Koaksiyel Kablo Mühendisliği
Koaksiyel Kablo Empedansı: Neden 50 Ohm ve 75 Ohm Uyumsuzluğu Nadiren Affediyor?
Karakteristik empedans fiyattan değil geometriden ve dielektrikten gelir. 50 ve 75ohm'luk sistemlerin nasıl davrandığını, bir uyumsuzluğun gerçekte ne kadara mal olduğunu ve satın alma spesifikasyonunda hangi sayıların yer aldığını burada bulabilirsiniz.
Bir CCTV kurulumcusu, parça çekmecesinin depoya daha yakın olması nedeniyle 75 ohm'luk bir RG6 düşüşünü 50ohm'luk bir BNC adaptörüyle sonlandırıyor. Fotoğraf ilk günkü gibi temiz. Üç hafta sonra müşteri hafif yatay bantlanma olduğunu bildirdi ve ilk olarak kamera, ikinci olarak kayıt cihazı ve son olarak da kablo suçlandı.
Detaydan önceki kısa versiyon: Kablo, konnektör ve ekipman portu da dahil olmak üzere zincirdeki her elemanın empedans konusunda anlaşması gerekir. Bunu yapmadıklarında, sinyalin bir kısmı alıcıya ulaşmak yerine hattın aşağısına yansır ve frekans arttıkça ve mesafeler uzadıkça bu yansımalar daha fazla zarar verir.
Aşağıda karakteristik empedansın gerçekte ne olduğu, endüstrinin neden 50 ve 75 ohm'a karar verdiği, test ekipmanında ve ekranda bir uyumsuzluğun nasıl ortaya çıktığı ve sorunun sahaya asla ulaşmaması için spesifikasyona ne yazılması gerektiği anlatılmaktadır.
Koaksiyel Kablo Empedansının Gerçekte Ölçtüğü Şey
Karakteristik empedans direnç değildir. Hat boyunca ilerleyen bir dalga için voltajın akıma oranıdır ve uzak uçta hiçbir şey bağlı olmadığında bile mevcuttur. içinde koaksiyel kablonun fiziksel yapısı üç şey tarafından belirlenir: merkez iletkenin çapı (d), blendajın veya alanı dolduran dielektrik maddenin iç çapı (D) ve o malzemenin dielektrik sabiti.
Koaksiyel bir çizgi için klasik çalışma formülü Z0 = 138'in dielektrik sabitinin kareköküne bölünmesiyle D'nin on tabanındaki logaritmasının d'ye bölünmesiyle elde edilir. İletkeni ve ekranı birbirinden uzaklaştırın veya dielektrik sabitini düşürün; empedans artar.
Ticari açıdan iki sonuç önemlidir:
- Empedans uzunlukla değişmez. Aynı RG6'nın 5 m ve 500 m'lik parçalarının her ikisi de yaklaşık 75 ohm'dadır.
- Empedans multimetre ile okunamaz. Doğrulanması için bir zaman alanı reflektometresine, bir ağ analizörüne veya bilinen bir yüke karşı bir tarama testine ihtiyaç vardır.
DC direnci ayrı bir özelliktir ve hala önemlidir. Uzun vadede LNB'nin gücünü artıran bir uydu alıcısı, empedansın hiçbir şey söylemediği döngü direncinin üstesinden gelmek zorundadır.
Karakteristik empedans ilerleyen dalgayı tanımlar, dolayısıyla kablo üzerinde bir nokta yerine tüm kablo boyunca uygulanır. Bir kablo yalnızca kaynak, hat ve yükün tümü aynı empedansı paylaştığında eşleşir.
Neden 50 Ohm ve 75 Ohm Standart Oldu?
Hiçbir sayı keyfi değildir. Hava dielektrik koaksiyelinde zayıflama 77 ohm civarında en düşük seviyedeyken güç kullanımı 30 ohm civarında zirveye ulaşır. Mikrodalga mühendisleri hem düşük kayıp hem de kullanılabilir güce ihtiyaç duyuyordu, bu nedenle 50 ohm çalışma uzlaşması haline geldi ve askeri ve daha sonra ticari uygulamalarda sertleşti. Yayın mühendisleri uzun, düşük güçlü video yayınlarında düşük kayıp konusuna önem verdiler, dolayısıyla zayıflama minimumuna daha yakın olan 75 ohm, video ve kablolu televizyon standardı haline geldi.
Elli ohm, güç ile kayıp arasında bir uzlaşmadır; yetmiş beş ohm kayıplara doğru eğilir. Her ikisi de kalite notları değil, mühendislik tercihleridir.
Aşağıdaki karşılaştırmada da belirtildiği gibi, görünür farklar esas olarak güç kullanımı ve konnektör ailelerinde yatmaktadır.
| karakteristik | 50 ohm | 75 ohm |
|---|---|---|
| Tipik uygulamalar | Kablosuz ve RF bağlantıları, anten besleyicileri, LTE, test ekipmanı | CATV, MATV, uydu IF, CCTV, temel bant videosu |
| Ortak bağlayıcı aileleri | BNC 50 ohm, N, SMA, TNC | F, BNC 75 ohm, video RCA |
| Güç kullanımı | Daha yüksek | Daha düşük |
| Karşılaştırılabilir geometride zayıflama | Biraz daha yüksek | Biraz daha düşük |
| Minimum kayıptan uzaklık 77 ohm civarında | Daha fazla | Daha yakın |
| Tipik kablo örnekleri | RG58, RG174, RG213, LMR400 | RG6, RG59, RG11, S5CFB |
| Yayınlanmış empedans toleransı | Genellikle yaklaşık 2 ohm | Genellikle yaklaşık 3 ohm |
75 ohm dağıtım çalışması için ekranlama yapısı genellikle empedanstan sonraki karardır. Standart kalkan, kısa abone işlemlerine uygundur, üçlü kalkan, daha gürültülü ortamlar için folyo artı örgü ekler ve giriş ve geri dönüş kaybı marjlarının sıkı olduğu yerlerde dörtlü kalkan seçilir.
Sayılarda Uyumsuzluk: Geri Dönüş Kaybı, VSWR ve Görünür Belirtiler
Yansıma tahmin edilebilir. 50 ohm'luk bir kaynaktan 75 ohm'luk bir yük besleyin ve yansıma katsayısı 0,2'dir; bu, yaklaşık 1,5 ila 1'lik bir VSWR'dir, 14 dB'ye yakın bir geri dönüş kaybıdır ve gelen gücün kabaca yüzde 4'ü yansıtılır. Yüzde dördü zararsız gibi görünüyor ve kısa bir yama aşamasında genellikle öyle. 300 m'lik bir hat üzerinde veya yoğun bir kanal dizilişinde bu böyle değildir çünkü yansıyan dalga geç gelir ve ardından doğrudan sinyale eklenir veya ondan çıkarılır.
Empedans hataları kendilerini birkaç tanınabilir yolla duyurma eğilimindedir:
- Analog videoda hafif gölgelenme, zil sesi veya ikinci keskinlik
- Dijital CATV ve IPTV kanallarında şeritlenme, ışıltı veya aralıklı kesintiler
- Hiçbir amplifikatör ayarının düzeltemediği, başlıkta artan hata oranı
- Yapay yükte temizliği test eden bir vericideki VSWR alarmı
- Bir kez geçen ve zincire başka bir cihaz katıldığında başarısız olan bağlantı
Aynı aileden elli ve yetmiş beş ohm konnektör, eşleşiyor gibi görünseler bile birbirinin yerine kullanılamaz. 75 ohm'luk bir BNC, 50 ohm'luk bir BNC'den daha ince bir merkez pimi taşır. Yanlış fişe basmak soket kontağını dağıtır veya gevşek bir bağlantı bırakır, bu da elektrik arızasının üstüne mekanik arızayı da ekler.
Empedansın Kurulumla Eşleştirilmesi
Çoğu empedans hatası kablonun içinden ziyade geçiş noktalarında meydana gelir. Önce uygulamadan gereksinimi ayarlayın:
- Uydu IF ve DTH: F konnektörlerle LNB'den alıcıya 75 ohm. LNB için DC gücü aynı merkez iletken üzerinde hareket eder, dolayısıyla döngü direnci ve empedansın her ikisi de spesifikasyona dahildir.
- CATV, MATV ve IPTV dağıtımı: Tamamı 75 ohm. Havadan inişler ve uzun hatlar için RG11, tipik abone seferleri için RG6, ekipmanın arkasındaki kısa yamalar için RG59.
- CCTV: Koaksiyelin yanında DC gücü taşıyan siyam yapıları da dahil olmak üzere video çifti boyunca 75 ohm.
- Kablosuz ve RF bağlantıları: Tamamı 50 ohm. Kısa atlama telleri için RG58, daha uzun bir besleyici çalışmasının aksi takdirde bağlantı bütçesini tüketeceği RG213 veya LMR400.
75 ohm'luk bir anten sistemini çalıştıran 50 ohm'luk bir radyo gibi bir sistemin gerçekten alanlar arasında geçiş yapması gerektiğinde, adaptör ve umut yerine eşleştirme pedi veya transformatör kullanın. Empedans toleransı da bu aşamada tespit edilmeye değerdir çünkü nominalden birkaç ohm sapan bir kablo, hat boyunca her bağlantı noktasında küçük bir uyumsuzluk gibi davranır.
CCTV ve Küçük Sistemler: 75 Ohm Hataların Gizlendiği Yer
Gözetim çalışmaları empedans disiplinini en zor şekilde test eder çünkü düşük maliyetli adaptörler ve karışık kamera markaları aynı kabinde buluşur. Kompozit bir CCTV akışı, kamera çıkışından koaksiyel aracılığıyla kayıt cihazı girişine kadar 75 ohm'dur ve gevşek bir BNC veya başıboş 50 ohm'luk bir adaptör, kısa kabloyu uzun kablodan daha az etkiler.
Güçlü KX6, güçlü RG59 veya güçlü RG6 gibi Siyam yapıları, 18 veya 20 AWG güç çiftinin yanına 75 ohm'luk bir video çifti yerleştirir. Bu, ayrı bir güç çalışmasını ortadan kaldırır, ancak kuralı değiştirmez: koaksiyel kabloyu her iki uçta 75 ohm olarak, 75 ohm BNC veya F konektörlerle ve arada 50 ohm parça olmadan sonlandırın.
Video yolunu uçtan uca 75 ohm tutun: kamera çıkışı, kablo, konektörler, bağlantı paneli ve kayıt cihazı girişi. Bu zincire takılan her 50 ohm'luk adaptör, kaydedicinin geri alamayacağı bir yansıma ekler.
Satın Almadan Önce Neleri Kontrol Etmelisiniz?
Empedans, bir veri sayfasında doğrulanması en kolay ve en sık güvenilen satırdır. Üretim siparişi vermeden önce tedarikçiden altı ürün isteyin:
- Nominal empedans ve tolerans. Artı veya eksi 3 ohm olarak belirtilen 75 ohm'luk bir video kablosu normaldir; artı veya eksi 5 ohm'dan daha geniş olan her şey soruları hak eder.
- Süpürme veya yapısal geri dönüş kaybı verileri Aslında kullanacağınız bant boyunca tek bir frekans noktası değil.
- Yayılma hızı, zamanlama ve uzunluk hesaplamalarını yönlendiren, dielektrikin katı veya köpüklü olmasına bağlı olarak tipik olarak 0,66 ila 0,87'dir.
- Bağlayıcı arayüzü. Gerektiğinde 75 ohm F veya 75 ohm BNC'yi onaylayın ve video sistemleri için karışık 50 ohm donanımı reddedin.
- Standartlar ve uygunluk kanıtları, CATV kabloları için EN 50117 veya JIS ve MIL eşdeğerlerinin yanı sıra projenin gerektirdiği durumlarda UL, ETL, CE, CPR, RoHS veya REACH gibi.
- Tambur boyunca tutarlılık. Empedansı belirleyen dielektrik çapın tüm uzunluk boyunca sabit kalması gerekir, bu nedenle teslimatın her iki ucundan alınan numune testi makul bir kontroldür.
Empedans bir zincir gibi davranır: her eklemde 50 veya 75 ohm veya her eklemde bir yansıma. Video, CATV, uydu ve CCTV için 75 ohm ve RF, kablosuz ve test çalışması için 50 ohm kullanarak numarayı uygulamayla eşleştirin, ardından kabloların, konektörlerin, adaptörlerin ve ekipman bağlantı noktalarının uyumlu olduğundan emin olun. Bir sinyal sorunu diğer tüm açıklamalara rağmen devam ederse, başka bir kamerayı değiştirmeden önce bir zaman etki alanı reflektometresi ile ölçüm yapın.
