題:
如何將不平衡同軸電纜毫無問題地用於廣播電視信號?
user1245
2019-09-12 01:28:35 UTC
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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?

您現在已經完成了這個問與答嗎?
五 答案:
Andy aka
2019-09-12 01:45:38 UTC
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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)-----儘管“漫不經心”,但您還是相當簡潔地吐了出來。
為什麼同軸電纜的所有這些優點都不能同時應用於電話和音頻?他們為什麼不使用同軸電纜而不是平衡STP並且沒有問題?他們一定有理由專門“可以”在射頻或電視廣播中使用同軸電纜而無需保持平衡。如果同軸電纜那麼好,為什麼音頻和電話不會採用它。為什麼人們一直在吹牛STP和平衡的系統。這裡缺少一些東西。
老式電話只是電線桿上的線對。技術只是沒有發展。這為電話環境設置了一個平衡的安排,並排除了同軸電纜。避免接地迴路是避免同軸電纜的一個很好的理由,但是,在高頻情況下,屏蔽接地電容(例如)為10 nF並不是什麼大問題,並且幾乎不會有任何交流電源接地電流由於“ 50 /60赫茲音頻上即使是最細微的地面噪聲也非常引人注目,但這種情況很少見,但在電話上仍然有些煩人。
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@atmnt STP更便宜,並且更容易擴展到多對。
@Andyaka,,當您提到同軸電纜中的磁場干擾時,是指磁場將在外部和內部導體中均等地干擾,或者意味著由感應電流產生的電壓降將耦合到內層中,這是由於到兩個導體之間的電容耦合?
@LuisPossatti。舉一個雷電引起的浪湧電流的簡單例子。它將使電流湧向屏蔽層。就像1:1變壓器一樣,由於浪湧,該浪湧電流將在內部感應出一個端對端電壓,該電壓與屏蔽上的端對端電壓相同。當然會存在電容耦合,但是鑑於磁耦合,屏蔽層和內部任何一點的電壓都相同,因此考慮電場不會增加或減少太多。您可能會明智地指出,我說屏蔽沒有電感.....
...那麼它如何因電湧而產生電壓,是嗎?好吧,如果您指出這一點,則當正確使用同軸電纜驅動差分信號時,屏蔽層的電感僅為零。如果說的是外部磁場,那麼它對內部的影響與對屏蔽的影響相同,即感應電壓有1:1的關係。
Dave Tweed
2019-09-12 03:09:24 UTC
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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。

我在這裡不太明白的是,電視信號肯定包括音頻和視頻。
以前,模擬廣播頻道的帶寬為6-8 MHz,具體取決於國家/地區,最後幾百kHz包含音頻。如今,所有內容都是包含音頻和視頻數據包的數字比特流。
通過使用變壓器和(平衡)巴倫。“ Balun”是“ Balanced-Unbalanced”的縮寫
@ToddWilcox:模擬電視使用FM對音頻進行編碼,其中RF SNR不會像AM那樣直接影響音頻SNR。
電話,編碼?也許在ISDN中。但是POTS是平原老式電話。那不是數字編碼的,那是直接的模擬信號。常見的7位數字編碼為G.711。
@MSalters:在POTS中,只有用戶環路是模擬的。中心辦公室已經很長時間處於數字化狀態。
Bruce Abbott
2019-09-16 14:51:52 UTC
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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...

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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。

我想問幾件事使我感到困擾,因為我不了解這些部分。1-)您提到:“同軸電纜在音頻中通常用於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。”從電路模型的角度來看,我們如何證明低頻電磁干擾是同軸電纜的缺點?為什麼同軸電纜對低頻的免疫力較低。干擾?如何證明這一點?
2-)然後您提到:“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)的問題較小”,我也不知道。您還可以用電路模型或類比說明這一點嗎?
電磁干擾會在電線中感應出相對較低的電壓。在較低的阻抗下,該電壓會導致更大的電流流動和更多的噪聲功率。低阻抗信號在給定的功率水平下具有較低的電壓,因此噪聲與信號之比較高。例如。50歐姆(低阻抗)麥克風與5k歐姆(高阻抗)麥克風。兩條麥克風電纜在它們中感應出相同的嗡嗡聲電壓,但是5k麥克風在相同聲級下產生的信號電壓高10倍,因此,嗡嗡聲相對於信號少十倍(-20dB)。
我主要是在問同軸電纜為什麼對低頻沒有那麼大的免疫力。界面比高頻率。接口。我仍然不明白這裡的許多事情。
較低的抗擾性是由於磁場對電纜的滲透較大,因為“集膚效應”較小。我的回答中確實包含了該內容,但為了簡潔起見將其刪除!
其實這是錯誤的。趨膚深度的現象與同軸電纜對磁耦合的抗擾性沒有任何關係-實際上,抗擾性取決於磁場對內外導體的影響均等的事實。更多詳細信息,請點擊此處(https://electronics.stackexchange.com/a/399597/11683)。
@DaveTweed也許皮膚效果不是最好的表述,因為它通常用於解釋較高頻率下的電阻增加。這就是我所教的,但這是40年前。您與“同軸電纜產生的磁場”一文的鏈接已斷開,但我還沒有找到令人滿意的方法。你是否有一個?
那幅畫同時具有悲劇性,趣味性,瘋狂性和令人印象深刻。圖片的道具,它講1800多個單詞(;
*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。*我認為這句話根本不正確。(答案中的第二段@BruceAbbott)
Dave Tweed
2019-09-12 16:32:00 UTC
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同軸電纜最適合電視使用的原因是頻率響應。

與雙絞線相關的損耗隨頻率迅速上升,以至於 DSL調製解調器難以使用模擬電話用戶環路上的最低10 MHz帶寬。出於同樣的原因,雙絞線上的高速以太網( 1G 10G及更高版本)被限制為非常短的物理鏈路長度(最多100m),並且需要一個許多現代技術可以達到目標。

另一方面,同軸電纜在電視所需的VHF和UHF頻率(從10兆赫茲到1 GHz)上具有(並且一直具有)相當低的損耗。

Philip Oakley
2019-09-12 18:06:14 UTC
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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。



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