Сопротивление телефонного провода

Параметры влияющие на работу ADSL оборудования

Монтерская трубка WALKER, тон-генератор, ИРК-ПРО 7.2, некоторые инструменты.

Первичные параметры линии: (реальные)
Сопротивление шлейфа(пары) R [Ом] от 10 до 1200
Сопротивление изоляции. R [МОм] более 40 МОм
Сопротивление изоляции. R [МОм] более 40 МОм, относительно земли.
Индуктивность шлейфа. L [мГн], как правило не измеряют.
Емкость шлейфа. С [нФ] от 10 до 300
Емкостная асимметрия. C [нФ] от 0 до 10, относительно земли.

Сопротивление изоляции к земле и емкость к земле измеряется отдельно для каждого проводника в исследуемой паре. Существенный дисбаланс этих параметров приводит к резкому ухудшению вторичных параметров линии.

Примечание:
на поврежденном кабеле результаты измерений цифровым мультиметром сопротивления изоляции и емкости линии зависят от полярности Tip/Ring! это первый признак намокания кабеля, «разбитость», асимметрия. Настоятельно рекомендуется все измерения по постоянному току на проверяемой линии проводить прибором ИРК-ПРО 7.2 (изоляция, шлейф, асимметрия) Подробное описание можно найти на сайте производителя Связьприбор.

Вторичные параметры линии: (основные)
Затухане сигнала. Attenuation.
от 5dB до 20dB — линия отличная.
от 20dB до 30dB — линия хорошая.
от 30dB до 40dB — линия плохая.
от 50dB и выше линия отстойная.
(на Upstream и Downstream затухание свое)

Уровень шума: RMS Noise Energy [dBm]
от -65dBm до -50dBm — линия отличная.
от -50dBm до -35dBm — линия хорошая.
от -35dBm до -20dBm — линия плохая. (высокая вероятность повреждения линии)
от -20dBm и выше работа оборудования невозможна.

Примечание:
В связи в качестве опорной мощности принята мощность 1 милливатт (мВт).
Если, например, мощность сигнала равна 10 мВт, то уровень такого сигнала относительно опорной мощности 1 мВт составит 10 lg (10/1) = 10 dBm.
Добавление буквы m говорит о том, что уровень сигнала (или шума) определён относительно опорной мощности 1 мВт.
www.xdsl.ru Предел помехоустойчивости. Noise margin.
до 6 dB — плохая линия, присутствуют проблемы синхронизации
от 7 dB до 10 dB — возможны сбои
от 11 dB до 20 dB — хорошая линия, без проблем с синхронизацией
от 20 dB до 28 dB — очень хорошая линия
от 29 dB — отличная линия

Upstream Output Power / Downstream output Power.
Иногда пишут output power upstream / output power downstream
Реальные числа тут от +10 до +20dBm
Если числа менше или отрицательные, то это проблема с оборудованием,
либо на DSLAM порт глючит, либо клиентский модем.

Частотная характеристика линии. (примеры смотри ниже)

Примечание:
при уровне шума в линии от -65dBm до -55dBm нормальное оборудование может работать на запредельных расстояниях. (до 6км и более при диаметре жилы 0.5мм) несмотря на высокое затухание сигнала (до 50dB) хотя бы и на минимальных параметрах.

Для начала глянем как выглядит с точки зрения ADSL модема идеальная линия.

Витая пара. 5Cat. 720м. (собрано на скрутках из кусочков)
Сопротивление шлейфа 160 Ом. (24AWG)
Средний уровень шума в диапазоне 4кГц-2000кГц:
RMS noise -65 dBm (или меньше)
Емкость шлейфа 0,040 мкФ

Рис.1 (Проверка расстояния)

На Рис.2 показаны результаты тестирования полученной линии.
Синим обозначена частотная характеристика.
Зеленым — уровень шума в линии.
красным обозначено DMT.

Примечание:
DMT (Discrete Multi-Tone), информационный поток разбивается на несколько каналов, каждый из которых передается на своей несущей частоте с использованием QAM. Обычно DMT разбивает полосу от 4 кГц до 1,1 Мгц на 256 каналов, каждый шириной по 4 кГц.
Данный метод по определению решает проблему разделения полосы между голосом и данными (голосовую часть он просто не использует), но более сложен в реализации, чем CAP. DMT утвержден в стандарте ANSI T1.413, а также рекомендован как основа спецификации Universal ADSL.

Примечание:
Чем больше расстояние, тем больше сопротивление линии, хуже частотная характеристика и выше затухание сигнала.
В основном это сказывается на Downstream (середина и конец графика) т.е. скорость соединения ADSL модема в сторону абонента.

ADSL линия без телефонии.

Прямой провод:
(медная пара без телефонии, ее любят называть выделенной линией):
сопротивление шлейфа 1067 Ом
Рабочая емкость линии 0,18 мкФ
Средний уровень шума в диапазоне 4кГц-2000кГц:
RMS Noise -55,71dBm

DSLAM и модем фирмы SIEMENS.
Реальная скорость соединения 64Кбит/с Downstream
32кбит/с Upstream
(иногда потеря синхронизации)
Заводской кросс, лапша, скрутки. очень большое расстояние до АТС.
Стабильная работа ADSL оборудования на такой линии невозможна.

Шум в НЧ диапазоне.

Шум в телефонной линии в слышимом диапазоне, при подключении ADSL оборудования.

После подключения ADSL модема в большинстве случаев в линии появляется шум в слышимом диапазоне частот. Иногда шум резко выраженный, пользоваться телефонной линией по прямому назначению становиться просто невозможно.

Использование качественного оборудования и комплектующих, грамотное подключение аппаратуры, соблюдение стандартов и правил поможет свести возникновение шумов к нулю.
Причин возникновения шума очень много, рассмотрим наиболее часто встречающиеся:
1. Неправильное подключение ADSL оборудования на стороне абонента.
Подключение телефонных аппаратов до сплиттера.
Самое распространенное явление!

2. Подключение до сплиттера нелинейной нагрузки. (Световой индикатор вызова) Детектор отбоя для мини-АТС, («отбойник», Busy Tone Detector)
Блокираторы, диодные вставки, фильтры АВУ или сигнализации.
Всевозможные отводы и ответвления телефонной линии.
Скрутки, окислившиеся контакты, повреждение изоляции.(«лапша под гвоздик»)
Использование в качестве телефонного кабеля силовых проводов для сети 220V.

Все это приводит не только к нестабильной работе ADSL модема, но и появлению шума в телефонном аппарате при работе ADSL модема.
У себя в квартире каждый сам себе министр связи.
Что-либо объяснить или доказать абоненту невозможно, т.к. до подключения ADSL оборудования телефон работал без помех.

3. Чрезмерная чувствительность телефонного аппарата.
Полностью устранить шум в линии при работе ADSL модема невозможно.
Даже при всех прочих идеальных условиях, исправной линии, исправном и правильно подключенном сплиттере и ADSL модеме, все может испортить телефонный аппарат.
Небольшое, чуть слышимое шипение, всегда может присутствовать.

4. Контакты.
Очень часто на стороне АТС используются плинты фирмы KRONE сделанные в Китае или России. Также используются паяльные плинты старого советского образца. На большинстве АТС и по сей день используют громоотводы под пайку, графитовую громзащиту, разработанные в 60-х годах.
В результате такой экономии в НЧ диапазоне частот появляется шум/треск.

Основная причина возникновения шумов некачественный/ненадежный контакт.
Некачественная защита на громоотводе, проволочные термички.
Повреждения кабеля, низкое переходное затухание между соседними парами, но тут и ADSL модем будет работать неустойчиво.

5. Неисправности, связанные с ADSL оборудованием.
Ошибки инициализации абонентского модема DSLAM’ом.
Неправильный выбор модуляции и т.п.

Сломать ADSL сплиттер нужно постараться, но тоже бывает. Основная неисправность — громозащита, пробой конденсаторов. Во время вызова на модеме слетает синхранизация, а вызывающему абоненту дается отбой.

Паяльный громотвод (25 пар) и термички в сравнении с плинтами KRONE.

Очень сильно мешают работе всевозможные лини АВУ, ВЧ уплонения, УВО сигнализации, прочее DSL, проходящие в том же самом кабеле, в соседних парах. Особенно если имеют место быть всевозможные дефекты кабеля, «распаренности/битости» , намокание кабеля, отводы.
Все эти устройства создают сильный шум в диапазоне частот от 0 Гц до 100-200КГц.(в основном) При этом происходит снижение сигнала исходящего потока ADSL (Upstream) вплоть до его полного отсутствия и, как следствие, потерей ADSL модемом синхронизации.

Коробка Телефлнная Распределительная (КРТ), слева две круглые коробки — фильтры АВУ.

При совместной работе DSL и ВЧ уплотнений в одном кабеле на разных парах могут возникать перекрестные помехи, мешающие работе аналоговой телефонии. (шум в диапазоне от 1КГц и выше)

В заводских и промышленных зонах очень сильно влияет всевозможное силовое оборудование. Непосредственная близость железной дороги.
Рис.7 помехи от линий АВУ, ВЧ уплонений Peterstar, УВО сигнализаций.

Как видно на графике практически весь основной шум приходящийся на диапазон Upstream.(начало графика) Шум от линий АВУ и ВЧ уплотнений постоянный, т.е. от времени суток не зависит.
Сигнализацию обычно включают с 19:00 до 09:00 и в выходные дни круглосуточно.
Соответственно в это время ADSL работает с перебоями или не работает совсем.

Рис.8 Работа силового электрооборудования.

Очень плохая частотная характеристика кабеля. Высокий уровень шума, забивающий практически весь сигнал.

Станционная часть. DSLAM.

Повреждения соединительного многопарного кабеля от DSLAM до кроссплинтов:
Повреждения кабеля, плинтов, некачественная «заделка кабеля» На старых кроссах: холодная пайка или непропаянная накрутка.
как следствие — дребезг контактов. результат — бессистемная потеря модемом синхры.
«Разбитость пар» — можно отследить только тон-генератором + тестовая трубка с высокоомным входом.
Неправильная разделка/монтаж кабеля.
Некачественная/неправильная распайка соединительных разъемов.
(Самые трудноотслеживаемые глюки. Решаются, как правило, на стадии монтажа)

Нарушение технологии монтажа кроссировочного кабеля.

Например:
когда через кроссовое ушко, в котором уже есть много других кроссировок, пропускают очередную пару проводов. И делают это с таким усилием, что протаскиваемая пара сдирает/сжигает изоляцию на соседних кроссировках.
Как следствие: замыкание проводников различных пар между собой или на землю.


Неправильное подключение сплиттерной/модемной карты в DSLAM.
Неправильное подключение порта сплиттера в линию/станцию.
Подключение абонентской линии на другой порт DSLAM.
Иногда просто забывают сделать кроссировки.

Перегрев оборудования.
Глючность софта/прошивки, отказ работы DSLAM с некоторым типом абонентского оборудования при некоторых параметрах линии.

Плата АВУ . достойное применение, DSLAM Huawei.

Смотрите так же:  Удлинитель провода колонок

Выводы.
Сопротивление линии напрямую зависит от расстояния. Следовательно, зная сопротивление, можно достаточно точно вычислить расстояние между абонентом и АТС. Зная справочные данные ADSL модема, можно прикинуть на какой скорости соединится модем. К сожалению это все. чтобы узнать вторичные параметры линии требуется сложное дорогостоящие оборудование.
Ещё есть возможность посмотреть среднее затухание сигнала на Upstream и Downstream потоке в некоторых ADSL модемах: ZyXEL 650, Cisco 800 series, в USB ADSL модемах и другие.

Например:
при сечении кабеля 0,5мм.кв. (0,085 Ом/м)
и сопротивлении шлейфа линии 1000 Ом
длина линии L = (1000/0,085)/2 = 5882 м
Также нужно учитывать, что на некоторых участках сечение кабеля может быть 0,4мм.кв (0,133 Ом/м)
Т.о. для модема ZyXEL 645R теоретическая скорость — 64кбит/с

ещё пример:
Расстояние 5,5км
Диаметр жилы магистрального кабеля от АТС: 0.7мм
[до ближайшего десятипарного ответвления от магистрального кабеля идущего в здание абонента]
Т.е. большая часть кабеля от АТС до абонента имеет диаметр медной жилы 0.7мм
Сопротивление шлейфа: 570 Ом .
Емкость шлейфа: 0,3мкФ
Максимальная возможная скорость: 5М/640Кбит
Реальная рабочая скорость: 640Кбит/360Кбит (если выставить больше — срыв синхры)
Оборудование: Cisco 800 серия. работает две VoIP линии и доступ в инет.

При сопротивлении шлейфа линии 800 — 1000 Ом вероятность сбоев/нестабильностей очень высока. (во всяком случае гарантировать 100% надежность нельзя) Тут уж как повезёт с магистральным кабелем.
Есть случаи когда ZyXEL 645R работает с незначительными сбоями на линии с сопротивлением 1200 — 1400 Ом.

Запросто можно угробить линк и при сопротивлении много меньше 800 Ом. Как правило это так любимая всеми «лапша под гвоздик» на стороне абонента. Предельная рабочая частота 180кГц и при желании через хлорку (две пары) можно замутить 10BaseT. но на каком расстоянии?

Старые совковые телефонные розетки. Этакий шЫт с конденсатором 1мкФ х 160В внутри. Новые, кстати, тоже не блещут качеством.
Из розеток «Зроблено у белорусии» вилка RJ11 сделаная в Китае просто вываливается. Вилок RJ11 сделаных в Белорусии не встречал, поэтому такие розетки сразу в помойку.

В квартирах и офисах с повышеной влажностью (старый фонд), сопротивление окислившихся контактов может достигать нескольких сотен Ом.

Иногда недалёкие «телефонисты» могут сделать телефонный ввод в офис/квартиру через забытый радиоввод. Распределительная коробка оставшаяся от радиоточки. (на каждый провод впаяно сопротивлеие 300 Ом)

Ещё можно поискать на лестничной площадке в щитке диодные блокираторы (если когда-то давно линия была спарена)
Получаем забавный эффект: ADSL модем работает только при снятой трубке на телефоне. Или забытый ВЧ фильтр от сигнализации вневедомственной охраны.

Если линия проходит через кросс старого завода/предприятия, то вы получаете дополнительные бонусы в виде:
1. четыре «термички» на линию. каждая имеет сопротивление 25-50 Ом + индуктивность.
2. Параллельные отводы линии в другие цеха, промежуточные кроссы, муфты или т.п.
3. Система «Гранит», против прослушивания. Через неё работа Dial-UP оборудования затруднительна, а про ADSL можно вообще забыть.

Особо клинические случаи:
повреждение изоляции магистрального кабеля 🙁
Размокшие муфты, «разбитости» и т.п.
Разбитость пары — это когда провода для линии берут из разных пар кабеля.

Ну и самое простое:
неправильное подключение сплиттера или микрофильтров.
Летом. Перегрев модема.
Или после очередной грозы — сгоревший модем. 🙂

При сопротивлении шлейфа линии более 1000 Ом работа ADSL модема практически невозможна.

Сопротивление телефонного провода

22 Ом; на оптоволоконном ещё меньше. Но оптоволоконный дорогой и поэтому сразу отпадает. Сечение на 1 и 2 одинаковое. На третьем меньше. »

Это две разные песни. Кабель TV = 75Ом, про второй — незнаю, но знаю что эти вещи несоизмеримые.
Вы лучше уточните, какое имеет затухание в децибелах каждый кабель на метр. Чем толще кабель, больше его сечение, тем меньшее затухание у него.
Вообще не корректно сравнивать различные кабели, для различных частот одними метрами.

——-
Мнение большинства людей всегда ошибочно, ибо большинство людей — идиоты.

Если же вы забыли свой пароль на форуме, то воспользуйтесь данной ссылкой для восстановления пароля.

Сообщения: 14480
Благодарности: 2053

——-
Ненавижу, когда все шагают строем — одинаково стриженые, одинаково одетые, с одинаковыми мыслями в одинаково пустых головах. (С) Кий

Сообщения: 26927
Благодарности: 3916

——-
ВНИМАНИЕ ознакомьтесь, прежде чем создать тему! Процессор — мозг компьютера, блок питания — сердце и печень.

Сообщения: 8117
Благодарности: 2760

например он имеет повреждённый участок/участки, где его гнули/сгибали до состояния «гибкой верёвочки».

есть сильное подозрение что это не медный провод, а НЁХ.
отрежте 1 метр — не может быть чтобы у него сопротивление 2 ома было.

нет.
сопротивление имеет значение при использовании провода в качестве силового, когда по нему течёт значительный ток.

К примеру, при токе 0.1 А на вашем «медном» проводе упадёт больше 20 вольт, на «омеднённом алюминии» 4 вольта

для сигнального провода «затухание» слабо связано с сопротивлением

Если у вас уже есть куски провода нужной длины, то просто соедините источник и приёмник сигнала (если их можно переместить в одно место, конечно) и соединяйте их разными проводами нужной длины, и смотрите потери

Сообщения: 1716
Благодарности: 49

Если только производитель. Так то он новый в коробке лежит.

Какой лучше использовать провод для радиосигнала, с наименьшим сопротивлением?

Сообщения: 8117
Благодарности: 2760

коаксиальный, с волновым сопротивлением равным сопротивлению приёмника / передатчика

любой другой вариант будет не «проводом для передачи» а несколькосотметровой антенной с соответсвующим излучением полезного сигнала в эфир, чему несказанно обрадуются дядьки из связьнадзора

Сообщения: 1716
Благодарности: 49

Amigos, и где сейчас купить коаксиальный кабель? Я же его последние лет пять не видел в продаже.

Расчёты:
удельное сопротивление серебра 0,016
удельное сопротивление меди 0,017
удельное сопротивление алюминия 0,028
удельное сопротивление нихрома 1,05…1,4
Длина провода 100 метров
0,52 сечение провода
Если расчитывать сопротивление, то получается, что провод не медный, а вовсе сплав. По свойствам похож на Нихром. Ведь у меди сопротивление, на 100 метров с сечением 0, 52 мм, должно быть примерно 3,27 Ом.
Идеальный провод для такого дела

Сообщения: 8117
Благодарности: 2760

Какое напряжение в телефонной линии?

По стандартам, в городских телефонных линиях — постоянка 60 В. В момент вызова на нее накладывается переменка с амплитудой 60 В, то есть в максимуме — до 120 В. Достаточно чувствительно. При поднятой трубке — падает вольт до 12. В телефонных линиях миниАТС другие стандарты. Постоянка там 5 В, соответственно, амплитуда переменного сигнала вызова не больше 5 В. Поэтому старые телефоны с чашечным звонком на миниАТС не звонят, звонят только с электронным звонком

Как и все провода и электрические кабели, они находятся под напряжением, так и телефонная линия, которая не является исключением.

Телефонная линия связи имеет напряжение постоянного тока, которое может быть в пределах от 40 до 60 В. Эти показатели имеют место быть, в том случае, если телефон не подключен либо телефон подключён, но трубка имеет положение не снятой, то есть положена на телефонный аппарат.

Во время звонка напряжение в линии становится переменным и при снятии с телефонного аппарата трубки, напряжение понижается до 6-12 В. Такой показатель напряжения является не опасным для жизни.

Волновое сопротивление кабеля формула

ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Волновое сопротивление — это сопротивление, которое встре­чает электромагнитная волна при распространении вдоль однород­ной линии без отражения, равное:

где Uп и Iп — падающая электромагнитная волна напряжения и тока; Uох и Iох — отраженная электромагнитная волна напряжения и тока.

Величина волнового сопротивления не зависит от длины кабель­ной линии и постоянна в любой точке цепи.

На постоянном токе:

в тональном диапазоне частот (f =800 гц):

в области высоких частот (f = 30 кгц и выше):

Волновое сопротивление коаксиального (или одножильного) ка­беля в металлической оболочке

При применении изоляционных материалов, у которых диэлек­трическая проницаемость не изменяется с изменением частоты, вол­новое сопротивление

где 3335,8 — постоянная, принятая техническим комитетом 40–2 МЭК; א — отношение скоростей распространения;

— коэффициент укорочения длины волны. (В случае комбинированная изоляция вме­сто ε принимается эквивалентная диэлектрическая проницаемость ε э). Качество передачи по коаксиальному кабелю зависит от одно­родности волнового сопротивления по длине линии. Неоднородность волнового сопротивления характеризуется коэффициентом отраже­ния Ротр, равным:

где Zк и Zк+1 — волновое сопротивление двух различных участков кабеля, ом; Zср — среднее значение волнового сопротивления, ом; Δ Z/2 — среднеарифметическое отклонение волнового сопротивления от среднего значения.

Волновое сопротивление спиральных кабелей (задержки)

где п — число витков на 1 м; а — диаметр спирального внутреннего проводника между центрами проволоки, см.

Волновое сопротивление двухжильных кабелей с индивидуаль­ными экранами поверх изоляции вычисляется по формулам для ко­аксиальных кабелей и равно сумме волновых сопротивлений обеих экранированных жил. Волновое сопротивление симметричного кабе­ля в области частот f=15 000 кгц и выше:

Электромагнитная волна, распространяясь вдоль кабеля, умень­шается по величине и изменяется по фазе. Уменьшение энергии на длине линии 1 км учитывается коэффициентом затухания а, а изме­нение фазы тока и напряжения на 1 км линии коэффициентом фа­зы β.

Коэффициент затухания и коэффициент фазы в общем виде определяют по формуле расчета коэффициента распространения

на постоянном токе

в тональном диапазоне частот (f = 800 гц)

Смотрите так же:  Акустические провода 2х15

в области высоких частот (f = 30 кгц и выше)

где α R — затухание за счет потерь в металле (нагревание); α g — затухание за счет диэлектрических потерь.

Затухание принято измерять в неперах на 1 км. Затухание 1 неп— это затухание кабельной линии при токе или напряжении, в начале больших по абсолютной величине тока или напряжения в конце,

В радиочастотных кабелях затухание обычно выражают в децибелах. Затухание в 1 бел соответствует уменьшению мощности на выходе кабельной линии в 10 раз по сравнению с мощностью на входе

1 неп =8,65 дб, а 1 дб = 0,115 неп (табл. 2-9).

Соотношения между единицами измерения

Затухание коаксиального радиочастотного кабеля

Подставляя в нее первичные значения,

Если внутренний и внешний проводники кабеля медные (ρ 1 = ρ 2 = 0,0175 ом*мм2/м, μ 1= μ 2=1)

При многопроволочном внутреннем проводнике (dM) и оплет­ке — внешнем проводнике (с учетом коэффициентов)

Коэффициенты емкостных связей в кабелях дальней связи

Затухание спиральных радиочастотных кабелей задержки

Затухание коаксиальных кабелей связи:

При оптимальном геометрическом соотношении между разме­рами внешнего и внутреннего диаметров проводников D/d=3,6 за­тухание:

Затухание коаксиального кабеля с полиэтиленовой шайбовой изоляцией:

где f — частота, Мгц

Затухание симметричного радиочастотного кабеля

Затухание кабелей связи:

при передаче тональных частот (f = 800 гц)

для ориентировочных расчетов пригодна формула

При расчете затухания кабелей с изоляцией из высокочастот­ных материалов, у которых второе слагаемое имеет малое значение и им пренебрегают, затухание

Типовые частотные зависимости постоянной затухания и фазо­вой постоянной приведены на рис. 2–27.

Дальность связи по кабельной линии

где а — допустимое затухание кабельной линии, неп. Существующи­ми нормами величина максимально допустимого затухания для линий низкочастотной телефонной связи (НЧ) регламентирована до 3,3 неп, а высокочастотным линиям (ВЧ)—до 6—7 неп. Предельно допустимая дальность связи по магистральным кабельным линиям

где τ — допустимое время прохождения сигнала, мсек; нормами Международного консультативного комитета время прохождения сигналов от одного абонента к другому не должно превышать 250 мсек, а для кабельных линий, соединенных с международными магистралями,—100 мсек, Т — время пробега сигнала на участке линии 1 км, мсек/км.

← Предыдущая | Следующая → . содержание .

Уроки по электрическим цепям — линии передачи

Ещё не начав читать статью, попробуйте подумать над вопросом: побежит ли ток, если подключить к батарейке очень длинный провод(более чем 300 тысяч километров, сверхпроводник), если противоположные концы провода никуда не подключены? Сколько Ампер? Прочитав эту статью, вы поймёте в чём смысл волнового сопротивления. Из лекций по теории волн я вынес только то, что волновое сопротивление — это сопротивление волнам. Большая часть студентов, кажется, поняла ровно то же самое. То есть ничего.

Эта статья — весьма вольный перевод этой книги: Lessons In Electric Circuits

Статьи по теме: На Хабре: Контакт есть, сигнала нет Трэш в Википедии: Длинная линия

50-омный кабель?

Я был озадачен этой надписью – 50 Ω. Как могут два изолированных проводника иметь сопротивление друг с другом 50 Ω? Я измерил сопротивление между проводами и увидел, как и ожидалось, обрыв. Сопротивление кабеля с одной стороны до другой — ноль. Как бы я не подключал омметр, я так и не смог получить сопротивление 50 Ом. То, что я не понимал в то время – так это как кабель реагирует на импульсы. Конечно, омметр работает с постоянным током, и показывает, что проводники не соединены друг с другом. Тем не менее, кабель, из-за влияния ёмкости и индуктивности, распределённой по всей длине, работает как резистор. И так же, как и в обычном резисторе, ток пропорционален напряжению. То, что мы видим как пара проводников – важный элемент цепи в присутствии высокочастотных сигналов. В этот статье вы узнаете что такое линия связи. Многие эффекты линий связи не проявляются при работе с постоянным током или на сетевой частоте 50 Гц. Тем не менее, в высокочастотных схемах эти эффекты весьма значительны. Практическое применение линий передач – в радиосвязи, в компьютерных сетях, и в низкочастотных схемах для защиты от перепадов напряжения или ударов молний.

Провода и скорость света

Что произойдёт, если длина проводов будет 300 тысяч км? Так как электроэнергия передаётся с конечной скоростью, очень длинные провода внесут задержку.

Пренебрегая временем на разогрев лампы, и сопротивлением проводов, лампа зажжётся примерно через 1 секунду после включения выключателя. Несмотря на то, что строительство сверхпроводящих ЛЭП такой длины создаст огромные практические проблемы, теоретически это возможно, поэтому наш мысленный эксперимент реален. Когда переключатель выключается, лампа будет продолжать получать питание ещё 1 секунду. Один из способов представить движение электронов в проводнике – это вагоны поезда. Сами вагоны движутся медленно, только начинают движение, и волна сцеплений передаётся гораздо быстрее.

Другая аналогия, возможно более подходящая – волны в воде. Объект начинает движение горизонтально вдоль поверхности. Создастся волна из-за взаимодействия молекул воды. Волна будет перемещаться гораздо быстрее, чем двигаются молекулы воды.

Электроны взаимодействуют со скоростью света, но движутся гораздо медленнее, подобно молекуле воды на рисунке выше. При очень длинной цепи становится заметна задержка между нажатием на выключатель и включением лампы.

Волновое сопротивление

Несмотря на то, что наш провод — сверхпроводник, мы не можем пренебречь ёмкостью между проводами:

Подключим питание к проводу. Ток заряда конденсатора определяется формулой: I = C(de/dt). Соответственно, мгновенный рост напряжения должен породить бесконечный ток. Однако ток не может быть бесконечным, так как вдоль проводов есть индуктивность, ограничивающая рост тока. Падение напряжения в индуктивности подчиняется формуле: E = L(dI/dt). Это падение напряжения ограничивает максимальную величину тока.

Поскольку электроны взаимодействуют со скоростью света, волна будет распространяться с той же скоростью. Таким образом, нарастание тока в индуктивностях, и процесс зарядки конденсаторов будет выглядеть следующим образом:

В результате этих взаимодействий, ток через батарею будет ограничен. Так как провода бесконечны, распределённая емкость никогда не зарядится, а индуктивность не даст бесконечно нарастать току. Другими словами, провода будут вести себя как постоянная нагрузка. Линия передачи ведёт себя как постоянная нагрузка так же, как и резистор. Для источника питания нет никакой разницы, куда бежит ток: в резистор, или в линию передачи. Импеданс (сопротивление) это линии называют волновым сопротивлением, и оно определяется лишь геометрией проводников. Для параллельных проводов с воздушной изоляцией волновое сопротивление рассчитывается так:

Для коаксиального провода формула расчёта волнового сопротивления выглядит несколько иначе:

Если изоляционный материал – не вакуум, скорость распространения будет меньше скорости света. Отношение реальной скорости к скорости света называется коэффициентом укорочения. Коэффициент укорочения зависит только от свойств изолятора, и рассчитывается по следующей формуле:

Волновое сопротивление известно также как характеристическое сопротивление. Из формулы видно, что волновое сопротивление увеличивается по мере увеличения расстояния между проводниками. Если проводники отдалить друг от друга, становится меньше их ёмкость, и увеличивается распределённая индуктивность (меньше эффект нейтрализации двух противоположных токов). Меньше ёмкость, больше индуктивность => меньше ток => больше сопротивление. И наоборот, сближение проводов приводит к большей ёмкости, меньшей индуктивности => больше ток => меньше волновое сопротивление. Исключая эффекты утечки тока через диэлектрик, волновое сопротивление подчиняется следующей формуле:

Линии передачи конечной длины

Сигнал, распространяющийся от источника, называют падающей волной. Распространение сигнала от нагрузки обратно к источнику называют отражённой волной. Как только нагромождение электронов в конце линии распространяется обратно к батарее, ток в линии прекращается, и она ведёт себя как обычная открытая схема. Всё это происходит очень быстро для линий разумной длины так, что омметр не успевает померить сопротивление. Не успевает поймать тот промежуток времени, когда схема ведёт себя как резистор. Для километрового кабеля с коэффициентом укорочения 0,66 сигнал распространяется всего 5.05мкс. Отражённая волна идёт обратно к источнику ещё столько же, то есть в сумме 10,1 мкс. Высокоскоростные приборы способны измерить это время между посылкой сигнала и приходом отражения для определения длины кабеля. Этот метод может быть применён также для определения обрыва одного или обоих проводов кабеля. Такие приборы называются рефлектометры для кабельных линий. Основной принцип тот же, что и у ультразвуковых гидролокаторов: генерация импульса и замер времени до эха. Аналогичное явление происходит и в случае короткого замыкания: когда волна достигает конца линии, она отражается обратно, так как напряжение не может существовать между двумя соединёнными проводами. Когда отражённая волна достигает источника, источник видит, что произошло короткое замыкание. Всё это происходит за время распространения сигнала туда + время обратно. Простой эксперимент иллюстрирует явление отражения волн. Возьмите верёвку, как показано на рисунке, и дёрните её. Начнёт распространяться волна, пока она полностью не погасится за счёт трения.

Это похоже на длинную линию с потерями. Уровень сигнала будет падать по мере продвижения по линии. Однако, если второй конец закрепить на твёрдую стенку, возникнет отражённая волна:

Как правило, назначением линии передачи является передача электрического сигнала от одной точки к другой. Отражения могут быть исключены, если терминатор на линии в точности равен волновому сопротивлению. Например, разомкнутая или короткозамкнутая линия будет отражать весь сигнал обратно к источнику. Но если на конце линии включить резистор 50 Ом, то вся энергия будет поглощена на резисторе. Это всё имеет смысл, если мы вернёмся к нашей гипотетической бесконечной линии. Она ведёт себя как постоянный резистор. Если мы ограничим длину провода, то он будет себя вести как резистор лишь некоторое время, а потом – как короткое замыкание, или открытая цепь. Однако, если мы поставим резистор 50 Ом на конец линии, она вновь будет себя вести как бесконечная линия.

Смотрите так же:  Установка розеток тверь

В сущности, резистор на конце линии, равный волновому сопротивлению, делает линию бесконечной с точки зрения источника, потому что резистор может вечно рассеивать энергию так же, как и бесконечные линии могут поглощать энергию. Отражённая волна, вернувшись обратно к источнику, может вновь отразиться, если волновое сопротивление источника не равно в точности волновому сопротивлению. Этот тип отражений особенно опасен, он делает вид, что источник передал импульс.

Короткие и длинные линии передачи

Длинная линия – такая, где хотя бы умещается ¼ длины волны в длину. И теперь вы можете понять, почему все линии прежде относятся к коротким. Для систем питания переменного тока 60Гц длина кабеля должна превышать 825 км, чтобы эффекты распространения сигнала стали значительными. Кабели от аудио усилителя к колонкам должны быть более 7,5 км в длину, чтобы существенно повлиять на 10кГц звуковой сигнал! Когда имеешь дело с радиочастотными системами, задача с длиной линии передачи является далеко не такой тривиальной. Рассмотрим 100МГц радиосигнал: его длина волны 3 метра даже на скорости света. Линия передачи должна быть более 75 см в длину, чтобы считаться длинной. С коэффициентом укорочения 0,66 эта критическая длина составит всего 50 см. Когда электрический источник подключен к нагрузке через короткую линию передачи, доминирует импеданс нагрузки. То есть, когда линия короткая, волновое сопротивление не влияет на поведение схемы. Мы можем это увидеть при тестировании коаксиального кабеля омметром: мы видит разрыв. Хотя линия ведёт себя как резистор 50Ом (RG/58U кабель) на короткое время, после этого времени мы увидим обрыв. Так как время реакции омметра значительно больше времени распространения сигнала, мы видим обрыв. Эта очень большая скорость распространения сигнала не позволяет нам обнаружить 50Ом переходное сопротивление омметром. Если мы будем использовать коаксиальный кабель для передачи постоянного тока, кабель будет считаться коротким, и его волновое сопротивление не будет влиять на работу схемы. Обратите внимание, что короткой линией будет называться любая линия, где изменение сигнала происходит медленнее, чем сигнал распространяется по линии. Почти любая физическая длина кабеля может являться короткой с точки зрения волнового сопротивления и отражённых волн. Используя же кабель для передачи высокочастотного сигнала, можно по разному оценивать длину линии. Если источник подключен к нагрузке через длинные линии передачи, собственное волновое сопротивление доминирует над сопротивлением нагрузки. Иными словами, электрически длинная линия выступает в качестве основного компонента в цепи, и её свойства доминируют над свойствами нагрузки. С источник, подключенным к одному концу кабеля и передаёт ток на нагрузку, но ток в первую очередь идёт не в нагрузку, а в линию. Это становиться всё более верным, чем длиннее у нас линия. Рассмотрим наш гипотетический 50Ом бесконечный кабель. Независимо от того, какую нагрузку мы подключаем на другой конец, источник будет видеть лишь 50Ом. В этом случае сопротивление линии является определяющим, а сопротивление нагрузки не будет иметь значения. Наиболее эффективный способ свести к минимуму влияние длины линии передачи – нагрузить линию сопротивлением. Если сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению, то любой источник будет видеть то же самое сопротивление, независимо от длины линии. Таким образом, длина линии будет влиять только на задержку сигнала. Тем не менее, полное совпадение сопротивления нагрузки и волнового сопротивления не всегда возможно. В следующем разделе рассматриваются линии передачи, особенно когда длина линии равна дробной части волны. Надеюсь, вы прояснили для себя основные физические принципы работы кабелей К сожалению, следующая глава очень большая. Книга читается на одном дыхании, и в какой-то момент надо остановиться. Для первого поста, думаю, этого хватит. Спасибо за внимание.

Метки:

  • электричество
  • Lessons In Electric Circuits

Волновое сопротивление

Волновое сопротивление — сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль однородной линии без отражения:

где U п и I п — напряжение и ток падающей волны;

U от и I от — то же отраженной волны.

Таким образом, величина волнового сопротивления не зависит от длины кабельной линии и постоянна в любой точке цепи.

В общем виде волновое сопротивление — комплексная величина и может быть выражена через действительную и мнимую части:

В табл. 3-1 приведены формулы для расчета Z в α θ β.

Волновое сопротивление коаксиального или одножильного кабеля в металлической оболочке

У изоляционных материалов, у которых диэлектрическая проницаемость почти не зависит от частоты,

где 3335,8 — постоянная, принятая МЭК; — коэффициент укорочения длины волны.

При расчете радиочастотных кабелей стремятся получить оптимальную конструкцию, обеспечивающую высокие электрические характеристики при наименьшем расходе материалов. Так, например, при использовании меди для внутреннего и внешнего проводников радиочастотного кабеля минимальное затухание достигается при отношении , ом, максимальная электрическая прочность — при , ом и максимум передаваемой мощности — при , ом.

Точность и стабильность параметров кабеля зависят от величины допусков диаметров внутреннего и внешнего проводников и стабильности ε.

Зависимость волнового сопротивления симметричного кабеля от частоты приведена на рис. 3-7. Модуль волнового сопротивления Z B с изменением частоты уменьшается от при f = 0 до и остается неизменным во всей области высоких частот. Угол волнового сопротивления равен нулю при f = 0 и на высоких частотах. На тональных частотах (f ≈ 800 гц) угол волнового сопротивления — наибольший. В кабельных линиях преобладает емкостная составляющая волнового сопротивления, и поэтому угол волнового сопротивления всегда отрицателен, а по величине не превышает 45°.

Рис. 3-7. Зависимость волнового сопротивления симметричного кабеля от частоты.

В кабельной линии, однородной по электрическим характеристикам на всем протяжении от генератора до приемника, с нагрузкой по концам, имеющей сопротивление, равное волновому (Z r = Z n = Z B ), вся передаваемая электромагнитная анергия полностью поглощается приемником без отражения.

В неоднородных линиях и при несогласованных нагрузках в местах электрических несогласованности возникают отраженные волны и часть энергии возвращается к началу линии. Передаваемая энергия при несогласованной нагрузке значительно меньше, чем при согласованной.

Отраженные волны искажают частотную характеристику собственного волнового сопротивления кабеля. В этом случае на входе линии не волновое, а входное сопротивление Z вх .

Соотношение между энергией, поступающей к приемнику, и энергией отраженной зависит от сопротивлений приемника Z B и волнового Z B и характеризуется коэффициентом отражения

При согласованной нагрузке (Z n = Z в ) коэффициент отражения равен нулю, и энергия полностью поглощается приемником. При коротком замыкании (Z п = 0) и режиме холостого хода (Z n = ∞) коэффициенты отражения равны соответственно — 1 и + 1.

Для обеспечения хорошего качества связи и телевизионной передачи по коаксиальному кабелю необходимо, чтобы отклонение волнового сопротивления ΔZ не превышало 0,45 ом, что соответствует коэффициенту отражения

В результате деформаций или наличия эксцентриситета в расположении внутреннего проводника по отношению к внешнему параметры кабеля могут оказаться неравномерно распределенными по его длине. В местах неоднородностей происходят отклонения волнового сопротивления от номинального.

Волновое сопротивление спиральных кабелей (кабелей задержки)

Волновое сопротивление двухкоаксиальных кабелей (с индивидуальными экранами поверх изоляции) вычисляют по формулам для коаксиальных кабелей; оно равно сумме волновых сопротивлений обоих кабелей.

Волновое сопротивление симметричного кабеля в области частот f = 15 000 кгц и выше:

Входным сопротивлением Z вх называется сопротивление на входе линии при любом нагрузочном сопротивлении на ее конце и выражается отношением напряжения U 0 к току I o в начале линии:

Приближенные формулы для расчета вторичных параметров передачи кабелей связи

Похожие статьи:

  • Узо на 300 ма Переделка УЗО 300мА на 30мА Есть кучка противопожарных Legrand 40-амперных, но на ток утечки 300мА. Применения им по назначению нет. Сижу думаю - может я вторичку домотаю до нужного числа витков и будет у меня УЗО на 30мА? (а может даже […]
  • Карта 220 вольт Подарочный сертификат «220 Вольт» Рязань О сертификате Подарочный сертификат «220 Вольт» - настоящий мужской подарок! 🙂 В сети магазинов «220 Вольт» можно найти все необходимые инструменты, оборудование и расходные материалы для […]
  • Схема электролизера 220 вольт Что такое электролизер и как его сделать своими руками? Электролиз широко используется в производственной сфере, например, для получения алюминия (аппараты с обожженными анодами РА-300, РА-400, РА-550 и т.д.) или хлора (промышленные […]
  • Узо 100 ма 40а Противопожарное УЗО. Схема подключения,номиналы,функция Противопожарное УЗО применяется для защиты от токов утечки с достаточно большими значениями. В отличие от других типов УЗО противопожарное УЗО не защищает человека от поражения […]
  • Как работает узо при коротком замыкании Как сделать так, чтобы при КЗ не выбивало автомат в подъезде? Дано: новостройка, трёхфазный ввод. В подъезде стоит УЗО 63А 300мА + автомат 40А. В квартире сейчас стоит автомат на 16А (щиток механизации). При коротком замыкании выбивает и […]
  • Настройка тв антенны от провода Лайфхак: как смотреть качественное ТВ без интернета, кабеля и тарелки Через кабель и штекер с сильными помехами у меня показывали «Первый», «Россия 1» и «Рен ТВ». И все бы ничего. Телевизор я почти не смотрю (только спорт, «Что? Где? […]