ฉันควรคาดหวังสัญญาณสูญเสียเท่าใดจากการใช้ coax 75 ohm บนระบบ 50 ohm

เหตุใดความต้านทานที่ไม่ตรงกันจึงเกิดขึ้นตั้งแต่แรก

สายโคแอกเชียลทุกสายได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อแสดงคุณลักษณะอิมพีแดนซ์เฉพาะ โดยกำหนดโดยอัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำด้านในต่อเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของชีลด์ พร้อมด้วยวัสดุอิเล็กทริกที่อยู่ระหว่างสายเหล่านั้น นี่เป็นหนึ่งในองค์ประกอบพื้นฐานของข้อกำหนดเฉพาะของสายโคแอกเซียล และไม่ใช่สิ่งที่คุณสามารถเปลี่ยนแปลงได้ง่ายๆ โดยใช้ขั้วต่อหรืออะแดปเตอร์อื่น สายเคเบิลพิกัดที่ 75 โอห์มและสายเคเบิลพิกัดที่ 50 โอห์มอาจดูภายนอกเกือบเหมือนกัน แต่รูปทรงภายในของสายเคเบิลนั้นจงใจแตกต่างเพื่อให้ได้ค่าอิมพีแดนซ์เป้าหมาย

ฟิสิกส์เบื้องหลังตัวเลข

เมื่อสัญญาณที่เดินทางผ่านระบบ 50 โอห์มไปบรรจบกับส่วน 75 โอห์ม พลังงานส่วนหนึ่งจะสะท้อนกลับไปหาแหล่งกำเนิดแทนที่จะเดินหน้าต่อไป พลังงานที่สะท้อนกลับนี้คือสิ่งที่สร้างคลื่นนิ่ง เพิ่ม VSWR และสร้างการสูญเสียที่ไม่ตรงกันเล็กน้อยที่กล่าวถึงข้างต้น ความไม่ตรงกันไม่ได้ "ปิดกั้น" สัญญาณ เพียงแต่ทำให้ส่วนหนึ่งของสัญญาณเด้งกลับ แทนที่จะส่งไปยังโหลดอย่างมีประสิทธิภาพ

ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนสำหรับจุดเชื่อมต่อ 75 ถึง 50 โอห์มมีค่าประมาณ 0.2 ซึ่งเป็นค่าที่ไม่ตรงกันปานกลางตามมาตรฐานวิศวกรรม RF ซึ่งสังเกตได้ชัดเจน แต่ยังห่างไกลจากหายนะ

การแยกย่อยตัวเลข: VSWR, การขาดทุนคืน และการสูญเสียที่ไม่ตรงกัน

ตัวชี้วัดทั้งสามนี้ล้วนอธิบายปรากฏการณ์พื้นฐานเดียวกันจากมุมที่ต่างกัน และการทำความเข้าใจสิ่งเหล่านั้นจะช่วยนำคำถาม "สูญเสียไปมากน้อยเพียงใด" ในบริบทที่เหมาะสม

VSWR ที่ 1.5:1 อยู่ในช่วงที่แอมพลิฟายเออร์และตัวรับส่งสัญญาณส่วนใหญ่ยอมรับได้โดยไม่ต้องพับกำลังไฟอัตโนมัติ สำหรับการเปรียบเทียบ ผู้ผลิตหลายรายถือว่าสิ่งใดที่ต่ำกว่า 2:1 เป็นที่ยอมรับสำหรับการทำงานต่อเนื่อง ดังนั้นตัวเชื่อมต่อที่ไม่ตรงกันเพียงตัวเดียวจึงแทบไม่ทำให้ฮาร์ดแวร์ตกอยู่ในความเสี่ยง

การลดทอนสายเคเบิลเพิ่มการสูญเสียชั้นที่สอง

การสูญเสียที่ไม่ตรงกันที่อธิบายไว้ข้างต้นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของภาพเท่านั้น ตัวสายเคเบิลเองมีการลดทอนโดยธรรมชาติ ซึ่งแยกจากความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ และขึ้นอยู่กับโครงสร้างของสายเคเบิลและขนาดของสายโคแอกเซียลที่เกี่ยวข้องเป็นอย่างมาก สายเคเบิลที่หนากว่าซึ่งมีวัสดุอิเล็กทริกสูญเสียน้อยกว่าจะลดทอนสัญญาณต่อฟุตน้อยกว่าสายเคเบิลที่บางกว่าและถูกกว่า โดยไม่คำนึงว่าสายเคเบิลเหล่านั้นจะมีพิกัดอยู่ที่ 50 หรือ 75 โอห์มก็ตาม

โคแอกซ์ 75 โอห์ม

ความถี่สร้างความแตกต่างอย่างแท้จริง

การลดทอนไม่คงที่ตลอดสเปกตรัม แต่จะเพิ่มขึ้นตามความถี่ นี่คือเหตุผลว่าทำไมสายเคเบิลเส้นเดียวกันที่ทำงานอย่างเพียงพอที่ความถี่ HF จึงสามารถแสดงการสูญเสียที่ VHF หรือ UHF ได้มากกว่าอย่างเห็นได้ชัด เมื่อรวมกับการสูญเสียที่ไม่ตรงกัน สัญญาณที่ลดลงทั้งหมดจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นเมื่อคุณใช้ความถี่ที่สูงขึ้น

การเปรียบเทียบสายเคเบิลโคแอกเชียลเคเบิลทีวีกับฟีดไลน์ 50 โอห์ม

สถานการณ์ทั่วไปในโลกแห่งความเป็นจริงเกี่ยวข้องกับการนำสายโคแอกเชียลเคเบิลทีวีที่เหลือกลับมาใช้ใหม่ — โดยทั่วไปคือ 75 โอห์ม ซึ่งมักจะมีป้ายกำกับกำกับไว้ว่าคุณอาจจำได้จากการติดตั้งที่บ้าน — สำหรับการใช้งาน 50 โอห์ม เช่น เสาอากาศวิทยุสมัครเล่น หรือฟีดไลน์ของเครื่องสแกน สิ่งนี้เป็นไปได้ในทางเทคนิคและจะไม่สร้างความเสียหายให้กับเครื่องรับส่วนใหญ่ แต่จะทำงานได้ไม่เหมือนกันกับสายเคเบิล 50 โอห์มที่ได้รับพิกัดอย่างเหมาะสม

ข่าวดีก็คือว่าสายโคแอกเซียลเคเบิลทีวีมักจะผลิตขึ้นตามมาตรฐานสายโคแอกเชียลที่รัดกุม โดยมีการป้องกันที่ดีเยี่ยมและการลดทอนต่อฟุตต่ำ เนื่องจากจำเป็นต้องส่งสัญญาณโทรทัศน์ความถี่สูงได้อย่างน่าเชื่อถือในระยะทางไกล ในบางกรณี ประสิทธิภาพการลดทอนสัญญาณดิบของสายนั้นสามารถเทียบเคียงหรือเกินกว่าทางเลือกอื่นที่ถูกกว่า 50 โอห์มได้ ข้อเสียอยู่ที่อิมพีแดนซ์ไม่ตรงกันเท่านั้น ไม่ใช่คุณภาพสายเคเบิลโดยรวมเสมอไป

ขนาดสายเคเบิลส่งผลต่อภาพรวมอย่างไร

ขนาดของสายโคแอกเซียลมีบทบาทสำคัญในการสูญเสียสัญญาณในโลกแห่งความเป็นจริงมากกว่าที่ผู้ใช้ส่วนใหญ่คาดหวัง ตัวนำกลางที่ใหญ่กว่าและเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลโดยรวมที่ใหญ่กว่าโดยทั่วไปจะช่วยลดการสูญเสียความต้านทาน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมสายเคเบิลที่ใหญ่กว่าจึงมีแนวโน้มที่จะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าตัวนำที่บางกว่าที่ความถี่เดียวกัน โดยไม่ขึ้นกับระดับอิมพีแดนซ์

1. สายแพตช์ที่บางและยืดหยุ่น — สะดวกแต่สูญเสียต่อฟุตมากกว่า ดังนั้นผลกระทบที่ไม่ตรงกันจึงกลายเป็นส่วนเล็กๆ ของการสูญเสียทั้งหมด
2. สายเคเบิลเอนกประสงค์ขนาดกลาง — การสูญเสียและความยืดหยุ่นที่สมดุล มักใช้สำหรับการติดตั้งที่บ้านและงานอดิเรก
3. สายเคเบิลขนาดใหญ่และสูญเสียต่ำ — การลดทอนตามระยะทางน้อยที่สุด หมายความว่าอิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกันจะมีนัยสำคัญมากขึ้นตามสัดส่วนในงบประมาณการสูญเสียทั้งหมด

ซึ่งหมายความว่าด้วยสายเคเบิลระดับพรีเมียมและสูญเสียต่ำ ค่าปรับที่ไม่ตรงกัน 0.18 dB สามารถแสดงถึงส่วนแบ่งที่มากขึ้นของการสูญเสียระบบทั้งหมดของคุณ เพียงเพราะการลดทอนพื้นฐานนั้นต่ำมากอยู่แล้ว

เมื่อการสูญเสียมีความสำคัญในทางปฏิบัติ

จัมเปอร์สั้นและสายแพทช์

สำหรับจัมเปอร์สั้นๆ ไม่กี่ฟุตที่เชื่อมต่อเครื่องรับกับเสาอากาศ การสูญเสียที่ไม่ตรงกัน 0.18 dB นั้นแทบจะมองไม่เห็นในการใช้งานปกติ ผู้ใช้ส่วนใหญ่จะไม่สังเกตเห็นความแตกต่างในทางปฏิบัติในด้านความแรงของสัญญาณหรือคุณภาพเสียง

วิ่งส่งยาว

ในระยะยาว เช่น 100 ฟุตหรือสูงกว่านั้นในการป้อนเสาอากาศส่งสัญญาณ ผลรวมของการสูญเสียที่ไม่ตรงกันและการลดทอนของสายเคเบิลที่เพิ่มขึ้นอาจรวมกันได้มากถึงเศษเสี้ยวของเดซิเบลที่ควรหลีกเลี่ยง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณใช้งานใกล้ถึงขีดจำกัดพลังงานหรืองบประมาณของคุณแล้ว

เครื่องส่งกำลังสูง

ที่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น พลังงานที่สะท้อนจากความไม่ตรงกันจะเดินทางกลับไปยังขั้นตอนสุดท้ายของแอมพลิฟายเออร์ของเครื่องส่งสัญญาณ แม้ว่าโดยทั่วไป VSWR ที่ 1.5:1 จะปลอดภัย แต่แอมพลิฟายเออร์โซลิดสเตตบางตัวที่มีวงจรป้องกัน SWR เชิงรุกอาจลดกำลังเอาท์พุตลงเล็กน้อยเพื่อเป็นการป้องกันไว้ก่อน ซึ่งอาจอ่านผิดได้ว่าเป็นข้อบกพร่องของฮาร์ดแวร์

การลดหรือขจัดการสูญเสียที่ไม่ตรงกัน

หากแอปพลิเคชันมีความไวเพียงพอที่แม้แต่ 0.18 dB ก็มีความสำคัญ มีวิธีแก้ไขที่ใช้งานได้จริงดังนี้:

• ใช้หม้อแปลงที่จับคู่อิมพีแดนซ์ตามช่วงความถี่ที่ใช้งาน ซึ่งช่วยลดการสูญเสียกลับลงได้อย่างมาก
• เปลี่ยนส่วนที่ไม่ตรงกันด้วยสายเคเบิลที่มีพิกัดเหมาะสม หากการเดินสายยาวหรือการใช้งานมีการส่งผ่านข้อมูลจำนวนมาก
• พยายามรักษาส่วนที่ไม่ตรงกันให้สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เนื่องจากการสะท้อนกลับเป็นการลงโทษแบบคงที่เพียงครั้งเดียว แทนที่จะเป็นส่วนที่ประกอบเข้ากับความยาวสายเคเบิล
• ตรวจสอบประสิทธิภาพจริงด้วยมิเตอร์ VSWR หรือเครื่องวิเคราะห์เสาอากาศ แทนที่จะอาศัยการประมาณการที่คำนวณไว้เพียงอย่างเดียว เนื่องจากคุณภาพของตัวเชื่อมต่อและสภาพของสายเคเบิลยังส่งผลต่อผลลัพธ์ในโลกแห่งความเป็นจริงด้วย