lungime infinită, fără bec la capăt. Va curge curent când întrerupătorul este închis?
În ciuda faptului că firul nostru este un supraconductor, nu putem neglija capacitatea dintre fire:
Conectați alimentarea la fir. Curentul de încărcare a condensatorului este determinat de formula: I = C (de / dt). În consecință, o creștere instantanee a tensiunii ar trebui să genereze un curent infinit.
Cu toate acestea, curentul nu poate fi infinit, deoarece există o inductanță de-a lungul firelor care limitează creșterea curentului. Căderea de tensiune a inductanței respectă formula: E = L (dI / dt). Această cădere de tensiune limitează curentul maxim.
Deoarece electronii interacționează cu viteza luminii, unda va călători cu aceeași viteză. Astfel, creșterea curentului în inductori și procesul de încărcare a condensatoarelor vor arăta astfel:
Ca urmare a acestor interacțiuni, curentul prin baterie va fi limitat. Deoarece firele sunt infinite, capacitatea distribuită nu va fi niciodată încărcată, iar inductanța nu va permite curentului să crească infinit. Cu alte cuvinte, firele se vor comporta ca o sarcină constantă.
Linia de transmisie se comportă ca o sarcină constantă, la fel ca un rezistor. Pentru o sursă de alimentare, nu are nicio diferență unde curge curentul: în rezistor sau în linia de transmisie. Impedanța (rezistența) acestei linii se numește impedanța caracteristică și este determinată numai de geometria conductorilor. Pentru firele paralele izolate cu aer, impedanța caracteristică se calculează după cum urmează: 
Pentru un fir coaxial, formula pentru calcularea impedanței caracteristice arată oarecum diferită: 
Dacă materialul izolator nu este un vid, viteza de propagare va fi mai mică decât viteza luminii. Atitudine viteza reala la viteza luminii se numește factor de scurtare.
Factorul de scurtare depinde numai de proprietățile izolatorului și se calculează folosind următoarea formulă:
Impedanța caracteristică este cunoscută și ca impedanță caracteristică.
Formula arată că impedanța caracteristică crește pe măsură ce distanța dintre conductori crește. Dacă conductoarele sunt separate unul de celălalt, capacitatea lor devine mai mică, iar inductanța distribuită crește (efectul neutralizării a doi curenți opuși este mai mic). Mai puțină capacitate, mai multă inductanță => mai puțin curent => mai multă rezistență. În schimb, apropierea firelor duce la mai multă capacitate, mai puțină inductanță => mai mult curent => mai puțină impedanță caracteristică.
Excluzând efectele scurgerii de curent prin dielectric, impedanța caracteristică respectă următoarea formulă:
Linii de transmisie finite
Liniile de lungime infinită sunt o abstractizare interesantă, dar sunt imposibile. Toate liniile sunt de lungime finită. Dacă acea bucată de cablu RG-58/U de 50 Ohm, pe care am măsurat-o cu un ohmmetru în urmă cu câțiva ani, ar fi de lungime infinită, aș înregistra o rezistență de 50 Ohm între interior și fir extern... Dar această linie nu era infinită și era măsurată ca deschisă, cu rezistență infinită.Totuși, impedanța caracteristică este, de asemenea, importantă atunci când se lucrează cu un fir de lungime limitată. Dacă linia este aplicată o tensiune tranzitorie, va curge un curent, care este egal cu raportul tensiune la impedanța caracteristică. Este doar legea lui Ohm. Dar nu va acționa la infinit, ci pentru un timp limitat.
Dacă există o întrerupere la capătul liniei, atunci curentul va fi oprit în acest moment. Și această întrerupere bruscă a curentului va afecta întreaga linie. Imaginați-vă un tren care coboară șinele cu slăbiciune în cuplaje. Dacă se lovește de perete, nu se va opri dintr-o dată: mai întâi prima, apoi a doua mașină etc. 
Un semnal care se propagă de la o sursă se numește undă incidentă. Propagarea unui semnal de la sarcină înapoi la sursă se numește undă reflectată.
De îndată ce grămada de electroni de la capătul liniei se propagă înapoi la baterie, curentul din linie se oprește și se comportă ca normal. circuit deschis... Toate acestea se întâmplă foarte repede pentru linii de lungime rezonabilă, astfel încât ohmetrul să nu aibă timp să măsoare rezistența. Nu are timp să prindă acea perioadă de timp în care circuitul se comportă ca un rezistor. Pentru un cablu kilometric cu un factor de scurtare de 0,66, semnalul se propagă doar 5,05 µs. Unda reflectată se întoarce la sursă pentru aceeași cantitate, adică un total de 10,1 μs.
Instrumentele de mare viteză sunt capabile să măsoare acest timp între transmiterea semnalului și sosirea reflexiei pentru a determina lungimea cablului. Această metodă poate fi folosită și pentru a determina dacă unul sau ambele fire ale unui cablu sunt rupte. Astfel de dispozitive se numesc OTDR pentru liniile de cablu. Principiul de bază este același ca și pentru sonarele cu ultrasunete: generarea impulsului și măsurarea timpului până la ecou.
Un fenomen similar are loc și în cazul unui scurtcircuit: când unda ajunge la capătul liniei, este reflectată înapoi, deoarece tensiunea nu poate exista între cele două fire conectate. Când unda reflectată ajunge la sursă, sursa vede ce s-a întâmplat. scurt circuit... Toate acestea se întâmplă în timpul propagării semnalului acolo + timpul înapoi.
Un experiment simplu ilustrează fenomenul de reflexie a undelor. Luați frânghia așa cum se arată în imagine și trageți-o. Valul va începe să se propage până când se va stinge complet din cauza frecării.
Pare o linie lungă, cu pierderi. Nivelul semnalului va scădea pe măsură ce vă deplasați de-a lungul liniei. Cu toate acestea, dacă celălalt capăt este fixat pe un perete solid, va apărea o undă reflectată: 
De obicei, scopul unei linii de transmisie este de a transmite semnal electric de la un punct la altul.
Reflecțiile pot fi eliminate dacă terminatorul de pe linie este exact egal cu impedanța caracteristică. De exemplu, o linie deschisă sau scurtcircuitată va reflecta întregul semnal înapoi la sursă. Dar dacă includeți un rezistor de 50 ohmi la capătul liniei, atunci toată energia va fi absorbită de rezistor.
Toate acestea au sens dacă ne întoarcem la linia noastră ipotetică fără sfârșit. Se comportă ca un rezistor fix. Dacă limităm lungimea firului, atunci se va comporta ca un rezistor doar pentru o perioadă, apoi - ca un scurtcircuit sau un circuit deschis. Totuși, dacă punem un rezistor de 50 ohmi la capătul liniei, se comportă din nou ca o linie infinită. 
În esență, rezistorul de la capătul liniei egal cu impedanța caracteristică face ca linia să fie infinită din punct de vedere al sursei, deoarece rezistorul poate disipa energia pentru totdeauna în același mod ca și linii nesfârșite poate absorbi energie.
Unda reflectată, revenind înapoi la sursă, poate fi reflectată din nou dacă impedanța caracteristică a sursei nu este exact egală cu impedanța. Acest tip de reflecție este deosebit de periculos, pretinde că sursa a transmis un impuls.
Linii de transmisie scurte și lungi
În lanțuri curent continuu impedanța caracteristică este de obicei ignorată. Chiar și un cablu coaxial în astfel de circuite este utilizat numai pentru protecția împotriva zgomotului. Acest lucru se datorează timpilor scurti de propagare în comparație cu perioada semnalului. După cum am învățat în capitolul anterior, linia de transmisie se comportă ca un rezistor până când unda reflectată revine înapoi la sursă. După acest timp (10,1 μs pentru un cablu kilometric), sursa vede impedanța circuitului.Dacă circuitul transmite un semnal de joasă frecvență, sursa vede impedanța undei pentru o perioadă de timp și apoi impedanța liniei. Știm că mărimea semnalului nu este egală pe toată lungimea liniei din cauza propagării la viteza luminii (aproape). Dar faza semnalului de joasă frecvență se modifică ușor în timpul de propagare a semnalului. Deci, putem presupune că tensiunea și faza semnalului în toate punctele liniei sunt egale.
În acest caz, putem presupune că linia este scurtă, deoarece timpul de propagare este mult mai mic decât perioada semnalului. În schimb, o linie lungă este aceea în care, în timpul de propagare, forma semnalului reușește să se schimbe pentru cea mai mare parte a fazei sau chiar să transmită mai multe perioade de semnal. Liniile lungi sunt cele în care faza semnalului se modifică cu mai mult de 90 de grade în timpul de propagare. Până atunci, în această carte, ne-am uitat doar la rânduri scurte.
Pentru a determina tipul de linie (lungă, scurtă), trebuie să comparăm lungimea acesteia și frecvența semnalului. De exemplu, perioada unui semnal de 60 Hz este de 16,66 ms. Când se propagă la viteza luminii (300 mii km/s), semnalul va călători 5000 km. Dacă factorul de scurtare este mai mic de 1, atunci viteza va fi mai mică de 300 mii km / s, iar distanța este mai mică cu aceeași cantitate. Dar chiar dacă utilizați factorul de scurtare a cablului coaxial (0,66), distanța va fi totuși mare - 3300 km! Indiferent de lungimea cablului, aceasta se numește lungime de undă.
O formulă simplă calculează lungimea de undă:
O linie lungă este una în care se potrivește cel puțin ¼ din lungimea de undă. Și acum puteți înțelege de ce toate liniile erau anterior scurte. Pentru sistemele de alimentare cu curent alternativ de 60 Hz, lungimea cablului trebuie să depășească 825 km pentru ca efectele de propagare a semnalului să devină semnificative. Cablurile de la amplificatorul audio la difuzoare trebuie să aibă o lungime de peste 7,5 km pentru a afecta semnificativ semnalul audio de 10 kHz!
Când aveți de-a face cu sisteme RF, problema lungimii liniei de transmisie este departe de a fi banală. Luați în considerare un semnal radio de 100 MHz: lungimea sa de undă este de 3 metri chiar și la viteza luminii. Linia de transmisie trebuie să aibă peste 75 cm lungime pentru a fi considerată lungă. Cu un factor de scurtare de 0,66, această lungime critică este de numai 50 cm.
Când sursa electrica conectat la o sarcină printr-o linie scurtă de transmisie, impedanța sarcinii domină. Adică, atunci când linia este scurtă, impedanța caracteristică nu afectează comportamentul circuitului. Putem vedea asta când testăm un cablu coaxial cu un ohmmetru: vedem o rupere. Deși linia se comportă ca un rezistor de 50Ω (cablu RG / 58U) pentru o perioadă scurtă de timp, după acest timp vom vedea un circuit deschis. Deoarece timpul de răspuns al ohmmetrului este mult mai mare decât timpul de propagare a semnalului, vedem un circuit deschis. Această viteză foarte mare de propagare a semnalului nu ne permite să detectăm rezistența de contact de 50Ω cu un ohmmetru.
Dacă folosim un cablu coaxial pentru transmisia DC, cablul va fi considerat scurt și impedanța sa caracteristică nu va afecta funcționarea circuitului. Rețineți că linie scurtă orice linie va fi numită acolo unde schimbarea semnalului este mai lentă decât se propagă semnalul de-a lungul liniei. Aproape orice lungime fizică a cablului poate fi scurtă în ceea ce privește impedanța și undele reflectate. Folosind un cablu pentru transmiterea unui semnal de înaltă frecvență, puteți estima lungimea liniei în diferite moduri.
Dacă sursa este conectată la sarcină prin linii lungi de transmisie, impedanța caracteristică intrinsecă domină impedanța sarcinii. Cu alte cuvinte, linia lungă electric acționează ca componentă principală a circuitului, iar proprietățile sale domină asupra proprietăților sarcinii. Cu o sursă conectată la un capăt al cablului, aceasta transferă curent la sarcină, dar curentul nu merge în primul rând către sarcină, ci către linie. Acest lucru devine din ce în ce mai adevărat cu cât linia noastră este mai lungă. Luați în considerare cablul nostru ipotetic fără sfârșit de 50 ohmi. Indiferent de sarcina pe care o conectăm la celălalt capăt, sursa va vedea doar 50 ohmi. În acest caz, rezistența liniei este decisivă, iar rezistența la sarcină nu va conta.
Cel mai metoda eficienta pentru a minimiza influența lungimii liniei de transmisie - încărcați linia cu un rezistor. Dacă impedanța de sarcină este egală cu impedanța caracteristică, atunci orice sursă va vedea aceeași impedanță, indiferent de lungimea liniei. Astfel, lungimea liniei va afecta doar întârzierea semnalului. Cu toate acestea, coincidența deplină a rezistenței la sarcină și a impedanței caracteristice nu este întotdeauna posibilă.
V secțiunea următoare sunt luate în considerare liniile de transmisie, mai ales când lungimea liniei este egală cu partea fracționată a undei.
Sper că v-ați clarificat singur principiile fizice de bază ale cablurilor.
Din păcate, următorul capitol este foarte lung. Cartea se citește dintr-o suflare și la un moment dat trebuie să te oprești. Pentru prima postare cred ca este suficient. Vă mulțumim pentru atenție.
47198
Există o prejudecată persistentă și, s-ar putea spune chiar, o concepție greșită a multor oameni despre cablurile de înaltă frecvență. În calitate de designer de antene și, de asemenea, șef al companiei de producție de antene, sunt constant bântuit de această întrebare. Voi încerca o dată pentru totdeauna să pun capăt acestei probleme și să închid subiectul utilizării cablurilor de 75 ohmi în loc de 50 ohmi în scopul transmiterii semnalelor nu. de mare putere... Voi încerca să nu deranjez cititorul cu termeni complexi cu formule, deși este încă necesar un anumit minim de matematică pentru a înțelege problema.
În inginerie radio de joasă frecvență pentru transmiterea semnalului de la parametrii dați curent-tensiune necesită un conductor care are unele proprietăți de izolare împotriva mediu inconjuratorși rezistență liniară, astfel încât în punctul de primire a semnalului de joasă frecvență, obținem un semnal suficient pentru procesarea ulterioară. Cu alte cuvinte, orice conductor are rezistență și este de dorit ca această rezistență să fie cât mai mică posibil. Aceasta este o condiție simplă pentru tehnicile de joasă frecvență. Pentru semnalele cu putere transmisă mică ne este suficient un fir subțire, pentru semnalele cu putere mare trebuie să alegem un fir mai gros.
Spre deosebire de ingineria radio de joasă frecvență, ingineria de înaltă frecvență trebuie să ia în considerare mulți alți parametri. Fără îndoială, ca și în tehnologia LF, ne interesează puterea și impedanța transmise prin mediul de transmisie. Ce este frecvențe joase de obicei numim rezistența liniei de transmisie, on frecvente inalte numite pierderi. La o frecvență scăzută, pierderile sunt determinate în primul rând de rezistența liniară intrinsecă a liniei de transmisie, în timp ce la HF apare așa-numitul efect Skin. Efectul pielii - duce la faptul că curentul deplasat de înaltă frecvență camp magnetic curge numai pe suprafața conductorului, sau mai degrabă în stratul său subțire de suprafață. Din această cauză, secțiunea transversală efectivă a conductorului, s-ar putea spune, scade. Acestea. în condiții egale, pentru a pompa aceeași putere la frecvențe joase și înalte, sunt necesare fire de secțiuni transversale diferite. Grosimea stratului de piele depinde de frecvență; cu creșterea frecvenței, grosimea stratului de piele scade, ceea ce duce la mai multe pierderi decât la frecvențe mai mici. Efectul asupra pielii este prezent atunci când curent alternativ orice frecventa. Pentru claritate, voi da câteva exemple.
Deci, pentru un curent cu o frecvență de 60 herți, grosimea stratului de piele este de 8,5 mm. Iar pentru un curent de 10 MHz, grosimea stratului de piele este de doar 0,02 mm. Nu este o diferență izbitoare? Și pentru frecvențe de 100, 1000 sau 2000 MHz, grosimea stratului conductor va fi și mai mică! Fără a intra în matematică, voi spune că grosimea stratului de piele depinde în primul rând de conductivitatea conductorului și de frecvență. Prin urmare, pentru a transmite puterea maximă către RF, trebuie să luăm cablul cu cea mai mare suprafață a miezului central. În același timp, având în vedere că grosimea stratului de piele este mică la frecvențele microundelor, nu este deloc necesar să folosim un cablu solid de cupru. Probabil nici nu veți observa diferența de la utilizarea unui cablu cu un conductor central subțire de oțel acoperit cu cupru. Cu excepția cazului în care va fi mai rigid la îndoire. Desigur, este de dorit un strat de cupru mai gros pe conductorul de oțel. Folosirea unui cablu solid de cupru are, desigur, avantaje, este mai flexibil, poate fi transmis prin el putere mare la frecvenţe inferioare. De asemenea, tensiunea de alimentare DC a preamplificatoarelor este transmisă adesea prin cablul coaxial, iar aici și cablul de cupru este în afara competiției. Dar pentru transmiterea unei puteri reduse nu mai mult de 10-200 mW la frecvențe de microunde din punct de vedere economic, utilizarea unui cablu cu cupru va fi mai justificată. Vom presupune că întrebarea de a alege între cupru-legat și cabluri de cupruînchis.
Pentru a înțelege diferența dintre cabluri în ceea ce privește impedanța caracteristică, nu vă voi spune care este impedanța caracteristică a unui cablu. Destul de ciudat, acest lucru nu este necesar pentru a înțelege diferența. În primul rând, să ne dăm seama de ce există cabluri cu impedanțe de unde diferite. În primul rând, acest lucru se datorează istoriei formării ingineriei radio. În zorii ingineriei radio, alegerea materialelor izolante pt cabluri coaxiale a fost sever limitată. Acum, în mod normal, percepem prezența unei game uriașe de materiale plastice, dielectrici spumați, cauciuc cu proprietățile conductoarelor sau ceramicii. Nimic din toate acestea nu s-a întâmplat acum 80 de ani. A existat cauciuc, polietilenă, parafină, bachelită, în anii 30 s-a inventat fluoroplastul (aka Teflon). Impedanța caracteristică a cablurilor este determinată de raportul dintre diametrele conductorului central interior și diametrul exterior al cablului.
Mai jos este nomograma.
Grosimea conductorului central este determinată de capacitatea sa de a transmite cea mai mare putere... Diametrul exterior se alege in functie de dielectricul folosit - umplutura situata intre cei doi conductori. Folosind nomograma, devine clar că gama de impedanțe de undă ale cablurilor, convenabilă pentru producția industrială, se află în intervalul 25 - 100 Ohm.
Deci, unul dintre criterii este fabricabilitatea. Următorul criteriu este puterea maximă transmisă. Omitând matematica, vă voi anunța asta pentru transmitere putere maxima cu utilizarea celor mai răspândite dielectrice, impedanța caracteristică optimă este în intervalul 20-30 Ohm. În același timp, impedanțe de undă de 50-75 Ohm corespund atenuării minime. Mai mult, cablurile cu o impedanță caracteristică de 75 ohmi au o atenuare mai mică decât cablurile cu o impedanță caracteristică de 50 ohmi. Devine mai mult sau mai puțin clar că este mai profitabil să folosești un cablu de 75 Ohm pentru transmiterea de putere mică și 50 Ohm pentru transmiterea de putere mare.
Acum consider că este necesar să luăm în considerare problema mai puțin importantă a armonizării liniei de transport. Voi încerca doar să răspund la întrebările dacă este posibil să conectați un cablu de 75 ohmi în loc de unul de 50 ohmi.
Înțelegerea problemelor de coordonare necesită cunoștințe speciale în inginerie radio. Prin urmare, ne vom limita doar la expunerea faptelor. Și faptele sunt că pentru a transmite un semnal cu cele mai mici pierderi, rezistența internă a sursei de semnal trebuie să fie egală cu impedanța caracteristică a cablului. În același timp, impedanța caracteristică a cablului trebuie să fie egală cu impedanța caracteristică a sarcinii. Cu alte cuvinte, sursa semnalului este transmițătorul, sarcina este antena. Să analizăm câteva situații în care, pentru simplitate, vom considera cablul ca fiind ideal fără pierderi, iar puterea transmisă prin cablu este mică - până la 100-200 miliwați (20 dBm).
Luați în considerare o situație în care impedanța caracteristică de ieșire a transmițătorului este de 50 Ohm, conectăm un cablu de 50 Ohm și o antenă de 75 Ohm. În acest caz, pierderea va fi de 4% din puterea de ieșire. Este asta mult? Răspunsul este ambiguu. Cert este că în ingineria radio HF funcționează în principal cu cantități logaritmice reduse la decibeli. Și dacă 4% este convertit în decibeli, atunci pierderea în linie va fi de numai 0,18 dB.
Dacă conectăm un transmițător cu ieșire de 50 Ohm la un cablu de 75 Ohm și apoi la o antenă de 50 Ohm. În acest caz, se pierde 8% din putere. Dar când această valoare este redusă la decibeli, se dovedește că pierderea este de numai 0,36 dB.
Acum să ne uităm la atenuarea tipică a cablului pentru 2000 MHz. Și să comparăm care este mai bine de utilizat: 20 de metri de cablu de 75 Ohm sau 20 de metri de cablu de 50 Ohm.
Atenuare la 20 de metri pentru cunoscut cablu scump Marca Radiolab 5D-FB este 0,3 * 20 = 6 dB.
Atenuare la 20 de metri pt cablu de calitate Cavel SAT703 este 0,29 * 20 = 5,8 dB.
Ținând cont de pierderea nepotrivită de 0,36 dB, constatăm că câștigul din utilizarea unui cablu de 50 ohmi este de doar 0,16 dB. Acest lucru corespunde aproximativ cu cei 2 metri suplimentari de cablu.
Acum să comparăm prețul. 20 de metri de cablu Radiolab 5D-FB cel mai bun caz aproximativ 80 * 20 = 1600 de ruble. În același timp, 20 de metri de cablu Cavel SAT703 costă 25 * 20 = 500 de ruble. Diferența de preț este de 1100 de ruble. foarte tangibil. Avantajele cablurilor de 75 Ohm includ, de asemenea, ușurința de a le dezlipi și disponibilitatea conectorilor. Prin urmare, dacă cineva începe din nou să fie deștept și să-ți spună că nu poți folosi un cablu de 75 ohmi pentru un modem 3G, atunci cu conștiința curată trimite-l... sau mie pentru minunatele noastre antene. Vă mulțumim pentru atenție.
Impedanta este impedanța nominală la intrarea căștilor. Termenul de impedanță este împrumutat de la cuvântul impedanță, care se traduce prin impedanță. Adesea folosit ca sinonim pentru impedanța căștilor. Impedanta constă dintr-o componentă rezistivă și reactivă, în urma căreia nivelul de rezistență depinde de frecvență. În cele mai multe cazuri, graficul arată rezonanța de joasă frecvență pentru căștile dinamice.
Trebuie să alegeți căștile după impedanță în conformitate cu tehnica cu care urmează să utilizați aceste căști. Pentru utilizarea cu echipamente portabile, trebuie selectate căști cu o impedanță mai mică, iar pentru echipamentele staționare, cu o impedanță mai mare. Amplificatoarele pentru echipamente portabile au un nivel de tensiune de ieșire strâns limitat, dar, de regulă, nu au o limitare strictă a nivelului de curent. Prin urmare, probabilitatea de a obține puterea maximă posibilă pentru echipamentele portabile este posibilă numai cu căști cu impedanță scăzută. În echipamentele staționare, de regulă, limitarea tensiunii nu este atât de scăzută, iar căștile cu impedanță ridicată pot fi folosite pentru a obține o putere suficientă. Căștile cu impedanță mare sunt o sarcină mai favorabilă pentru amplificator, iar amplificatorul funcționează cu ele cu mai puțină distorsiune. Căștile cu impedanță scăzută sunt considerate căști în mod convențional până la 100 ohmi. Pentru echipamentele portabile sunt recomandate căștile cu o impedanță de 16 până la 32 ohmi, cu maximum 50 ohmi. Cu toate acestea, dacă căștile au o sensibilitate ridicată, atunci se poate folosi o impedanță mai mare.
Volumul căștilor depinde în primul rând de sensibilitatea căștilor, iar puterea pe care o poate oferi amplificatorul depinde de rezistență. De exemplu, căștile A și B au aceeași sensibilitate - 110 dB / mW (sensibilitatea este indicată în raport cu mW). Player portabil la ieșire nu dezvoltă mai mult de 1 V. Căștile A au o impedanță de 16 ohmi, iar căștile B au 150 ohmi. Pentru căștile A, playerul va da 62 mW, iar pentru căștile B, doar 7 mW. În consecință, pentru a obține un volum similar la căștile B, trebuie să furnizați aceiași 62 mW care sunt posibili la 3 V, iar în exemplul nostru, playerul poate oferi doar 1 V. Cu toate acestea, merită să luați în considerare faptul că sensibilitatea poate fi indicat nu la putere, ci la tensiune. Dacă pentru ambele căști sensibilitatea este indicată ca de exemplu 100 dB/V (sensibilitatea este indicată în raport cu V), atunci indiferent de rezistența lor, vor cânta la fel de tare (dacă impedanța de ieșire a amplificatorului este aproape de zero).
Defectele și defectele pot fi detectate și din curba Rz dacă curba conține rezonanțe puternice în benzi de frecvență înguste.
iFi iEMatch
Livrare in 6-8 zile
4 485 .-
La gunoi
La favorite
Comparaţie
Shure SE215 - CL
Produs in stoc in magazinul online
7 990 .-
La gunoi
La favorite
Comparaţie
Răspuns în frecvență și SPL față de impedanța căștilor
Răspunsul în frecvență al căștilor depinde de curba Rz și de impedanța de ieșire a amplificatorului. Cu cât este mai mare impedanța de ieșire a amplificatorului, cu atât răspunsul în frecvență al căștilor se modifică în funcție de curba Rz. În exemplu, căștile au o sensibilitate de 110 dB / V, o impedanță de 20 ohmi, valoarea de vârf pe graficul Rz pentru 60 Hz este de 60 ohmi.
Când sunt conectate la amplificatoare cu impedanțe de ieșire diferite, puteți vedea cum se modifică răspunsul în frecvență. Puteți vedea că atunci când căștile sunt conectate la un amplificator cu o impedanță de ieșire de 300 ohmi, răspunsul în frecvență la 60 Hz se schimbă la 7 dB.
AFC-urile sunt afișate în diferite niveluri, în conformitate cu modul în care SPL-ul se va schimba atunci când căștile cu impedanță scăzută sunt conectate la un amplificator cu o anumită impedanță de ieșire. Când căștile sunt conectate la un amplificator cu o impedanță de ieșire de 300 ohmi, nivelul SPL va fi cu 25 dB mai mic. În acest caz, ieșirea amplificatoarelor a fost setată la un nivel de semnal de 1 V rms fără sarcină (sau o sarcină peste 1000 Ohm). Astfel, căștile cu impedanță joasă joacă mai silențios decât căștile cu impedanță mare, cu aceeași sensibilitate la tensiune, conectate la un amplificator cu impedanță de ieșire de mare impedanță la același control al volumului.
Dependența scăderii de amplitudine în dB în funcție de raportul dintre valoarea rezistenței interne a amplificatorului și valoarea sarcinii Rz la o anumită frecvență poate fi estimată în graficul de mai jos.
Puteți vedea că, dacă, de exemplu, un amplificator are o rezistență internă de 50 ohmi și fără sarcină produce un anumit nivel de semnal, atunci când conectați căști cu o rezistență de 25 ohmi, obținem raportul dintre rezistența amplificatorului și sarcina egală cu 2, iar scăderea amplitudinii în dB va fi de aproximativ 10 dB ... Dacă căștile au o impedanță de 50 ohmi, atunci raportul este 1, iar scăderea de amplitudine este deja de 6 dB, iar dacă căștile au o rezistență de 100 ohmi, atunci raportul este de 0,5 și scăderea de amplitudine va fi de 4 dB.
Cu toate acestea, este mai interesant modul în care graficul Rz va afecta răspunsul final în frecvență fără a lua în considerare SPL. Să ne uităm la un mic exemplu.
Să marchem valorile maxime și minime pe graficul Rz. Obținem 150 ohmi la maxim și 40 ohmi la minim. Rezistență internă se presupune că amplificatorul este de 60 ohmi. Obținem două rapoarte de rezistențe, amplificator intern la Rz, acestea sunt 60/150 = 0,4 și 60/40 = 1,5.
Obținem traversări de 3 și 8 dB. Diferența lor este de 5 dB.
Acum pentru acest caz diferența dintre minim și maxim este de 5 dB. În mod similar, puteți calcula pentru alte valori ale rezistenței de ieșire. Pentru 0 Ohm obținem 0 dB, pentru 25 Ohm obținem 3 dB, pentru 100 Ohm - 6,5 dB și pentru 300 Ohm - 9 dB.
