เท่าที่ฉันรู้ใช้สายโทรศัพท์ STP หรือสายคู่บิด สิ่งนี้จะสร้างความต้านทานของเส้นสมดุลซึ่งเป็นประโยชน์ในการลดการรบกวนที่เกี่ยวข้องกับโหมดทั่วไป
ดังนั้นการใช้สายสมดุลในโทรศัพท์และเสียงเป็นสิ่งสำคัญในการกำจัดการรบกวน EM หรือ RF
ในทางตรงกันข้ามในการออกอากาศทางโทรทัศน์หรือระบบ RF หลายคู่สายจะใช้ และสายโคแอกเซียลส่วนใหญ่ที่ฉันเห็นไม่สมดุลกัน ฉันสามารถเห็นได้ว่าแนวคิด 50 โอห์มนั้นดีที่จะกำจัดการสะท้อนในทฤษฎีสายส่ง แต่ทำไมความไม่สมดุลของสายโคแอกเซียลจึงทำให้ไม่มีปัญหาเรื่องความสมดุลของอิมพีแดนซ์?
คำตอบ:
แต่ทำไมความไม่สมดุลของสายโคแอกเซียลจึงไม่มีปัญหาเรื่องความสมดุลของอิมพีแดนซ์?
สิ่งที่สวยงามเกี่ยวกับการเกลี้ยกล่อมคือโล่ป้องกันส่วนใหญ่รบกวนสนามไฟฟ้าภายนอกทั้งหมดลงสู่พื้นดินและลวดด้านในไม่ได้รับผลกระทบมากนัก สำหรับการรบกวนของสนามแม่เหล็กภายนอก กระแสที่ไหลในโล่เนื่องจากการปรากฏตัวของสนามทำให้เกิดการลดลงของโวลต์ตามแนวป้องกันและเนื่องจากการมีเพศสัมพันธ์ใกล้กันระหว่าง 1: 1 กับโล่และภายในทำให้เกิดการลดลงของโวลต์ที่เหมือนกันบนแกนด้านใน
ดังนั้นหากคุณใช้ตัวรับสัญญาณที่แตกต่างและจุดสิ้นสุดของการส่งนั้นมีความต้านทานที่เหมือนกันในการป้องกันทั้งภายในและภายใน
หากคุณคำนวณทางคณิตศาสตร์ในเขตข้อมูลภายนอกที่ผลิตโดยสัญญาณปกติที่ส่งลง coax และวิเคราะห์เขตข้อมูลจากการส่งและการส่งกระแสกลับเป็นเอกเทศคุณจะพบว่าทุกจุดที่อยู่นอกโล่สนามแม่เหล็กตรงข้ามจะถูกยกเลิกเป็นศูนย์ ไม่มีสนามแม่เหล็กอยู่นอกเล้าโลมจากสัญญาณเล้าโลมปกติ
ผลกระทบจากสิ่งนี้คือสนามแม่เหล็กของสัญญาณนั้นถูกสร้างขึ้นในช่องว่างระหว่างโล่ภายในและภายนอกเท่านั้น ผลกระทบของสิ่งนี้คือโล่จึงต้องมีการเหนี่ยวนำเป็นศูนย์ นี่เป็นเพราะสนามแม่เหล็กด้านนอกเป็นศูนย์ (หรือที่เรียกว่าศูนย์เหนี่ยวนำ) และสนามแม่เหล็กภายในของสัญญาณไม่มีผลกระทบต่อตัวนำท่อ (อาคาป้องกัน) ดังนั้นโล่ดังกล่าวจึงมีพฤติกรรมเหมือนปลอกดินที่หนาอย่างไม่สิ้นสุดที่ล้อมรอบด้านใน
นั่นอาจจะยากสักหน่อยที่จะกลืน แต่ถ้าคุณกลับไปที่ทฤษฎีสนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับการไหลของท่อปัจจุบันจะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้นภายนอก แต่ไม่มีสนามด้านใน การย้อนกลับเป็นความจริงอย่างแท้จริง สนามแม่เหล็กภายในหลอดทำให้ไม่มีแรงดันไฟฟ้าตามหลอดและเนื่องจากไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอกโล่จึงมีค่าความเหนี่ยวนำเป็นศูนย์
ผลที่สุดของการท่องเที่ยวทั้งหมดของฉันคือการทำงานแม้จะมีระบบความต้านทานที่ไม่สมดุลอย่างมีนัยสำคัญระหว่างเกราะภายในและภายนอก ไม่ใช่เรื่องง่ายเลยที่จะเห็นว่าฉันให้สิทธิ์คุณในทันทีดังนั้นหวังว่าฉันจะได้รับความยุติธรรม
แอนดี้พูดถึงการทำงานของเล้าโลมโดยทั่วไป แต่อีกประเด็นหนึ่งคือวิดีโอโดยทั่วไปไม่มีข้อกำหนด SNR เหมือนกับเสียงเริ่มต้น ข้อมูลที่มี 8 ถึง 10 บิตต่อช่องสีให้ภาพที่ดีมากและแสดง SNR เพียง 50 ถึง 60 เดซิเบล
ในทางตรงกันข้ามการพิจารณา "คุณภาพซีดี" เสียงต้องมีความละเอียดอย่างน้อย 16 บิตเทียบเท่ากับ SNR เกือบ 100 เดซิเบล
โทรศัพท์เป็นกรณีพิเศษ แม้ว่าจะไม่ต้องการแบนด์วิดท์จำนวนมาก แต่ก็ต้องใช้ช่วงไดนามิกเท่ากับ 13-14 บิต (แต่การเข้ารหัสที่ใช้จะลด SNR ไปที่ประมาณ 7 บิต) UTP (คู่บิดที่ไม่มีโครงหุ้ม) ใช้เพียงเพราะราคาถูกมากและจำเป็นต้องใช้มาก
ความแตกต่างทางเทคนิคหลักคือวิธีที่พวกเขาปฏิเสธสัญญาณรบกวน Twisted pair ขึ้นอยู่กับสัญญาณรบกวนที่มีผลต่อสายทั้งสองเท่า ๆ กันทำให้เกิดสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไป วิธีนี้ใช้งานได้ดีในการรบกวนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจนถึงความถี่ต่ำมาก
สายโคแอกซ์อาศัยการรบกวนของแม่เหล็กทำให้เกิดกระแสตรงข้ามในโล่ที่ตัดสนามแม่เหล็กออก การรุกของสนามแม่เหล็กเข้าไปในสายเคเบิลถูก จำกัด ด้วยผิวผล สิ่งนี้ทำงานได้ดีที่ความถี่ RF แต่คุณภาพเสียงและพลังของสายไม่ดี ที่ 50Hz ความลึกของผิวอยู่ที่ ~ 9 มม. ดังนั้นการแทรกสอดจึงผ่านทะลุโล่
ดังนั้นสิ่งที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับความถี่ที่เกี่ยวข้องและประเภทของการรบกวนที่อาจมีอยู่ แต่ไม่ใช่เหตุผลเดียวที่เลือกอย่างใดอย่างหนึ่ง
สายโทรศัพท์อะนาล็อกมักต้องวิ่งใกล้กับสายไฟในระยะทางไกลในขณะที่รับสัญญาณเสียงในระดับค่อนข้างต่ำ หูของมนุษย์ค่อนข้างไวต่อฮาร์โมนิกส์ของสายไฟฟ้าซึ่งไม่สามารถปฏิเสธได้ สายเคเบิล Coax นั้นมีขนาดใหญ่และราคาแพงกว่าซึ่งเป็นเรื่องใหญ่เมื่อคุณต้องวิ่งหลายพันสายในระยะทางหลายกิโลเมตร ลองจินตนาการถึงสิ่งนี้แต่ด้วยสายโคแอกเชียลจำนวน 1,800 สายที่รวมเข้าด้วยกัน ...
คู่บิดสามารถทำงานได้ดีที่ความถี่สูงขึ้น แต่ขนาดสายเคเบิลอาจไม่สะดวก ชุดทีวีใช้ในการใช้สายเคเบิล 'ริบบิ้น' 300 which ซึ่งจริงๆแล้วมีการสูญเสียต่ำกว่ามาตรฐาน coax ที่ความถี่ VHF แต่มันก็น่ารำคาญที่จะใช้เพราะมันต้องอยู่ห่างจากหลังคาโลหะ ฯลฯ มีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายจากสภาพอากาศและต้องมีการแปลงbalunเป็น75Ωที่ไม่สมดุลที่เครื่องรับ
ที่ความถี่สูง coax มีข้อได้เปรียบของการสูญเสียที่ลดลงและแบนด์วิดธ์ที่กว้างขึ้นในสายเคเบิลที่แข็งแกร่งพร้อมระบบป้องกันที่ดีเยี่ยมและสัญญาณที่ไม่สมดุลนั้นง่ายต่อการเชื่อมต่อกับ โดยทั่วไปสายเคเบิลจะสั้นดังนั้นค่าใช้จ่ายจึงไม่เป็นปัญหามากนัก - ยกเว้น CATV แต่จากนั้น (ซึ่งแตกต่างจากโทรศัพท์) ผู้ใช้บริการแต่ละคนไม่ต้องการวงจรของตัวเองดังนั้นสายเคเบิลเดี่ยวสามารถให้บริการผู้ชมหลายพันคน ออปติกดังนั้นการวิ่งจะสั้นลงมาก
โดยทั่วไปแล้วสาย Coax จะใช้ในระบบเสียงเพื่อเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบและอุปกรณ์ภายในแม้ว่าจะไม่มีประสิทธิภาพในการป้องกันสัญญาณรบกวนแม่เหล็กที่มีความถี่ต่ำ อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปแล้ววงจรอิมพีแดนซ์อยู่ในช่วง 1k ถึง 1M ดังนั้นสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็ก (ซึ่งสร้างกระแสสูง แต่แรงดันไฟฟ้าต่ำ) เป็นปัญหาน้อยกว่า Coax ยังคงป้องกันสนามไฟฟ้า (ซึ่งมีผลต่อความต้านทานสูงกว่า) และสัญญาณรบกวน rf ทุกประเภท สัญญาณเสียงระดับต่ำอาจต้องการการป้องกันที่ดีกว่าและมักใช้คู่ที่มีการป้องกันแบบบิด เป็นการรวมข้อดีของสายเคเบิลทั้งสองประเภท
ฉันสามารถเห็นได้ว่าแนวคิด 50 โอห์มนั้นดีในการกำจัดการสะท้อนในทฤษฎีสายส่ง แต่ทำไมความไม่สมดุลของสายโคแอกเซียลจึงทำให้ไม่มีปัญหาเรื่องความสมดุลของอิมพีแดนซ์?
สมดุลหรือไม่สมดุลทำให้การจับคู่อิมพีแดนซ์ไม่แตกต่างกันและไม่จำเป็นต้องมีการจับคู่ที่แม่นยำเสมอไป หากความยาวสายเคเบิลสั้นกว่าความยาวคลื่นของสัญญาณมากการสะท้อนก็ไม่ได้เป็นปัญหาสำหรับแอปพลิเคชั่นส่วนใหญ่ ไม่มีใครใส่ใจเกี่ยวกับความต้านทานต่อเสียงในแอปพลิเคชั่นเสียงและแม้แต่วิดีโอคอมโพสิต (ที่มีแบนด์วิดท์ประมาณ 6MHz) ไม่ได้รับผลกระทบอย่างชัดเจนจากสายเคเบิลที่ไม่มีใครเทียบในสายอุปกรณ์
เหตุผลที่แยกกันโดยสิ้นเชิงที่เป็นที่นิยมสำหรับทีวีคือการตอบสนองความถี่
การสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับคู่บิดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยความถี่จนถึงจุดที่โมเด็มDSLพยายามใช้แม้กระทั่งแบนด์วิดท์ต่ำสุด 10 MHz บนผู้ใช้บริการโทรศัพท์แบบอะนาล็อก ด้วยเหตุผลเดียวกันอีเธอร์เน็ตความเร็วสูง ( 1G , 10Gและสูงกว่า) ที่มีคู่บิดนั้น จำกัด อยู่ที่ความยาวลิงค์ทางกายภาพสั้นมาก (มากที่สุด 100 เมตร) - และต้องการเทคโนโลยีที่ทันสมัยจำนวนมากเพื่อไปที่นั่น
ในทางตรงกันข้าม Coax มี (และมีอยู่เสมอ) การสูญเสียต่ำที่ความถี่ VHF และ UHF ที่จำเป็นสำหรับทีวี (10s ของ MHz ถึง 1 GHz)
ในมุมมองแบบง่าย:
สายโคแอกเซียลม้วนมุมมองของพื้นราบเพื่อให้มีความสมมาตรที่แข็งแกร่งและไม่มี 'นอก' (ก่อนหน้านี้ 'ด้านล่าง)
บวกกับความลึกของผิวในสายเคเบิลหมายความว่าด้านนอกของฝักถูกแยกออกได้อย่างมีประสิทธิภาพ (ที่ความถี่สูงกว่า) จากการตกแต่งภายในของฝักที่ทำปฏิกิริยากับแกนกลาง
ที่กล่าวว่าสายเคเบิลที่สมดุลจะมีประโยชน์มากเมื่อใช้อย่างเหมาะสม โปรดทราบว่าเป็นความต้านทานต่อจุดร่วมที่มีความสมดุลไม่ใช่ 'แรงดันไฟฟ้า' (ซึ่งมีการอ้างอิงโดยพลการเนื่องจากมีความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นได้เสมอ) ระบบที่สมดุลจะทำหน้าที่เหมือนสะพานวีตสโตนที่ไม่มีสิ่งใดไหลผ่านแขนเชื่อมโยงไขว้