Импеданс кабеля что это

Загадочный импеданс 50 Ом – откуда он взялся и почему мы его используем

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Почему значение импеданса 50 Ом так широко используется в современной быстродействующей и радиочастотной технике.

Когда мы говорим об S-параметрах, согласовании импедансов, линиях передач и прочих фундаментальных понятиях проектирования радиочастотных/высокоскоростных плат, постоянно возникает понятие импеданса 50 Ом. Посмотрите стандарты передачи сигналов, даташиты компонентов, рекомендации к применению и руководства по проектированию, и вы часто будете встречать это значение.

Откуда же взялся стандарт импеданса 50 Ом и почему он так важен? Если рассматривать этот вопрос в отрыве от других факторов, может показаться, что значение 50 Ом выбрано произвольно – почему бы не взять 10 или 100 Ом?

Ответ на этот вопрос во многом зависит от того, кто его задает. У проектировщиков радиочастотной техники и, в частности, проектировщиков кабелей есть лучший ответ, подтвержденный анализом коаксиальных кабелей. Мне не встречались подобные обсуждения в контексте печатных плат, за исключением одного справочника, но ответ на этот вопрос касательно плат связан с внутренней структурой и электрическими характеристиками схем общей логики. Если вы готовы к уроку истории импеданса 50 Ом, продолжайте читать эту статью. Мы также посмотрим на стандарт 75 Ом, чтобы узнать о передаче сигналов и питания в высокоскоростных межсоединениях.

История коаксиальных кабелей и импеданса 50 Ом

История импеданса 50 Ом восходит к поздним 20-ым/ранним 30-ым годам XX века, когда отрасль телекоммуникаций только зарождалась. Инженеры проектировали коаксиальные кабели с заполнением воздухом для радиопередатчиков, рассчитанных на выходную мощность порядка киловатт.

Эти кабели могли протягиваться на большие расстояния, достигая сотни километров, то есть их было необходимо разрабатывать для обеспечения наибольшей передачи мощности, наибольшего напряжения и наименьшего затухания. Какой импеданс следует использовать для соответствия этим трем требованиям?

Оказывается, что достичь баланса всех этих трех целей невозможно, как и при решении многих других задач проектирования.

На графике ниже показано соотношение между потерями и мощностью. Этот файл взят с Wikimedia, но вы можете найти похожие графики во множестве других справочников. Вы также можете рассчитать потери на основе импеданса, шероховатости меди/скин-эффекта и диэлектрических потерь и построить схожий график специально для коаксиальных кабелей. Для расчета мощности необходимо полное решение для основной моды и характеристического импеданса.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Касательно этого графика нужно понимать, что диэлектрическая дисперсия обычно не учитывается и что она будет влиять на результаты на более высоких частотах. При расчете этих графиков предполагается, что значения Dk и тангенс угла потерь имеет плоскую дисперсию, которая может не соответствовать действительности в определенном частотном диапазоне. Однако кривая дает нам хорошее представление о том, почему именно импеданс 50 Ом находится в приоритете.

Компромисс или диэлектрик?

Если отвечать кратко, то 50 Ом – это наименее плохой компромисс между значениями импеданса, соответствующими минимальным потерям, максимальной мощности и максимальному напряжению. Действительно, значение 50 Ом находится примерно посередине между 77 и 30 Ом и оно ближе к 60 Ом, так что было бы естественно предположить, что это и есть причина, по которой 50 Ом является стандартом для импеданса. Однако также можно отметить, что импеданс с минимальными потерями в коаксиальном кабеле с фторопластовым заполнением как раз находится около значения 50 Ом, что тоже кажется разумным объяснением!

Что насчет импеданса 75 Ом?

Оказывается, что значение напряжения не столь существенно – либо нужно учитывать переносимую мощность или минимизацию потерь, либо пытаться сбалансировать оба этих фактора. Бюджетные коаксиальные кабели с воздушным или диэлектрическим заполнением с малым Dk могут обеспечивать сопротивление 77 Ом для длинных кабелей, но причина округления до 75 Ом вместо 77 Ом всё ещё остается для меня загадкой.

Можно подумать, что 75 Ом – это округленное число, которое легко запомнить, хотя есть статья по основам микроволн, где утверждается, что это значение выбрано намеренно. В коаксиальных кабелях со стальным центральным проводником диаметр немного увеличен, что обеспечивает некоторую дополнительную гибкость, и импеданс может выйти за пределы 75 Ом. Правда это или нет, я не могу подтвердить – если вы знаете ответ, сообщите!

Преобразование эталонных импедансов

При работе с высокоскоростными или высокочастотными каналами мы обычно используем измерения S-параметров в качестве важных показателей целостности сигналов. Эти величины определяются относительно некоторого эталонного импеданса, за значение которого обычно берется одно из представленных выше (50 или 75 Ом), поскольку вы можете взаимодействовать с одним из этих медиашлюзов в своей высокочастотной/РЧ-системе.

Я предпочитаю рассматривать эталонный импеданс относительно необходимого оконечного импеданса – вы стремитесь получить 75 или 50 Ом на каждом порте, и измерения S-параметров покажут вам, насколько вы отклонились от своей цели в конструкции.

Если у вас есть матрица измеренных S-параметров для межсоединения в вашей плате, вы можете преобразовать ее в новую матрицу S-параметров следующим образом:

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это Преобразование матриц S-параметров с двумя различными эталонными импедансами

Это может быть полезным для понимания того, как S-параметры могут измениться при переключении опорного медиашлюза (например, при переключении между 75- и 50-омным кабелем). С помощью термина “опорный медиашлюз” мы проводим сравнение между нашим проверяемым устройством/межсоединением и идеализированным 50/75-омным кабелем, 50/75-омным портом или другим компонентом с 50/75-омным входным импедансом.

Если вам понадобится спроектировать устройство под 50 Ом или какой-либо другой импеданс, функциональные возможности конструирования плат в Altium Designer® позволят вам использовать инструменты для проектирования высокоскоростных и радиочастотных конструкций.

Вы можете использовать 3D-решатель полей от Simberian, встроенный в Layer Stack Manager, для реализации контроля импеданса в стеке платы. Если вы завершили проект и хотите передать его другим участникам, платформа Altium 365 позволит упростить взаимодействие с другими проектировщиками.

Источник

Волновое сопротивление линии

Волновое сопротивление — один из параметров электропроводящей линии, состоящей из металлических проводников. Оно показывает, какое сопротивление оказывает линия источнику энергии (генератору). Этот параметр необходимо учитывать при создании различных электрических схем, чтобы избежать значительных потерь энергии.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Природа волнового сопротивления

Волновое сопротивление линии передачи определяется отношением напряжения к току в электромагнитной волне, распространяющейся вдоль линии передачи. Оно является характеристикой среды распространения электромагнитной волны. Волновое сопротивление любого проводника не зависит от его длины, сопротивления нагрузки на линии и выходного сопротивления источника напряжения. Оно определяется лишь конструктивными параметрами сечения передающих проводников.

Для коаксиальных кабелей такими параметрами являются диаметры центрального и внутреннего проводников, а также значение диэлектрической постоянной материала заполнителя. Для линии, состоящей из двух проводов, — это расстояние между проводами, их диаметр и характеристики материала, используемого для заполнения пространства между ними.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Численно волновое сопротивление равно входному сопротивлению бесконечно длинной линии с конечной нагрузкой, равной ее собственному волновому сопротивлению. Измеряется оно в Омах и показывает, в каком соотношении находятся электрическая и магнитная составляющие электромагнитной волны.

Несмотря на то, что ток по проводнику распространяется практически мгновенно, любой электрический провод или кабель обладает волновым сопротивлением. Обычный электрический провод включает два проводника, изолированные друг от друга. Если проверить омическое сопротивление между ними, оно будет бесконечным. Если при помощи омметра проверить его, подключившись к разным концам одного проводника, то станет видно, что оно нулевое.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

На маркировке кабеля указывается его импеданс (сопротивление). В большинстве обычных ситуаций он примерно равен 50 или 75 Ом. Если воспользоваться омметром, будет получен результат, о котором было рассказано выше. Важно понимать, что на самом деле речь идёт не об омическом, а о волновом сопротивлении.

Виды сопротивлений в электрических цепях

В электроцепях существует три вида сопротивлений, имеющих разную природу:

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Активное сопротивление

Напряжение, приложенное к электрической цепи, создаёт ток, сила которого пропорциональна имеющейся разнице потенциалов. Коэффициент пропорциональности между ними является активным сопротивлением, которое также называют омическим. Когда в приведённом выше примере измерение проводилось омметром, то речь шла именно о таком сопротивлении. Величина активного сопротивления определяется из закона Ома.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Реактивное сопротивление

Если в цепи присутствует ёмкость, то возникает такой вид сопротивления, как емкостное. Оно равно нулю в том случае, когда ток постоянен. Ёмкостное сопротивление проявляется в цепи переменного тока, а также в тех случаях, когда между деталями нет прямого контакта.

Действие этого сопротивления основано на том, что расположенные рядом, но не имеющие непосредственного соединения проводники накапливают электрические заряды до определённой предельной величины, а затем постепенно разряжаются. При этом возникающий ток направлен противоположно его первоначальному изменению.

Это свойство используется в конденсаторах. Однако нужно учитывать, что ёмкость возникает практически в любых расположенных рядом проводниках, по которым течёт ток. В частности, это относится к двум жилам, из которых состоит электрический провод. В результате любое изменение силы тока в них обеспечит возникновение емкостного сопротивления.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Также существует индуктивное сопротивление. При изменениях напряжения создаётся переменное электромагнитное поле, которое индуцирует ток. Он всегда направлен противоположно первоначальному изменению. То есть, увеличивающееся индукционное сопротивление создает ток, который тормозит первоначальное изменение и наоборот.

Этим свойством обладают катушки индуктивности, но практически любые электрические детали имеют индуктивность, которая действует указанным образом. Это относится также к электрическим проводам. Они имеют определённую индуктивность, которую можно определить, поэтому оказывают сопротивление переменному току. Индуктивное сопротивление возникает также при включении или выключении нагрузки в цепи постоянного тока.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Разницу емкостного и индуктивного сопротивлений называют реактивным сопротивлением.

Импеданс

При определении импеданса или полного сопротивления учитываются все три физические разновидности сопротивления. С этой целью используют прямоугольный треугольник, у которого длина одного катета выражает значение активного сопротивления, а другого — разницу между величинами емкостного и индуктивного сопротивления.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Гипотенуза в этом случае является полным сопротивлением. Его можно определить, воспользовавшись теоремой Пифагора.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Практически в любой электрической цепи присутствуют все виды сопротивления. Однако некоторые из них могут быть пренебрежимо малы. При рассмотрении двух жил, составляющих электрический провод, учитывается лишь емкостное и индуктивное сопротивление. Следовательно, их полное сопротивление будет выражаться лишь реактивной составляющей. В этом случае можно сказать, что волновое сопротивление — это импеданс в кабеле. Он учитывает емкостную и индуктивную нагрузки.

Волновое сопротивление проводов

Если представить себе провод бесконечной длины, состоящий из двух жил и подключённый к источнику питания, то можно заметить, что не только переменный ток, но и постоянный в моменты включения и выключения создаёт волновое сопротивление.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

В момент включения распространение тока по проводам будет иметь очень большую скорость, но, тем не менее, конечную. При этом в первые доли секунды ток можно рассматривать как переменный. Так как расположенные рядом провода условно являются пластинами конденсатора, начнётся процесс зарядки ёмкости, что обеспечит возникновение емкостного сопротивления.

Оба провода имеют индуктивность. Она пренебрежимо мала по сравнению с тем, какая у катушки, но она существует. Это в момент включения порождает индуктивное сопротивление. На самом деле получающийся импеданс можно измерить. Именно он представляет собой волновое сопротивление кабеля или провода.

Это относится к различным видам кабелей и справедливо как для многожильных, так и для коаксиальных кабелей. Предположение о значительной длине провода позволяет не рассматривать наложение на распространяющуюся волну отражённых волн. Расчет волнового сопротивления выполняется по специальным формулам.

Формулы для расчёта

Для двухпроводной электролинии без потерь значение внутреннего сопротивления рассчитывается по формуле:

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Поскольку при определении волнового сопротивления используется понятие бесконечного проводника, имеющего идеальную форму, то для расчёта применяются формулы, учитывающие геометрические особенности и материал проводников. Далее приведены те, которые применяются в наиболее простых случаях.

Если рассматривается электропровод, состоящий из двух жил, то волновое сопротивление определяется по формуле:

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

При использовании коаксиальных кабелей формула будет выглядеть таким образом:

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Практическое использование волнового сопротивления

Зная эту характеристику, можно предвидеть, какое будет полное сопротивление при пропускании тока высокой частоты через кабель. Чем волновое или полное сопротивление выше, тем меньше он приспособлен работать с высокой частотой. Поэтому в каждом случае использование определённого кабеля подразумевает определённые требования к волновому сопротивлению кабеля.

На практике наибольшее распространение получили коаксиальные кабели с сопротивлением 50 Ом. Это связано с тем, что они способны обеспечить передачу радиосигналов с наименьшими потерями по мощности. Применение коаксиальных кабелей 75 Ом в телевидении объясняется таким их достоинством, как наименьшее ослабление сигнала, что для телевизионного приемника является необходимым условием.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Волновое сопротивление очень важно при использовании сложных систем. Обычно его подбирают таким образом, чтобы оно соответствовало характеристикам платы, заземления и другим особенностям оборудования. Смысл волнового сопротивления подразумевает, что при использовании кабеля с неподходящей характеристикой поведение устройства может стать непредсказуемым.

Рассматриваемая характеристика измеряется для идеального провода. Он, в частности, должен не иметь изгибов, неровностей, скручиваний и аналогичных особенностей. Каждая из них нарушает идеальность распространения волны вдоль проводника, создаёт искажения и отражения. Эти изменения могут существенно влиять на электрические параметры кабеля, чего нельзя допускать. При использовании волнового сопротивления такие отклонения должны быть учтены.

Нужно также учитывать затухание сигнала, которое происходит при его реальном прохождении через проводник. Его величина будет зависеть от используемой частоты.

Когда используется электрическая энергия, важно, чтобы система обладала максимальным коэффициентом полезного действия. Одним из важных условий для этого является равенство трёх сопротивлений – передатчика, приёмника и линии передачи. Рассогласование между ними приводит к потере энергии и соответствующему снижению КПД.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Что делать, если не указано волновое сопротивление

При использовании кабеля важны все его характеристики. Однако нельзя исключить ситуацию, когда в руки попадает такой, волновое сопротивление которого остаётся неизвестным.

В этом случае нужно воспользоваться соответствующей формулой. Сказанное будет пояснено на примере. Выше была приведена формула расчёта для коаксиального кабеля. Мастер, взяв его в руки, понял, что были использованы следующие материалы:

Расстояние от провода до оболочки равно 7.5 мм. Толщина провода составляет 2.7 мм. Используемый коэффициент выражает свойства используемого изолятора. Для пористого полиэтилена он составляет 1.5.

Если бы для изоляции применялся обычный полиэтилен, коэффициент был бы равен 2.5, а для ПВХ — 3.5.

Чтобы получить ответ, необходимо подставить имеющиеся значения в формулу. Таким образом, можно подсчитать:

138/√1.5 × (log(7.5мм/2.7мм) = 49.9 Ом.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

В формуле расчета волнового сопротивления учитываются и погонное сопротивление проводов, и погонное сопротивление изоляции между ними. Но на высокой частоте эти факторы оказывают на волновое сопротивление настолько незначительное влияние, что ими вполне можно пренебречь.

Если же сопротивление нагрузки равняется волновому сопротивлению линии, то через кабель заданного диаметра можно передать максимальный уровень мощности с наименьшими потерями.

Видео по теме

Источник

Электрические характеристики коаксиального кабеля

Коаксиальный кабель характеризуется следующими электрическими показателями:

Эти характеристики приводятся в документации производителя или в рекламных проспектах. Существуют и другие, менее значимые для выбора кабеля характеристики, например, напряжение пробоя или передаваемая мощность, которые тоже приводятся в документации. Далее подробнее рассмотрим каждую из перечисленных характеристик, а также связанные с ними понятия.

Полоса частот и потери передачи

Затухание (потери) сигнала в заданной полосе частот является основной исходной характеристикой на этапе проектирования магистрального усилительного участка и распределительной сети. Исходя из этого параметра и предполагаемой длины магистральной линии передачи, рассчитывается возможная протяженность усилительного участка и выбирается усиление усилителей, достаточное для компенсации потерь на этом участке. Потери задаются для определенной частоты, находящейся в пределах доступной полосы и для определенной длины кабеля (обычно на 100 м), поскольку затухание сигнала, кроме частоты зависит, очевидно, и от пройденного им по кабелю расстояния. Чем длиннее кабель, тем большая часть входной энергии рассеется в нем и тем ниже будет уровень выходного сигнала. Таким образом, любое значение потерь сигнала данного кабеля всегда задается относительно частоты передачи и длины отрезка кабеля. В спецификации обязательно указывается, при какой частоте и длине отрезка было измерено данное значение затухания. В магистральной сети к величине потерь предъявляются более высокие требования, чем в домовой сети.

На разных частотах затухание различно, и, чем выше частота, тем сильнее затухание. Экспериментально установлено, что зависимость коэффициента затухания от частоты f имеет нелинейный характер, причем затухание растет с ростом частоты в заданной полосе пропорционально квадратному корню из частоты:

Зависимость потерь в кабеле от его длины, очевидно, является линейной. Поэтому потери задаются как удельная величина, рассчитанная для определенной длины, обычно на 100 м.

В табл. 8.2 представлены значения потерь передачи в полосе частот 5-1750 МГц для кабеля разных типов (абонентский RG-59, распределительные RG-6 и RG-11, магистральный серии 540). Приведенные значения не являются стандартными, а только характеризуют кабель определенной марки и могут несколько отличаться у разных производителей.

Волновое сопротивление

Поскольку затухание в кабеле зависит от частоты, необходимо ввести некоторую характеристику, не зависящую от частоты, чтобы для расчета мощности передаваемого сигнала можно было использовать закон Ома.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Волновое сопротивление имеет размерность резистивного сопротивления (Ом). Существует приблизительная эмпирическая формула для расчета импеданса Z коаксиального кабеля с некоторым диэлектриком:

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Эта формула показывает, что можно изготовить коаксиальные кабель любых размеров и независимо от этого импеданс будет одним и тем же, если все параметры кабеля меняются пропорционально и между ними сохраняется соответствующее постоянное соотношение. Например:

1) D = 0,886 см, d= 0,254, к= 1,0;
2) D = 0,443 см, d =0,127 см, к = 1,0;
3) D = 1,905 см, d = 0,444 см, к = 1,5.

Хотя во всех трех случаях значения параметров кабеля различны, импеданс оказывается примерно равным 75 Ом.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

По рисунку видно, что каждая зависимость имеет свою точку оптимального импеданса. Оптимальный с точки зрения потерь передачи импеданс кабеля составляет около 76 Ом. Если же оценивать величину волнового сопротивления по критерию максимума напряжения пробоя, то оптимальным является значение 60 Ом. С точки зрения повышения эффективности передачи мощности сигнала более подойдет кабель с импедансом около 33 Ом. Обратите внимание, что на участке между 30 и 75 Ом зависимости затухания и мощности передачи имеют один характер. Это можно объяснить следующим образом. Уменьшая размер центрального проводника и оставляя неизменным размер внешнего проводника, увеличиваем импеданс кабеля и сопротивление центрального проводника, следовательно, для передачи по кабелю сигнала той же мощности потребуется меньший ток через проводник. С другой стороны, уменьшая размер центрального проводника, сужаем область протекания потока электронов, т.е. уменьшаем область действия скин-эффекта, что в свою очередь ведет к увеличению потерь передачи на радиочастотах. Получается, что увеличивая импеданс, снижаем потери, но в то же время снижаем эффективность передачи сигнала. Стандартное значение было выбрано на основе компромисса между этими факторами. Поскольку в системах КТВ передаются сигналы с довольно низкими уровнями мощности, а протяженность коаксиальных кабельных линий часто очень велика, то более предпочтителен компромисс в пользу снижения потерь передачи на радиочастотах за счет уменьшения переносимой мощности.

Чтобы снизить потери при постоянном значении импеданса 75 Ом, можно просто увеличить диаметры и внешнего и внутреннего проводников, сохраняя их соотношение, однако, на изготовления кабеля большего размера расходуется больше материала и стоимость такого кабеля будет выше.

Показатель возвратных потерь

Случайные повреждения в процессе эксплуатации кабеля происходят из-за неосторожного обращения, результатом которого может быть передавливание кабеля или повреждение его внешней оболочки. При сдавливании пенистого материала меняется его диэлектрическая постоянная, а передавливание проводников может вызывать появление микротрещин и менять их электрические параметры. Такие изменения, как правило, трудно контролируемы и плохо поддаются измерению. Однократное случайное изменение импеданса в некоторой точке скорее всего не окажет никакого влияния на работу кабеля, но несколько наличие нескольких таких периодично расположенных точек может вызвать существенное суммарное отражение сигнала, превышающее допустимый уровень. Особенно это актуально для процесса прокладки, при котором зачастую интервалы между точками крепления кабеля подчинены периодичности городской инфраструктуры. Если отражения от нескольких нерегулярностей складываются друг с другом в фазе, то формирующееся отражение может вызывать очень серьезные потери сигнала.

Величина возвратных потерь в кабеле характеризуется параметром SRL (Structual Return Loss), который эквивалентен коэффициенту отражения и показывает степень подавления возвратной волны. Этот параметр определяется путем измерения величины отраженного сигнала в кабеле во всей полосе системы передачи с помощью генератора качающейся частоты (sweep-генератора). При выборе кабеля надо учитывать, что он должен иметь различную величину SRL для разных типов кабеля. Согласно стандарту EN-50083 для магистральных кабелей величина SRL должна быть не ниже 30 дБ (соответствует коэффициенту отражения не более 3%), а для распределительных и абонентских кабелей не хуже 20 дБ.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Сопротивление по постоянному току

Еще одной электрической характеристикой кабеля, не зависящей от частоты, является его сопротивление по постоянному току. Сопротивление по постоянному току обычно определяется отдельно для центрального проводника, внешнего проводника и полной цепи. Затухание сигнала в заданной полосе частот и сопротивление по постоянному току являются двумя наиболее важными и критичными характеристиками при проектировании системы питания кабельной сети наряду со значениями токов, потребляемых усилителями, и длинами кабельных участков. Сопротивление кабельной цепи является определяющим фактором для расчета напряжения, потребляемого всей сетевой структурой. Питание осуществляется по магистральному кабелю с помощью так называемых устройств вставки питания (инсертеров питания). Эффективность передачи постоянного тока к потребляющим устройствам определяется сопротивлением кабельной цепи. Этот параметр особенно важен в системах с высоким уровнем потребления электроэнергии. В современных сетях наблюдается рост потребляемой мощности, связанный с использованием перестраиваемых модульных усилителей с более сложной структурой и подключением к сети интерфейсных устройств кабельной телефонии и передачи данных. Без сомнения эта тенденция сохранится и в будущем. Общее число источников питания в системе зависит от суммарного потребления энергии активными элементами и от сопротивления кабельного контура. Выбор кабеля с низким сопротивлением постоянному току может привести к уменьшению необходимого числа источников питания. Кроме того, использование кабеля с низким сопротивлением позволяет снизить затраты на энергопотребление.

Коэффициент экранирования

В настоящее время выпускаются кабели со стандартной (двойной), трехкратной и четырехкратной степенью экранирования. Стандартная экранирующая конструкция состоит из алюминиевой фольги, нанесенной на слой полипропилена и дополнительной алюминиевой оплетки. Фольга должна была герметичной для предотвращения попадания воды внутрь кабеля, поэтому она накладывается на полипропилен с допуском, гарантирующим сохранение герметичности при сгибах. Такая конструкция обеспечивает степень экранирования около 90 дБ. Кабели с трехкратным экранированием содержат конструкцию, включающую кроме стандартной комбинации фольги с оплеткой еще и наложенную поверх оплетки негерметичную фольгу, что увеличивает степень экранирования примерно до 105 дБ. Ввиду того, что трехкратная экранирующая конструкция становится более хрупкой и жесткой, она является эффективной при отсутствии сильных изгибов кабеля. То же самое относится и к четырехкратному экранированию. В структуре с четырехкратным экране добавлена еще одна внешняя оплетка. Такой экран обеспечивает максимальную степень экранирования, которая при отсутствии изгибов кабеля может достигать 120 дБ. Коэффициенты экранирования для разных степеней экранирования представлены в табл. 8.3.

Импеданс кабеля что это. Смотреть фото Импеданс кабеля что это. Смотреть картинку Импеданс кабеля что это. Картинка про Импеданс кабеля что это. Фото Импеданс кабеля что это

Та или иная степень экранирования выбирается в зависимости от уровня электромагнитных помех в месте прокладки сети. Кабель со стандартным экраном можно использовать при низком и среднем уровне электромагнитных помех, например в сельской местности или в небольшом городе. Кабель с трехкратным экраном рекомендуется для условий, где уровень электромагнитного шума выше среднего, например в больших городах. Кабель с четырехкратным экранированием предназначен для использования в местах с очень высоким уровнем электромагнитных излучений, например в индустриальных районах вблизи мощных электрических установок, мощных радиопередатчиков, линий электропередачи и метрополитена. В будущем, по мере распространения цифровых сетей передачи стандартная степень экранирования (90 дБ) будет рассматриваться как минимально допустимая. При наличии обратного канала это требование ужесточается и необходимым минимумом становится трехкратное или даже четырехкратное экранирование.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *