Dengesiz koaksiyel kablolar TV sinyallerini sorunsuz yayınlamak için nasıl kullanılır?

Bildiğim kadarıyla telefonlarda STP veya bükümlü çift kablolar kullanılıyor. Bu, ortak modla ilişkili parazitleri azaltmak için yararlı olan dengeli hat empedansları oluşturur.

Bu nedenle, telefon ve ses sistemlerinde dengeli kabloların kullanılması, herhangi bir EM veya RF parazitinden kurtulmak için çok önemlidir.

Öte yandan, TV yayınlarında veya birçok RF sisteminde koaksiyel kablolar kullanılır. Gördüğüm koaksiyel kabloların çoğu dengeli değil. İletim hattı teorisindeki yansımalardan kurtulmak için 50 Ohm konseptinin iyi olduğunu görebiliyorum. Ancak koaksiyel kabloların dengesizliği, empedans dengeleme sorunlarında sorun yaratmaz mı?

Ancak koaksiyel kabloların dengesizliğinin empedans dengeleme sorunlarında nasıl bir sorunu yoktur?

Koaksiyelin en güzel yanı, kalkanın çoğunlukla tüm harici elektrik alan girişimini toprağa çevirmesi ve iç telin büyük ölçüde etkilenmemesidir. Harici bir manyetik alan müdahalesi için ince bir şey olur; alanın varlığı nedeniyle blendaj içinde akan akım, blendaj boyunca bir volt düşümü yaratır ve blendaj ile iç arasındaki yaklaşık 1: 1 kuplaj nedeniyle, iç çekirdek üzerinde aynı volt düşümü bulunur.

Bu nedenle, bir diferansiyel alıcı kullanmanız ve gönderme ucunun hem kalkan hem de iç kısımda topraklanması için makul olarak aynı empedanslara sahip olması durumunda, diferansiyel alıcı ortak mod parazitini reddedebilir.

Eğer bir koaksiyel gönderilen düzenli bir sinyal tarafından üretilen dış alanlar üzerinde matematik yaparsanız ve gönderme ve geri dönüş akımlarından alanları ayrı ayrı analiz ederseniz, kalkanın dışındaki tüm noktalarda, karşıt manyetik alanların sıfıra tam olarak iptal edildiğini görürsünüz. Normal bir koaksiyal sinyalden gelen bir koaksanın dışında manyetik alan yoktur.

Bunun etkisi, sinyalin manyetik alanının sadece iç ve dış kalkan arasındaki boşlukta üretilmesidir. Bunun bir yankısı, kalkanın sıfır endüktansa sahip olması gerektiğidir. Bunun nedeni, dış manyetik alanın sıfır olması (sıfır indüksiyon olarak da bilinir) ve sinyalin dahili manyetik alanının boru şeklindeki bir iletken (aka ekran) üzerinde hiçbir etkisi olmamasıdır, bu nedenle ekran, iç kısmı çevreleyen sonsuz kalınlıkta bir zemin kasası gibi davranır.

Yutulması biraz zor olabilir, ancak boru şeklindeki bir akımla ilişkili manyetik alan teorilerine geri dönerseniz, harici bir alan üretilir, ancak iç alan yoktur. Tersi tamamen doğrudur; bir tüp içindeki manyetik alan tüp boyunca herhangi bir gerilime neden olmaz VE harici alan olmadığı için ekranın sıfır endüktansı vardır.

Tüm sapkınlığımın sonucu, iç ve dış kalkan arasında önemli ölçüde dengesiz bir empedans rejimine rağmen işe yaraması. Hemen görmek o kadar da kolay değil, umarım sana adalet verdim.

Andy, koaksinin genel olarak nasıl çalıştığını anlatıyor, ancak başka bir nokta, videonun başlangıçta ses ile aynı SNR gereksinimlerine sahip olmaması. Renk kanalı başına 8 ila 10 bitlik veriler çok iyi resimler sağlar ve bu sadece 50 ila 60 dB'lik bir SNR'yi temsil eder.

Öte yandan, "CD kalitesi" olarak değerlendirilmek için, sesin neredeyse 100 dB SNR'ye eşdeğer en az 16 bit çözünürlüğe sahip olması gerekir.

Telefon özel bir durumdur. Çok fazla bant genişliği gerektirmese de, 13-14 bit'e eşdeğer bir dinamik aralık gerektirir. (Ancak kullanılan kodlama SNR'yi yaklaşık 7 bite indirir). UTP (ekransız bükümlü çift) sadece yapmak çok ucuz olduğu ve çok fazla gerekli olduğu için kullanılır.

Temel teknik fark, müdahaleyi nasıl reddettikleridir. Bükümlü çift, her iki kabloyu eşit şekilde etkileyen parazite dayanarak, diferansiyel alıcı tarafından kolayca reddedilen ortak mod gürültüsü üretir. Bu, çok düşük frekanslara kadar manyetik parazit için iyi çalışır.

Koaksiyel kablo, kalkan içindeki içindeki manyetik alanı iptal eden zıt akımlara neden olan manyetik parazite dayanır. Manyetik alanın kabloya nüfuz etmesi cilt etkisi ile sınırlıdır . Bu, RF frekanslarında iyi çalışır, ancak ses ve güç hattı frekanslarında işe yaramaz. 50Hz'de cilt derinliği ~ 9mm'dir, bu nedenle parazit doğrudan kalkanın içinden geçer.

Bu yüzden en iyisi, büyük ölçüde ilgili frekanslara ve mevcut olabilecek parazit türüne bağlıdır, ancak birini diğerinden seçmenin tek nedeni değildir.

Analog telefon hatları genellikle oldukça düşük seviyeli ses sinyalleri taşırken uzun mesafelerde güç hatlarına yakın çalışmalıdır. İnsan kulağı, koaksiyelin reddedemeyeceği güç hattı harmoniklerine oldukça duyarlıdır. Coax kablosu da daha hantal ve daha pahalıdır, bu da binlerce kilometreyi çalıştırmak zorunda kaldığınızda büyük bir sorun. Bunu hayal edin , ancak 1800 ayrı koaksiyel kablo bir araya getirildi ...

Bükümlü çift daha yüksek frekanslarda da iyi çalışabilir, ancak kablo boyutları uygun olmayabilir. TV setleri, aslında VHF frekanslarında standart koaksiyelden daha düşük bir kayıp veren 300Ω 'şerit' kablo kullanırdı. Ama buna uzağa metal tavan vb tutulması gerekiyordu, çünkü hava hasar eğilimli kullanımına can sıkıcı oldu ve Balun alıcıda dengesiz 75Q için dönüştürmek gerekiyordu.

Yüksek frekanslarda koaksiyel, mükemmel ekranlamaya sahip sağlam bir kabloda daha düşük kayıp ve daha geniş bant genişliği avantajına sahiptir ve dengesiz sinyalin arabirimi daha kolaydır. Kablo geçişleri genellikle kısadır, bu yüzden maliyet çok fazla bir sorun değildir - CATV hariç, ancak (telefonların aksine) her abonenin kendi devresine ihtiyacı yoktur, bu nedenle tek bir kablo binlerce izleyiciye hizmet edebilir (modern CATV çoğunlukla fiberdir) optik yani koaksiyel çalışmalar çok daha kısadır).

Koaks kablolar, düşük frekanslı manyetik parazitlere karşı çok etkili olmamasına rağmen, bileşenler ve iç ekipman arasında bağlanmak için genellikle ses olarak kullanılır. Bununla birlikte, devre empedansları genellikle 1k ila 1M aralığındadır, bu nedenle manyetik parazit (yüksek akım üreten, ancak düşük voltaj üreten) daha az sorun oluşturur. Koaksiyel hala (daha yüksek empedansta daha fazla etkiye sahip olan) elektrik alanlarına ve her tür rf girişimine karşı koruma sağlar. Düşük seviyeli ses sinyalleri daha iyi koruma gerektirebilir ve daha sonra ekranlı bükümlü çift sıklıkla kullanılır. Bu, her iki kablo tipinin avantajlarını birleştirir.

İletim hattı teorisindeki yansımalardan kurtulmak için 50 Ohm konseptinin iyi olduğunu görebiliyorum. Ancak koaksiyel kabloların dengesizliği, empedans dengeleme sorunlarında sorun yaratmaz mı?

Dengeli veya dengesiz empedans eşleşmesi için fark yaratmaz ve yine de hassas eşleme her zaman gerekli değildir. Kablo uzunluğu sinyal dalga boylarından çok daha kısaysa, yansımalar çoğu uygulamada sorun oluşturmaz. Hiç kimse ses uygulamalarındaki koaks empedansını umursamıyor ve hatta kompozit video (~ 6MHz bant genişliği ile), ekipman kablolarındaki eşsiz kablolardan gözle görülür şekilde etkilenmiyor.

TV için koaksiyelin tercih edilmesinin tamamen ayrı bir nedeni frekans tepkisidir.

Bükülü çift ile ilişkili kayıplar, DSL modemlerin analog telefon abone döngülerinde en düşük 10 MHz bant genişliğini bile kullanmaya çalıştığı noktaya kadar frekansla hızla yükselir . Aynı nedenden ötürü, bükümlü çift üzerindeki yüksek hızlı Ethernet ( 1G , 10G ve üstü) çok kısa fiziksel bağlantı uzunluklarıyla (en fazla 100m) sınırlıdır - ve oraya ulaşmak için birçok modern teknoloji gerektirir.

Diğer yandan, Coax, TV için gereken VHF ve UHF frekanslarında (10s MHz ila 1 GHz) makul derecede düşük kayıplara sahiptir (ve her zaman olmuştur).

Basit bir bakış açısıyla:

Koaksiyel kablolar düz toprak görüntüsünü sarar ve böylece güçlü bir simetriye sahip olur ve 'dışarıda' olmaz (daha önce aşağıdaki ').

Ayrıca kablolardaki cilt derinliği, kılıfın dış kısmının, kılıfın iç kısmıyla etkileşen kılıfın iç kısmından etkili bir şekilde izole edildiği (daha yüksek frekanslarda) anlamına gelir.

Bununla birlikte, dengeli kablolar uygun şekilde kullanıldığında çok faydalıdır. 'Gerilimler' değil (her zaman potansiyel farklılıklar olduğu için keyfi bir referansı olan) dengeli olan ortak noktaya olan empedanslar olduğunu unutmayın. Dengeli sistemler, çapraz bağlı kolda hiçbir şeyin akmadığı Wheatstone köprüleri gibi davranır.