Mutta miksi koaksiaalikaapeleiden epätasapainolla ei ole ongelmaa impedanssin tasapainottamiseen liittyvät kysymykset?

Houkuttelussa on kaunista, että suoja suojaa enimmäkseen kaikkia ulkoisen sähkökentän häiriöitä maahan ja sisempi johto ei ole suurelta osin vaikutusta. Ulkoisen magneettikentän häiriön kohdalla tapahtuu hienovarainen asia; suojaan virtaava virta kentän läsnäolon takia luo jännitteen pudotuksen suojaa pitkin ja lähellä 1: 1-kytkennän vuoksi suojan ja sisäosan välillä, että identtinen voltin pudotus on läsnä sisemmässä ytimessä.

Jos siis käytät differentiaalivastaanotinta ja lähetyspäässä on suhteellisen samat impedanssit maadoitukseen sekä suojauksessa että sisäosassa, differentiaalivastaanotin voi hylätä yleisen tilan häiriöt.

Jos teet matematiikan koaksiaalisesti lähetetyn tavallisen signaalin tuottamille ulkoisille kentille ja analysoit lähetys- ja paluuvirtojen kentät erikseen, huomaat, että vastakkaiset magneettikentät peruuttavat nollan kaikissa kohdissa suojan ulkopuolella . Tavallisen koaksisignaalin koaksiaalin ulkopuolella ei ole magneettikenttää.

Tämän seurauksena signaalin magneettikenttä syntyy vain sisä- ja ulkovaipan välisessä rakossa. Tämän seurauksena on, että suojan on siksi oltava nolla induktanssi. Tämä johtuu siitä, että ulompi magneettikenttä on nolla (alias nolla-induktio) ja signaalin sisäisellä magneettikentällä ei ole vaikutusta putkijohtimeen (alias kilpi), joten kilpi käyttäytyy kuin sisätilaa ympäröivä äärettömän paksu maapää.

Tätä voi olla vähän vaikea niellä, mutta jos palaat takaisin magneettikenttien teorioihin, jotka liittyvät putkimaiseen virtaukseen, syntyy ulkoinen kenttä, mutta ei sisäistä kenttää. Päinvastoin on totta; magneettikenttä putken sisällä ei aiheuta jännitettä putken varrella JA, koska ulkoista kenttää ei ole, kilpellä ei ole induktanssia.

Kaikkien hämmennysteni tulos on, että se toimii huolimatta siitä, että sisä- ja ulkovaipan välillä on huomattavasti epätasapainoinen impedanssijärjestelmä.Ei ole niin helppoa nähdä heti, että myönnän sinulle niin toivottavasti, että olen tehnyt sille jonkin verran oikeutta.

Andy puhuu siitä, miten houkutus toimii yleensä, mutta toinen asia on, että videolla ei yleensä ole samoja SNR-vaatimuksia kuin äänellä.Tiedot, joissa on 8-10 bittiä per värikanava, tarjoavat erittäin hyviä kuvia, ja tämä edustaa SNR: ää vain 50-60 dB.

Toisaalta, jotta ääntä voidaan pitää "CD-laatuna", sen resoluution on oltava vähintään 16 bittiä, mikä vastaa melkein 100 dB: n SNR: ää.

Puhelintoiminta on erityistapaus.Vaikka se ei vaadi paljon kaistanleveyttä, se vaatii dynaamisen alueen, joka vastaa 13-14 bittiä.(Mutta käytetty koodaus vähentää SNR: n noin 7 bittiin).UTP: tä (suojaamatonta kierrettyä paria) käytetään vain siksi, että sen valmistaminen on niin halpaa ja sitä tarvitaan niin paljon.

Tärkein tekninen ero on siinä, miten he hylkäävät häiriöt. Kierretty pari luottaa häiriöihin, jotka vaikuttavat molempiin johtimiin tasaisesti, mikä tuottaa yhteismoodin kohinan, jonka differentiaalivastaanotin hylkää helposti. Tämä toimii hyvin magneettisissa häiriöissä hyvin matalille taajuuksille.

Koaksiaalikaapeli perustuu magneettisiin häiriöihin, jotka aiheuttavat suojaan vastakkaisia ​​virtoja, jotka poistavat sisällä olevan magneettikentän. Magneettikentän tunkeutumista kaapeliin rajoittaa ihovaikutus. Tämä toimii hyvin radiotaajuuksilla, mutta huonosti tai hyödytön ääni- ja voimajohtotaajuuksilla. 50 Hz: n taajuudella ihon syvyys on ~ 9 mm, joten häiriöt kulkevat suoraan suojan läpi.

Joten mikä on parasta, riippuu suurelta osin mukana olevista taajuuksista ja mahdollisesti esiintyvistä häiriöistä, mutta se ei ole ainoa syy valita yksi toisensa yli.

Analogisten puhelinlinjojen on usein kuljettava lähellä sähkölinjoja pitkiä matkoja kuljettamalla melko matalatasoista äänisignaalia. Ihmiskorva on melko herkkä voimajohtojen harmonisille yliaaltoille, joita houkutteleva henkilö ei pystyisi hylkäämään. Koaksiaalikaapeli on myös isompi ja kalliimpi, mikä on iso juttu, kun joudut ajamaan tuhansia niitä monien kilometrien yli. Kuvittele tätä, mutta 1800 yksittäistä koaksiaalikaapelia niputetaan yhteen ...

Kierretty pari voi toimia hyvin myös suuremmilla taajuuksilla, mutta kaapelin mitat voivat olla hankalia. Televisioissa käytettiin 300 Ω: n `` nauhakaapelia '', jolla on tosiasiallisesti pienempi menetys kuin tavallisella koaksiaalilla VHF-taajuuksilla. Mutta sen käyttö oli ärsyttävää, koska se oli pidettävä poissa metallikatosta jne., Se oli altis säävaurioille, ja balun vaadittiin muuntamaan 75Ω: ksi epätasapainossa vastaanottimessa.

Korkeammilla taajuuksilla koaksiaalilla on etuna pienempi häviö ja suurempi kaistanleveys vankassa kaapelissa, jossa on erinomainen suojaus, ja epätasapainoinen signaali on helpompi liittää. Kaapeliyhteydet ovat yleensä lyhyitä, joten kustannuksissa ei ole niin paljon ongelmaa - paitsi CATV: tä, mutta sitten (toisin kuin puhelimet) kukin tilaaja ei tarvitse omaa virtapiiriään, joten yksi kaapeli voisi palvella tuhansia katsojia (moderni CATV on enimmäkseen kuitua) optiikka, joten koaksiaalikäytöt ovat paljon lyhyemmät

Koakselikaapeleita käytetään yleisesti äänentoistossa komponenttien ja laitteiden väliseen liitäntään, vaikka ne eivät ole kovin tehokkaita matalataajuisia magneettisia häiriöitä vastaan. Piirin impedanssit ovat kuitenkin yleensä alueella 1k - 1M, joten magneettiset häiriöt (jotka tuottavat suurta virtaa, mutta matalaa jännitettä) ovat vähemmän aiheita. Koaksiaali suojaa edelleen kaikentyyppisiltä sähkökentiltä (joilla on suurempi vaikutus suuremmalla impedanssilla) ja RF-häiriöiltä. Matalan tason äänisignaalit saattavat tarvita parempaa suojausta, ja sitten käytetään usein suojattua parikaapelia. Tämä yhdistää molempien kaapelityyppien edut.

Huomaan, että 50 ohmin konsepti on hyvä päästä eroon heijastuksista voimajohtoteoria. Mutta miksi koaksiaalinen epätasapaino kaapelit eivät aiheuta ongelmia impedanssin tasapainottamisessa?

Tasapainolla tai epätasapainolla ei ole merkitystä impedanssin sovituksessa, eikä tarkkaa sovitusta aina tarvita. Jos kaapelin pituus on paljon lyhyempi kuin signaalin aallonpituudet, heijastukset eivät ole ongelma useimmissa sovelluksissa. Kukaan ei välitä koaksiaalisesta impedanssista äänisovelluksissa, ja edes komposiittivideoon (kaistanleveys ~ 6 MHz) ei vaikuta näkyvästi laitteiden kaapeleiden parittomat kaapelit.

Taajuusvaste on täysin erillinen syy siihen, että TV: tä suositaan houkutukselle.

Kierrettyyn pariin liittyvät häviöt kasvavat nopeasti taajuuden kanssa siihen pisteeseen, jossa DSL -modeemit kamppailevat käyttämään jopa pienintä 10 MHz: n kaistanleveyttä analogisissa puhelinliittimissä.Samasta syystä nopea Ethernet ( 1G, 10G ja ylöspäin) kierretyn parin yli on rajoitettu hyvin lyhyisiin fyysisiin linkkipituuksiin (enintään 100 m) - ja vaatiipaljon modernia tekniikkaa päästäksesi sinne.

Toisaalta Coaxilla on (ja on aina ollut) kohtuullisen alhaiset häviöt televisioon vaadituilla VHF- ja UHF-taajuuksilla (10 s MHz - 1 GHz).

Yksinkertaistetussa näkymässä:

Koaksiaalikaapelit rullaavat tasaisen maadoitusnäkymän siten, että sillä on vahva symmetria eikä siinä ole "ulkopuolta" (aiemmin "alla").

Pintojen syvyys kaapeleissa tarkoittaa, että vaipan ulkopinta on tehokkaasti eristetty (ylemmillä taajuuksilla) ytimen kanssa vuorovaikutuksessa olevan vaipan sisäosasta.

Tasapainoiset kaapelit ovat kuitenkin erittäin hyödyllisiä, kun niitä käytetään oikein.Huomaa, että tasapainossa ovat impedanssit yhteiseen pisteeseen, eivät 'jännitteet' (joihin viitataan mielivaltaisesti, koska ne ovat aina potentiaalieroja).Tasapainotetut järjestelmät toimivat kuten Wheatstonen sillat, joissa mikään ei virtaa silloitetussa varressa.