Impedans Kabel Sepaksi: Mengapa Sistem 50 Ohm dan 75 Ohm Jarang Memaafkan Ketakpadanan

Kejuruteraan Kabel Sepaksi

Impedans Kabel Sepaksi: Mengapa 50 Ohm dan 75 Ohm Jarang Memaafkan Ketakpadanan

Impedans ciri datang dari geometri dan dielektrik, bukan dari harga. Berikut ialah cara sistem 50 dan 75 ohm berkelakuan, nilai ketidakpadanan sebenarnya, dan nombor manakah yang tergolong dalam spesifikasi pembelian.

Pemasang CCTV menamatkan penurunan RG6 75 ohm dengan penyesuai BNC 50 ohm kerana laci bahagian terletak lebih dekat daripada bilik stok. Gambar bersih pada hari pertama. Tiga minggu kemudian pelanggan melaporkan jalur mendatar yang lemah, dan kamera dipersalahkan dahulu, perakam kedua, dan kabel terakhir.

Versi pendek, sebelum perincian: setiap elemen dalam rantai perlu bersetuju dengan impedans, termasuk kabel, penyambung dan port peralatan. Apabila tidak, sebahagian daripada isyarat memantulkan kembali ke bawah garisan dan bukannya sampai ke penerima, dan pantulan tersebut menjadi lebih merosakkan apabila kekerapan meningkat dan berjalan menjadi lebih lama.

Perkara berikut merangkumi impedans ciri sebenarnya, mengapa industri menyelesaikan pada 50 dan 75 ohm, cara ketidakpadanan muncul pada gear ujian dan pada skrin, dan perkara yang perlu ditulis ke dalam spesifikasi supaya masalah tidak sampai ke tapak.

Apakah Impedans Kabel Sepaksi Sebenarnya Mengukur

Impedans ciri bukan rintangan. Ia adalah nisbah voltan kepada arus untuk gelombang yang bergerak di sepanjang garisan, dan ia wujud walaupun tiada apa-apa yang disambungkan di hujungnya. Dalam binaan fizikal kabel sepaksi ia ditetapkan oleh tiga perkara: diameter konduktor pusat (d), diameter dalam perisai atau dielektrik yang mengisi ruang (D), dan pemalar dielektrik bahan itu.

Untuk garis sepaksi, formula kerja klasik ialah Z0 = 138 dibahagikan dengan punca kuasa dua pemalar dielektrik, didarab dengan asas sepuluh logaritma D dibahagikan dengan d. Gerakkan konduktor dan perisai lebih jauh, atau turunkan pemalar dielektrik, dan impedans meningkat.

Dua akibat penting secara komersial:

Impedans tidak berubah mengikut panjang. Sekeping 5 m dan 500 m daripada RG6 yang sama kedua-duanya berada pada kira-kira 75 ohm.
Impedans tidak boleh dibaca dengan multimeter. Mengesahkannya memerlukan reflectometer domain masa, penganalisis rangkaian atau ujian sapuan terhadap beban yang diketahui.

Rintangan DC adalah spesifikasi yang berasingan, dan ia masih penting. Penerima satelit yang memacu kuasa LNB dalam jangka masa panjang perlu mengatasi rintangan gelung, sesuatu yang tidak dapat diperkatakan oleh impedans.

Impedans ciri menggambarkan gelombang perjalanan, jadi ia terpakai di sepanjang keseluruhan kabel dan bukannya pada satu titik di atasnya. Kabel dipadankan hanya apabila punca, talian dan beban semuanya berkongsi galangan yang sama.

Mengapa 50 Ohm dan 75 Ohm Menjadi Piawaian

Kedua-dua nombor tidak sewenang-wenangnya. Dalam coax dielektrik udara, pengecilan adalah paling rendah berhampiran 77 ohm, manakala pengendalian kuasa memuncak berhampiran 30 ohm. Jurutera gelombang mikro memerlukan kedua-dua kehilangan yang rendah dan kuasa yang boleh digunakan, jadi 50 ohm menjadi tolak ansur kerja dan mengeras menjadi amalan ketenteraan dan kemudiannya komersil. Jurutera penyiaran mengambil berat tentang kehilangan rendah pada larian video yang panjang dan berkuasa rendah, jadi 75 ohm, duduk lebih dekat kepada minimum pengecilan, menjadi standard televisyen video dan kabel.

Lima puluh ohm adalah kompromi antara kuasa dan kehilangan; tujuh puluh lima ohm condong ke arah kerugian. Kedua-duanya adalah pilihan kejuruteraan, bukan gred kualiti.

Perbezaan yang nyata terletak terutamanya dalam pengendalian kuasa dan keluarga penyambung, seperti yang dinyatakan dalam perbandingan di bawah.

Impedans nominal, keluarga penyambung dan pertukaran praktikal di sebalik dua piawaian sepaksi yang membawa kebanyakan isyarat komunikasi dan video.
Ciri	50 ohm	75 ohm
Aplikasi biasa	Pautan wayarles dan RF, penyuap antena, LTE, peralatan ujian	CATV, MATV, satelit IF, CCTV, video jalur asas
Keluarga penyambung biasa	BNC 50 ohm, N, SMA, TNC	F, BNC 75 ohm, RCA video
Pengendalian kuasa	Lebih tinggi	Lebih rendah
Pengecilan pada geometri setanding	Tinggi sikit	Rendah sedikit
Jarak dari kehilangan minimum berhampiran 77 ohm	Selanjutnya	Lebih dekat
Contoh kabel biasa	RG58, RG174, RG213, LMR400	RG6, RG59, RG11, S5CFB
Toleransi impedans yang diterbitkan	Selalunya kira-kira 2 ohm	Selalunya kira-kira 3 ohm

Untuk kerja pengedaran 75 ohm, struktur pelindung biasanya merupakan keputusan seterusnya selepas impedans. Perisai standard sesuai dengan larian pelanggan yang singkat, perisai tiga menambah kerajang serta jalinan untuk persekitaran yang lebih bising, dan perisai empat dipilih di mana margin kemasukan dan kerugian pulangan adalah ketat.

Tidak Padan dalam Nombor: Kehilangan Pulangan, VSWR dan Simptom Nampak

Refleksi boleh diramal. Suapkan beban 75 ohm daripada sumber 50 ohm dan pekali pantulan ialah 0.2, iaitu VSWR kira-kira 1.5 hingga 1, kehilangan pulangan hampir 14 dB, dan kira-kira 4 peratus kuasa kejadian yang dipantulkan. Empat peratus bunyi tidak berbahaya, dan pada tampalan pendek plumbum ia biasanya. Pada batang 300 m, atau dalam barisan saluran padat, ia tidak, kerana gelombang yang dipantulkan tiba lewat dan kemudian menambah atau menolak daripada isyarat langsung.

Ralat impedans cenderung untuk mengumumkan diri mereka dalam beberapa cara yang boleh dikenali:

Hantu samar, deringan atau tepi kedua pada video analog
Banding, kilauan atau keciciran sekejap pada saluran CATV dan IPTV digital
Kadar ralat yang meningkat pada hujung kepala yang tiada pelarasan penguat dibetulkan
Penggera VSWR pada pemancar yang menguji bersih menjadi beban tiruan
Pautan yang berlalu sekali dan gagal apabila peranti lain bergabung dengan rantai

Lima puluh dan tujuh puluh lima ohm penyambung daripada keluarga yang sama tidak boleh ditukar ganti, walaupun apabila ia kelihatan untuk mengawan. BNC 75 ohm membawa pin tengah yang lebih nipis daripada BNC 50 ohm. Memaksa palam yang salah merebakkan sentuhan soket atau meninggalkan sambungan yang longgar, yang menyusun kerosakan mekanikal di atas yang elektrik.

Memadankan Impedans dengan Pemasangan

Kebanyakan ralat impedans berlaku pada titik penyerahan dan bukannya di dalam kabel. Tetapkan keperluan dari aplikasi dahulu:

Satelit IF dan DTH: 75 ohm dari LNB ke penerima, dengan penyambung F. Kuasa DC untuk LNB bergerak pada konduktor pusat yang sama, jadi rintangan gelung dan impedans kedua-duanya tergolong dalam spesifikasi.
Pengedaran CATV, MATV dan IPTV: 75 ohm sepanjang. RG11 untuk titisan udara dan batang panjang, RG6 untuk larian pelanggan biasa, RG59 untuk tompok pendek di belakang peralatan.
CCTV: 75 ohm merentasi pasangan video, termasuk binaan siam yang membawa kuasa DC bersama coax.
Pautan wayarles dan RF: 50 ohm sepanjang. RG58 untuk pelompat pendek, RG213 atau LMR400 di mana larian penyuap yang lebih lama akan menggunakan belanjawan pautan.

Apabila sistem benar-benar perlu merentas antara domain, seperti radio 50 ohm yang memacu sistem antena 75 ohm, gunakan pad atau pengubah yang sepadan dan bukannya penyesuai dan harapan. Toleransi impedans juga patut disematkan pada peringkat ini, kerana kabel yang melayang beberapa ohm dari nominal berkelakuan seperti ketidakpadanan kecil pada setiap sambungan sepanjang larian.

CCTV dan Sistem Kecil: Di Mana Ralat 75 Ohm Bersembunyi

Kerja pengawasan menguji disiplin impedans yang paling sukar, kerana penyesuai kos rendah dan jenama kamera campuran bertemu dalam kabinet yang sama. Larian CCTV komposit ialah 75 ohm daripada output kamera, melalui coax, ke input perakam, dan BNC longgar atau penyesuai 50 ohm sesat menjejaskan kabel pendek kurang daripada yang panjang.

Binaan Siam seperti KX6 dengan kuasa, RG59 dengan kuasa atau RG6 dengan kuasa meletakkan pasangan video 75 ohm di sebelah pasangan kuasa 18 atau 20 AWG. Itu mengalih keluar larian kuasa yang berasingan, tetapi ia tidak mengubah peraturan: tamatkan coax sebagai 75 ohm pada kedua-dua hujung, dengan penyambung BNC atau F 75 ohm dan tiada bahagian 50 ohm di antaranya.

Pastikan laluan video 75 ohm hujung ke hujung: output kamera, kabel, penyambung, panel tampalan dan input perakam. Setiap penyesuai 50 ohm yang dimasukkan ke dalam rantai itu menambah pantulan yang tidak boleh dibuat asal perakam.

Perkara yang Perlu Diperiksa Sebelum Anda Membeli

Impedans ialah baris paling mudah pada lembaran data untuk disahkan dan yang paling kerap diambil atas kepercayaan. Tanya pembekal untuk enam item sebelum membuat pesanan pengeluaran:

Impedans nominal dan toleransi. Kabel video 75 ohm yang disebut pada tambah atau tolak 3 ohm adalah perkara biasa; apa-apa yang lebih lebar daripada tambah atau tolak 5 ohm patut ditanya.
Data kehilangan pemulangan sapu atau struktur merentasi jalur yang sebenarnya anda akan gunakan, bukan satu titik frekuensi.
Kelajuan pembiakan, biasanya 0.66 hingga 0.87 bergantung pada sama ada dielektrik adalah pepejal atau berbuih, yang mendorong pengiraan masa dan panjang.
Antara muka penyambung. Sahkan 75 ohm F atau 75 ohm BNC seperti yang diperlukan, dan tolak perkakasan campuran 50 ohm untuk sistem video.
Piawaian dan bukti pematuhan, seperti EN 50117 untuk kabel CATV atau setara JIS dan MIL, ditambah UL, ETL, CE, CPR, RoHS atau REACH di mana projek memerlukannya.
Konsisten sepanjang dram. Diameter dielektrik yang menetapkan impedans perlu kekal stabil untuk keseluruhan panjang, jadi ujian sampel dari kedua-dua hujung penghantaran adalah pemeriksaan yang munasabah.

Impedans berkelakuan seperti rantai: 50 atau 75 ohm pada setiap sambungan, atau pantulan pada setiap sambungan. Padankan nombor dengan aplikasi, menggunakan 75 ohm untuk video, CATV, satelit dan CCTV, dan 50 ohm untuk kerja RF, wayarles dan ujian, kemudian pastikan kabel, penyambung, penyesuai dan port peralatan semuanya bersetuju. Apabila masalah isyarat bertahan dalam setiap penjelasan lain, ukur dengan pemantul domain masa sebelum menggantikan kamera lain.