ความต้านทานของสายโคแอกเชียล: เหตุใดระบบ 50 โอห์มและ 75 โอห์มจึงไม่ค่อยให้อภัยกับความไม่ตรงกัน

วิศวกรรมสายโคแอกเซียล

ความต้านทานของสายโคแอกเซียล: ทำไม 50 โอห์มและ 75 โอห์มจึงไม่ค่อยให้อภัยกับความไม่ตรงกัน

อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะมาจากเรขาคณิตและอิเล็กทริก ไม่ใช่จากราคา ต่อไปนี้คือลักษณะการทำงานของระบบ 50 และ 75 โอห์ม ราคาจริงของค่าที่ไม่ตรงกัน และตัวเลขใดที่อยู่ในข้อกำหนดการซื้อ

ผู้ติดตั้ง CCTV ยุติการดรอป RG6 75 โอห์มด้วยอะแดปเตอร์ BNC 50 โอห์ม เนื่องจากลิ้นชักชิ้นส่วนตั้งอยู่ใกล้กว่าห้องเก็บของ ภาพสะอาดในวันแรก สามสัปดาห์ต่อมา ลูกค้ารายงานว่ามีแถบแนวนอนจางๆ และกล้องจะถูกตำหนิเป็นอันดับแรก ตัวบันทึกที่สอง และสายเคเบิลจะคงอยู่

เวอร์ชันสั้นก่อนรายละเอียด: ทุกองค์ประกอบในห่วงโซ่จะต้องสอดคล้องกับความต้านทาน รวมถึงสายเคเบิล ขั้วต่อ และพอร์ตอุปกรณ์ เมื่อไม่เป็นเช่นนั้น ส่วนหนึ่งของสัญญาณจะสะท้อนกลับลงมาในเส้นแทนที่จะไปถึงเครื่องรับ และการสะท้อนเหล่านั้นจะสร้างความเสียหายมากขึ้นเมื่อความถี่เพิ่มขึ้นและวิ่งนานขึ้น

สิ่งต่อไปนี้ครอบคลุมถึงคุณลักษณะอิมพีแดนซ์ที่แท้จริง เหตุใดอุตสาหกรรมจึงตัดสินที่ 50 และ 75 โอห์ม การไม่ตรงกันปรากฏบนเกียร์ทดสอบและบนหน้าจออย่างไร และสิ่งที่ต้องเขียนลงในข้อมูลจำเพาะเพื่อไม่ให้ปัญหาไปถึงไซต์งาน

ความต้านทานของสายโคแอกเซียลวัดได้จริงอย่างไร

ลักษณะเฉพาะของความต้านทานไม่ใช่ความต้านทาน มันคืออัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าต่อกระแสสำหรับคลื่นที่เคลื่อนที่ไปตามเส้น และมีอยู่แม้ว่าจะไม่มีการเชื่อมต่อใดที่ปลายสุดก็ตาม ใน โครงสร้างทางกายภาพของสายโคแอกเซียล มันถูกกำหนดโดยสามสิ่ง: เส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำศูนย์กลาง (d) เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของโล่หรือของอิเล็กทริกที่เติมช่องว่าง (D) และค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของวัสดุนั้น

สำหรับเส้นโคแอกเชียล สูตรการทำงานแบบคลาสสิกคือ Z0 = 138 หารด้วยรากที่สองของค่าคงที่ไดอิเล็กตริก คูณด้วยลอการิทึมฐานสิบของ D หารด้วย d ย้ายตัวนำและกำบังให้ห่างจากกัน หรือลดค่าคงที่ไดอิเล็กตริกลง และอิมพีแดนซ์จะเพิ่มขึ้น

ผลที่ตามมาสองประการมีความสำคัญในเชิงพาณิชย์:

• ความต้านทานไม่เปลี่ยนแปลงตามความยาว RG6 ชิ้นเดียวกันขนาด 5 ม. และ 500 ม. นั่งที่ประมาณ 75 โอห์ม
• อิมพีแดนซ์ไม่สามารถอ่านได้ด้วยมัลติมิเตอร์ การตรวจสอบว่าต้องใช้โดเมนเวลารีเฟลกโตมิเตอร์ เครื่องวิเคราะห์เครือข่าย หรือการทดสอบแบบกวาดกับโหลดที่ทราบ

ความต้านทานกระแสตรงเป็นข้อกำหนดแยกต่างหากและยังคงมีความสำคัญอยู่ เครื่องรับสัญญาณดาวเทียมที่จ่ายพลังงาน LNB ในระยะยาวจะต้องเอาชนะความต้านทานของลูป ซึ่งอิมพีแดนซ์บางอย่างไม่ได้บอกอะไร

เหตุใด 50 โอห์มและ 75 โอห์มจึงกลายเป็นมาตรฐาน

ไม่มีหมายเลขใดเป็นจำนวนที่กำหนด ในโคแอกเชียลไดอิเล็กตริกทางอากาศ การลดทอนจะต่ำที่สุดใกล้ 77 โอห์ม ในขณะที่การจัดการกำลังสูงสุดใกล้ 30 โอห์ม วิศวกรไมโครเวฟต้องการทั้งการสูญเสียที่ต่ำและพลังงานที่ใช้งานได้ ดังนั้น 50 โอห์มจึงกลายเป็นอุปกรณ์ที่ประนีประนอมในการทำงาน และกลายมาเป็นการใช้งานทางการทหารและเชิงพาณิชย์ในภายหลัง วิศวกรกระจายเสียงใส่ใจกับการสูญเสียที่ต่ำในการฉายวิดีโอที่กินเวลานานและใช้พลังงานต่ำ ดังนั้น 75 โอห์มซึ่งใกล้เคียงกับค่าการลดทอนขั้นต่ำที่สุดจึงกลายเป็นมาตรฐานวิดีโอและเคเบิลทีวี

ห้าสิบโอห์มเป็นการประนีประนอมระหว่างกำลังและการสูญเสีย เจ็ดสิบห้าโอห์มโน้มตัวไปสู่การสูญเสีย ทั้งสองเป็นทางเลือกทางวิศวกรรม ไม่ใช่เกรดคุณภาพ

ความแตกต่างที่มองเห็นได้ส่วนใหญ่อยู่ที่การจัดการพลังงานและตระกูลตัวเชื่อมต่อ ดังการเปรียบเทียบด้านล่างนี้

สำหรับงานกระจาย 75 โอห์ม โครงสร้างป้องกันมักจะเป็นการตัดสินใจครั้งต่อไปหลังจากอิมพีแดนซ์ ชิลด์มาตรฐานเหมาะกับการใช้งานระยะสั้นของสมาชิก ไทรชิลด์เพิ่มฟอยล์บวกสายถักสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดัง และเลือกสี่ชิลด์เมื่อมีอัตราการสูญเสียทางเข้าและออกต่ำ

ตัวเลขไม่ตรงกัน: การสูญเสียผลตอบแทน VSWR และอาการที่มองเห็นได้

การสะท้อนเป็นสิ่งที่คาดเดาได้ ป้อนโหลด 75 โอห์มจากแหล่งจ่าย 50 โอห์ม และค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนคือ 0.2 ซึ่งก็คือ VSWR ประมาณ 1.5 ต่อ 1 ซึ่งการสูญเสียกลับอยู่ใกล้ 14 dB และประมาณ 4 เปอร์เซ็นต์ของกำลังตกกระทบที่สะท้อน สี่เปอร์เซ็นต์ฟังดูไม่เป็นอันตราย และโดยทั่วไปแล้วหากใช้แพตช์สั้น ๆ บนเส้นทางที่มีความสูง 300 เมตร หรือในช่องที่มีความหนาแน่นสูง จะไม่เป็นเช่นนั้น เนื่องจากคลื่นสะท้อนมาถึงช้าแล้วบวกหรือลบออกจากสัญญาณโดยตรง

ข้อผิดพลาดด้านอิมพีแดนซ์มีแนวโน้มที่จะประกาศตัวเองด้วยวิธีที่จดจำได้บางประการ:

• ภาพซ้อนเล็กน้อย เสียงกริ่ง หรือขอบที่สองของวิดีโออะนาล็อก
• เกิดแถบ เกิดประกายไฟ หรือหลุดเป็นระยะๆ บนช่อง CATV และ IPTV ดิจิทัล
• อัตราข้อผิดพลาดที่เพิ่มขึ้นที่เฮดเอนด์ที่ไม่มีการแก้ไขการปรับแอมพลิฟายเออร์
• สัญญาณเตือน VSWR ที่เครื่องส่งสัญญาณที่จะทดสอบการทำความสะอาดโหลดจำลอง
• ลิงค์ที่ผ่านครั้งเดียวและล้มเหลวเมื่ออุปกรณ์อื่นเข้าร่วมเชน

การจับคู่ความต้านทานกับการติดตั้ง

ข้อผิดพลาดด้านอิมพีแดนซ์ส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่จุดส่งมอบมากกว่าภายในสายเคเบิล ตั้งค่าข้อกำหนดจากแอปพลิเคชันก่อน:

1. ดาวเทียม IF และ DTH: 75 โอห์มจาก LNB ไปยังตัวรับ พร้อมขั้วต่อ F กำลังไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับ LNB เดินทางบนตัวนำกลางเดียวกัน ดังนั้นความต้านทานของลูปและอิมพีแดนซ์จึงรวมอยู่ในข้อกำหนด
2. การกระจาย CATV, MATV และ IPTV: 75 โอห์มตลอด RG11 สำหรับการหล่นกลางอากาศและลำตัวยาว, RG6 สำหรับการวิ่งสมาชิกทั่วไป, RG59 สำหรับแพทช์สั้นๆ ด้านหลังอุปกรณ์
3. กล้องวงจรปิด: 75 โอห์มสำหรับคู่วิดีโอ รวมถึงโครงสร้างแบบสยามที่จ่ายไฟ DC ควบคู่ไปกับโคแอกเชียล
4. ลิงก์ไร้สายและ RF: 50 โอห์มตลอด RG58 สำหรับจัมเปอร์แบบสั้น RG213 หรือ LMR400 ซึ่งการทำงานของตัวป้อนที่ยาวกว่าอาจใช้งบประมาณลิงก์

ในกรณีที่ระบบต้องข้ามระหว่างโดเมนอย่างแท้จริง เช่น วิทยุ 50 โอห์มที่ขับเคลื่อนระบบเสาอากาศ 75 โอห์ม ให้ใช้แพดหรือหม้อแปลงที่ตรงกันแทนอะแดปเตอร์และความหวัง ความทนทานต่ออิมพีแดนซ์ก็คุ้มค่าที่จะปักหมุดเอาไว้ในขั้นตอนนี้ เนื่องจากสายเคเบิลที่เบี่ยงเบนหลายโอห์มจากค่าที่กำหนดจะมีพฤติกรรมไม่ตรงกันเล็กน้อยในทุกข้อต่อตลอดการวิ่ง

กล้องวงจรปิดและระบบขนาดเล็ก: ที่ซึ่งข้อผิดพลาด 75 โอห์มซ่อนอยู่

งานเฝ้าระวังจะทดสอบระเบียบวินัยด้านอิมพีแดนซ์ที่ยากที่สุด เนื่องจากอะแดปเตอร์ราคาถูกและกล้องหลายยี่ห้อมารวมกันในตู้เดียวกัน การทำงานของ CCTV แบบคอมโพสิตคือ 75 โอห์ม จากเอาต์พุตของกล้อง ผ่านทางโคแอกเชียล ไปยังอินพุตเครื่องบันทึก และ BNC ที่หลวมหรืออะแดปเตอร์ 50 โอห์มที่เล็ดลอดจะส่งผลต่อสายเคเบิลสั้นที่น้อยกว่าสายยาว

โครงสร้างแบบสยาม เช่น KX6 ที่มีกำลัง, RG59 ที่มีกำลัง หรือ RG6 ที่มีกำลัง วางคู่วิดีโอ 75 โอห์ม ข้างคู่กำลัง 18 หรือ 20 AWG ซึ่งจะลบการเดินสายแยกกัน แต่จะไม่เปลี่ยนกฎ: ยุติ coax เป็น 75 โอห์มที่ปลายทั้งสองข้าง โดยมีขั้วต่อ BNC หรือ F 75 โอห์ม และไม่มีส่วน 50 โอห์มอยู่ระหว่างนั้น

สิ่งที่ควรตรวจสอบก่อนตัดสินใจซื้อ

ความต้านทานเป็นบรรทัดที่ง่ายที่สุดในแผ่นข้อมูลในการตรวจสอบและเป็นบรรทัดที่เชื่อถือบ่อยที่สุด สอบถามซัพพลายเออร์หกรายการก่อนทำการสั่งซื้อ:

1. ความต้านทานและความอดทนที่กำหนด สายวิดีโอ 75 โอห์มที่บวกหรือลบ 3 โอห์มถือเป็นเรื่องปกติ อะไรก็ตามที่กว้างกว่าบวกหรือลบ 5 โอห์มสมควรที่จะถามคำถาม
2. ข้อมูลการสูญเสียการส่งคืนแบบกวาดหรือเชิงโครงสร้าง ทั่วทั้งย่านความถี่ที่คุณจะใช้จริง ไม่ใช่จุดความถี่เดียว
3. ความเร็วของการแพร่กระจาย โดยปกติแล้ว 0.66 ถึง 0.87 ขึ้นอยู่กับว่าอิเล็กทริกเป็นของแข็งหรือเป็นฟอง ซึ่งขับเคลื่อนการคำนวณระยะเวลาและความยาว
4. อินเทอร์เฟซตัวเชื่อมต่อ ยืนยัน BNC 75 โอห์ม F หรือ 75 โอห์มตามต้องการ และปฏิเสธฮาร์ดแวร์ 50 โอห์มแบบผสมสำหรับระบบวิดีโอ
5. มาตรฐานและหลักฐานการปฏิบัติตาม เช่น EN 50117 สำหรับสายเคเบิล CATV หรือเทียบเท่า JIS และ MIL รวมถึง UL, ETL, CE, CPR, RoHS หรือ REACH ในกรณีที่โครงการต้องการ
6. ความสม่ำเสมอตามแนวกลอง เส้นผ่านศูนย์กลางไดอิเล็กทริกที่กำหนดอิมพีแดนซ์จะต้องคงที่ตลอดความยาว ดังนั้นการทดสอบตัวอย่างจากปลายทั้งสองด้านของการส่งมอบจึงเป็นการตรวจสอบที่สมเหตุสมผล

อิมพีแดนซ์มีพฤติกรรมเหมือนสายโซ่: 50 หรือ 75 โอห์มที่ทุกข้อต่อ หรือสะท้อนที่ทุกข้อต่อ จับคู่ตัวเลขกับแอปพลิเคชัน โดยใช้ 75 โอห์มสำหรับวิดีโอ, CATV, ดาวเทียมและ CCTV และ 50 โอห์มสำหรับงาน RF, ไร้สาย และงานทดสอบ จากนั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่าสายเคเบิล ขั้วต่อ อะแดปเตอร์ และพอร์ตอุปกรณ์ทั้งหมดสอดคล้องกัน เมื่อปัญหาสัญญาณยังคงอยู่ทุกคำอธิบาย ให้วัดด้วยรีเฟลกโตมิเตอร์โดเมนเวลาก่อนที่จะเปลี่ยนกล้องตัวอื่น