據我所知,在電話中使用STP或雙絞線電纜。這將創建平衡的線路阻抗,這對於減輕與共模相關的干擾非常有用。
因此,在電話和音頻中使用平衡的電纜對於消除任何EM或RF干擾至關重要。
另一方面,在電視廣播或許多RF系統中,使用同軸電纜。我見過的大多數同軸電纜都不平衡。我可以看到50歐姆的概念很好地擺脫了傳輸線理論中的反射。但是,同軸電纜的不平衡又怎麼會導致阻抗平衡問題呢?
據我所知,在電話中使用STP或雙絞線電纜。這將創建平衡的線路阻抗,這對於減輕與共模相關的干擾非常有用。
因此,在電話和音頻中使用平衡的電纜對於消除任何EM或RF干擾至關重要。
另一方面,在電視廣播或許多RF系統中,使用同軸電纜。我見過的大多數同軸電纜都不平衡。我可以看到50歐姆的概念很好地擺脫了傳輸線理論中的反射。但是,同軸電纜的不平衡又怎麼會導致阻抗平衡問題呢?
但是同軸電纜的不平衡怎麼會沒有問題呢? 阻抗平衡問題?
關於同軸電纜的美麗之處在於,屏蔽層幾乎將所有外部電場干擾均分流到地面,而內部導線則基本不受影響。對於外部磁場干擾,會發生微妙的事情。由於磁場的存在,在屏蔽層中流動的電流會在屏蔽層上產生一個電壓降,並且由於屏蔽層和內部之間的耦合比例接近1:1,所以內芯上會出現相同的電壓降。
因此,假設您使用差分接收器,並且發送端在屏蔽層和內部均具有一定程度的對地阻抗,則差分接收器可以拒絕共模干擾。
如果對通過同軸電纜發送的常規信號產生的外部磁場進行數學運算,並分別分析發送電流和返回電流產生的磁場,則會發現在屏蔽層之外的所有點,相對的磁場恰好抵消為零。常規的同軸電纜信號在同軸電纜外部沒有磁場。
其影響是信號的磁場僅在內屏蔽層和外屏蔽層之間的間隙中產生。結果是屏蔽層因此必須具有零電感。這是因為外部磁場為零(又稱零感應),並且信號的內部磁場對管狀導體(也稱為屏蔽)沒有影響,因此,屏蔽的行為就像圍繞內部的無限厚的接地套管。
這可能有點難以理解,但是如果您回到與管狀電流有關的磁場理論,則會產生一個外部場,但不會產生內部場。反之則完全正確。管內的磁場不會沿管感應任何電壓,並且在沒有外部磁場的情況下,屏蔽層的電感為零。
我的所有雜談的結果是,儘管內屏蔽層和外屏蔽層之間存在明顯不平衡的阻抗狀態,但它仍然有效。立刻看到我授予您的權限並不是那麼容易,所以希望我已經做到了一點正義。
安迪(Andy)談到了同軸電纜的總體工作原理,但另一點是,視頻通常不具有與音頻相同的SNR要求。每個顏色通道具有8到10位的數據可以提供非常好的圖像,這表示SNR僅50到60 dB。
另一方面,要被視為“ CD質量”,音頻必須具有至少16位的分辨率,相當於幾乎100 dB的SNR。
電話是一種特殊情況。雖然它不需要很多帶寬,但確實需要一個等效於13-14位的動態範圍。(但是使用的編碼將SNR降低到大約7位)。使用UTP(非屏蔽雙絞線)的原因僅在於它價格便宜,而且需要很多。
主要技術差異在於它們如何拒絕乾擾。雙絞線依賴於相等地影響兩條線的干擾,產生共模噪聲,該噪聲很容易被差分接收器抑制。這對於低至非常低的頻率的電磁干擾都很有效。
同軸電纜依靠電磁干擾在屏蔽層中感應出相反的電流,從而抵消了內部的磁場。磁場對電纜的滲透受趨膚效應的限制。這在RF頻率下效果很好,但在音頻和電源線頻率下效果不佳。在50Hz時,皮膚深度約為9mm,因此干擾會直接穿過屏蔽層。
因此,最好的方法很大程度上取決於所涉及的頻率和可能存在的干擾類型,但這不是選擇一個而不是另一個的唯一原因。
模擬電話線通常必須在長距離上接近電源線,同時承載相當低的音頻信號。人耳對電力線諧波非常敏感,而同軸電纜將無法拒絕。同軸電纜也更笨重,更昂貴,當您必須在數千公里內運行數千根同軸電纜時,這是一個很大的問題。想像一下 this,但是將1800條單獨的同軸電纜捆綁在一起...
雙絞線在較高頻率下也可以正常工作,但是電纜尺寸可能不方便。電視機曾經使用300Ω“色帶”電纜,實際上在VHF頻率下損耗比標準同軸電纜低。但是使用起來很煩人,因為它必須遠離金屬屋頂等,容易受到天氣的損害,並且需要 balun在接收器處轉換為75Ω不平衡。
在較高頻率下,同軸電纜具有以下優點:在具有出色屏蔽性能的堅固電纜中,損耗較低,帶寬較寬,不平衡信號更易於與接口連接。電纜長度通常很短,因此成本不是什麼大問題-除了CATV以外,但是(與電話不同)每個用戶都不需要自己的電路,因此一條電纜就可以為數千名觀眾提供服務(現代CATV主要是光纖)光纖,因此同軸電纜的運行時間要短得多)。
同軸電纜通常用於音頻中,以在組件和內部設備之間進行連接,儘管對低頻電磁干擾不是很有效。但是,電路阻抗通常在1k到1M範圍內,因此磁干擾(產生高電流但低電壓)的問題不大。同軸電纜仍然可以抵禦各種類型的電場(在較高的阻抗下具有更大的作用)和射頻干擾。低電平音頻信號可能需要更好的保護,因此通常使用屏蔽雙絞線。這結合了兩種電纜類型的優點。
我可以看到50歐姆的概念非常適合消除反射 傳輸線理論。但是同軸電纜的不平衡如何 電纜不會引起阻抗平衡問題?
平衡或不平衡不會對阻抗匹配產生任何影響,並且始終不總是需要精確匹配。如果電纜長度比信號波長短得多,那麼在大多數應用中反射就不會成為問題。沒人關心音頻應用中的同軸阻抗,甚至複合視頻(帶寬約為6MHz)也不受設備電纜中不匹配電纜的明顯影響。
在一個簡單的視圖中:
同軸電纜沿著平坦的地球視圖滾動,因此它確實具有很強的對稱性,並且沒有“外部”(以前是“外部”)。
加上電纜中的趨膚深度,意味著護套的外部與與芯層相互作用的護套內部有效地隔離開(高頻)。
也就是說,正確使用平衡電纜非常有益。請注意,平衡的是公共點的阻抗,而不是“電壓”(電壓是任意的,因為它們始終是電位差)。平衡的系統就像惠斯通電橋一樣,在交叉連接的臂中沒有任何流動。