|
www.elektronik.si Forum o elektrotehniki in računalništvu
|
Poglej prejšnjo temo :: Poglej naslednjo temo |
Avtor |
Sporočilo |
jozkoc Član
Pridružen-a: Sre 16 Jun 2010 13:32 Prispevkov: 453 Aktiv.: 2.69 Kraj: Ljubljana
|
Objavljeno: Sob Feb 23, 2019 12:22 am Naslov sporočila: Koaksialni kabel. Zakaj 50 in 75 omov? |
|
|
Na internetu sem naletel na spletne strani ki razlagajo teorijo o tem zakaj so se pri koaksialnih kablih uveljavili impedanci 50 in 75 omov.
Nekatere razlage so resne ki temeljijo na zgodovinskih dejstvih in dognanjih, druge so preproste ki jih razlagajo komercjalisti in trgovci.
Začetki zgodovine koaksialnega kabla, na kratko.
Prve ideje in patenti za koaksialni kabel so bili že v 19. stoletju. Leta 1880 Oliver Heaviside, nato 1884 Ernst Werner von Siemens, in 1894 še Nikola Tesla.
Vse je bolj ali manj temeljilo na teoretičnih predpostavkah in matematičnih izračunih, mogoče je bilo v katerem od laboratorijev narejenih nekaj metrov
koaksialnega kabla, bolj za prezentacijo kakor pa za praktično uporabo.
Da so se začeli resno ukvarjati z razvojem koaksialnih kablov je trajalo vse do leta 1929 ko so pri AT&T v Bellovih laboratorijih razvili in naredili koaksialni
kabel za praktično uporabo namenjen za telekomunikacije na daljših razdaljah. Pri tem razvoju sta sodelovala Lloyd Espenschied in Herman A. Affel. Celoten
princip sistema ki naj bi deloval na koaksialnem kablu pa je bil patentiran leta 1931.
Nato je prišlo prelomno leto 1936. Koaksialni kabli so se začeli uporabljati širom po svetu, položili so jih za potrebe telekomunikacij ali za prenos TV
video slike. Relacije so bile: Berlin - Leipzig (Nemčija), Apollo Bay/Melbourne - Stanley/Tasmania (Avstralija), New York - Philadelphia (Amerika),
London - Birmingham (Anglija).
Leta 1940, je Lloyd Espenschied objavil lasnosti ki jih imajo koaksialni kabli pri različnih impedancah, ali je do teh rezultatov prišel že leta 1929 pri At&T
ko je razvijal koaksialni kabel ali kasneje, o tem ne bi ugibal. Teorija govori da ima koaksialni kabel z zračnim dielektrikom najmanjše slabljenje pri 77-tih
omih, največjo moč lahko prenašajo če imajo impedanco 30 omov, največja dosežena dovoljena napetost na kablu pa naj bi bila pri impedanci 60 omov -> ???.
Standardizacija impedance koaksialnega kabla.
Na podlagi teh ugotovitev sta se kasneje uveljavili dve standardni impedanci za nesimetrične povezave, to je 50 omov, ki je kompromis med 30 omov (največja moč)
in 77 omov (najmanjše slabljenje), ta impedanca naj bi se uporabljala za prenos signalov velikih moči, torej pri oddajnikih, drugi standard pa je 75 omov in
naj bi se uporabljal za prenos šibkih signalov, naprimer pri sprejemnikih, kjer je edina zahteva čim manjše slabljenje.
Takrat ko so sprejeli ti dve standardni impedanci se verjetno še niso zavedali da objavljen rezultat za slabljenje velja samo za koaksialne kable z zračnim
dielektrikom ki ima dielektričnost Er=1 (V=100%), pri polietilenu ki ima dielektričnost Er=2,3 (V=66%) se pa razmere okoli slabljenja spremenijo, pri
polietilenskem dielektriku dosežemo najmanjše slabljenje pri impedanci 50 omov, dočim pri penastem polietilenu, ki so ga zaradi potrebnega razvoja začeli
uporabljati mnogo kasneje in ima dielektričnost okoli Er=1,5 (V=80%-85%), bi bila najboljša impedanca 60 omov za doseganje najmanjšega slabljenja.
Zanimivo je da so Nemci na začetku uporabljali in imeli standardizirano 60 omsko impedanco (standard iz leta 1950), vendar so bili zahodni Nemci po drugi
svetivni vojni pod vplivom ameriške industrije in ti so uveljavili 50 in 75 omski standard.
Tik pred drugo svetovno vojno je potekal tudi komite za standardizacijo koaksialnih kablov. Na začetku so šli argumenti v smeri 75 omske impedance, zaradi
najmanjšega slabljenja in zaradi dobre prilagoditve na polvalno dipol anteno ki ima impedanco 73 omov, na koncu pa so se kanadski inžinirji zavzemali še za
52 omsko impedanco. Verjetno takrat niso točno vedeli v katero smer bo šel napredek in je bila na koncu odločitev da se sprejme obe impedanci.
Po nekih drugih razlagah naj bi se 75 omski standard uveljavil ker imajo koaksialni kabli pri tej impedanci tanjši srednji vodnik in so zaradi tega bolj
fleksibilni in so potemtakem bolj primerni za komercjalno rabo.
Kakorkoli že, razpravljati sedaj o tem, zakaj so se nekateri zavzemali za 50 drugi za 75 in zakaj ni bila dobra samo 60 omska impedanca, več nima smisla, 50 in 75
omski standard je sedaj močno utrjen po celem svetu in je težko verjetno da se bo kdaj spremenil.
Raziskava teorije o slabljenju pri različnih impedancah.
Pri branju zgodovine koaksialnega kabla me je začela zanimati teorija o slabljenju pri različnih impedancah. Iz diagramov ki sem jih našel nisem mogel razbrati
da bi dobil občutek ali so te razlike velike ali majhne oziroma če je sploh kje kaj resnice pri tej teoriji. Po razmisleku sem ugotovil da bi lahko naredil preprosto
raziskavo ki bi temeljila na podatkih o slabljenju koaksialnih kablov ki jih nudijo proizvajalci. Med dvema kabloma z različnima impedancama, eden s 50 in drugi s 75
omov, bi primerjal rezultate o slabljenju in bi tako videl razliko oziroma kateri ima manjše slabljenje. Da bi bila raziskava kar se da točna je bilo potrebno narediti
pravila ki bi izločila napake.
Raziskava koaksialnih kablov v paru (eden 50 in drugi 75 omov) ki se med seboj primerjata mora ustrezati naslednjim zahtevam:
- vse dimenzije in vsi materijali v obeh kablih morajo biti čim bolj enaki, razen srednji vodnik ki je pri 50 omskem kablu debelejši pri 75 omskem pa tanjši.
- kabla v paru ki se med seboj primerjata morata biti od istega proizvajalca.
- narediti primerjavo na kablih z različnimi dielektriki.
- narediti primerjavo kablov večih proizvajalcov in ne samo enega.
- narediti primerjavo pri različnih debelinah kablov.
Na prvi pogled izgleda naloga lahka ker imamo danes veliko proizvajalcev ki ponujajo celo paleto različnih koaksialnih kablov katerih podatki so dostopni od doma
preko internetne povezave, ampak sem se moral močno potruditi da sem našel 15 parov z različnima impedancama ki ustrezata zgoraj naštetim zahtevam.
Vse podatke sem združil v tabelo v kateri je razvidno kateri pari koaksialnih kablov se med seboj primerjajo, kolikšna so med njima odstopanja v dimenzijah in
materijalih in kolikšna je pri parih razlika v slabljenju. Na ta način sem dobil statistične podatke na podlagi katerih lahko sklepam ali je kar se slabljenja tiče
boljša 50 omska ali 75 omska impedanca.
Ugotovitev.
Rezultati ki sem jih dobil kažejo na to da imajo koaksialni kabli s teflonskim dielektrikom približno enako slabljenje pri obeh impedancah, kabli s
polietilenskim dielektrikom imajo manjše slabljenje pri 50 omski impedanci in kabli s penastim polietilenom imajo nekoliko manjše slabljenje pri 75 omski impedanci.
Mnenje avtorja.
Za daljše razdalje so koaksialne kable nadomestila optična vlakna, tako da se danes uporablja koaksialne kable samo še na kratkih razdaljah, redkokdaj daljših od 30m,
in na kratkih razdaljah so razlike v slabljenju med 50 in 75 omskim kablom tako majhne da se ne splača razmišljat na katero impedanco naj prilagodimo celoten sistem,
ali za 50, ali za 75 omski koaksialni kabel, bolj pomembno je da uporabimo kvaliteten, dovolj debel kabel od preverjenega proizvajalca ki ima sodoben dielektrik z
nizkimi izgubami (low loss) to pomeni s penastim polietilenom in preprosto uporabimo tisto impedanco ki ustreza našemu sistemu.
Viri.
https://www.belden.com/blog/broadcast/50-Ohms-The-Forgotten-Impedance
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Characteristic_Impedance_power_attenuation.svg
http://microwave.unipv.it/ ---> INFO FOR STUDENTS ---> Microwawe Measurements ---> Lecture notes ---> Coaxial cables
http://www.rfcafe.com/references/articles/Joe-Cahak/rf-connectors-cables-joe-cahak-6-2014.htm
http://www.ad5gg.com/2016/10/10/why-50-ohms/#more-175
https://www.rfcables.org/articles/18.html#Coaxial cable - 60 Ohms
http://www.silvercometars.com/docs/History%20of%20coaxial%20cable.pdf
https://en.wikipedia.org/wiki/Coaxial_cable
https://patentimages.storage.googleapis.com/94/b5/4a/eadd6eba76ed6f/US514167.pdf
Opis: |
Primerjalna tabela, podatki o kablih v pdf in diagrami v pdf. |
|
Download |
Ime datoteke: |
Primerjava slabljenj 50 in 75 omskih koaksialnih kablov.zip |
Velikost datoteke: |
8.48 MB |
Downloadano: |
12 krat |
_________________ Nikoli ni tako dobro da ne bi moglo biti še boljše.
Nazadnje urejal/a jozkoc Čet Mar 28, 2019 12:55 am; skupaj popravljeno 1 krat |
|
Nazaj na vrh |
|
|
smal Član
Pridružen-a: Pet 12 Mar 2010 23:19 Prispevkov: 227 Aktiv.: 1.32 Kraj: Effretikon
|
Objavljeno: Sob Feb 23, 2019 9:22 am Naslov sporočila: |
|
|
Najlepša hvala za objavljeno raziskavo in tudi izsledke v njej.
Lp Simon
_________________ Dr. Milan Vidmar: Transformation und Energieübertragung (1945, s.1)
Wir Techniker sind Kämpfer, technische Probleme sind Kampfprobleme! |
|
Nazaj na vrh |
|
|
MOND Član
Pridružen-a: Sre 12 Okt 2005 20:05 Prispevkov: 623 Aktiv.: 2.79 Kraj: Ljubljana
|
Objavljeno: Sob Feb 23, 2019 2:57 pm Naslov sporočila: |
|
|
Hvala Joze, zdaj vem več.
|
|
Nazaj na vrh |
|
|
sebaveh Član
Pridružen-a: Sob 19 Jan 2008 13:51 Prispevkov: 1615 Aktiv.: 8.16 Kraj: Slovenska Bistrica
|
Objavljeno: Sob Feb 23, 2019 9:41 pm Naslov sporočila: |
|
|
Hvala tudi iz moje strani! Sem pa do sedaj nekako vedno mislil, da je impedanca pogojena z izbiro frekvence, na kateri dela sistem Ne vem ker se ne spoznam na VF, ampak od nekod imam v glavi da je 75 ohm za običajne TV frekvence, medtem ko bi naj bil 50 ohm bolj za WiFi področje? Ali je kaj na tem, oziroma ali je izbira imedance res soodvisna od frekvenc?
|
|
Nazaj na vrh |
|
|
Saran Član
Pridružen-a: Pet 13 Feb 2009 16:26 Prispevkov: 729 Aktiv.: 3.94 Kraj: Zasavje
|
Objavljeno: Sob Feb 23, 2019 9:46 pm Naslov sporočila: |
|
|
Živjo.
Imam eno vprašanje, ki mi še do danes ne gre v glavo.
Kaj to pomeni, da ima nek koaksialni kabel impedanco 50 ohm?
MOND: Hvala, sem sedaj prebral. Stvar ni bila v tem, da sem narobe razmišljal temveč v tem, da je zadeva napačno poimenovana. V bistvu ne govorimo o impedanci koaksialnega kabla temveč o karakteristični impedanci, kar je nekaj drugega.
https://en.wikipedia.org/wiki/Characteristic_impedance
_________________ Moja mama je strela, moj fotr je grom. Če hočeš bit moja, prključ se na štrom.
Nazadnje urejal/a Saran Sob Feb 23, 2019 10:30 pm; skupaj popravljeno 3 krat |
|
Nazaj na vrh |
|
|
MOND Član
Pridružen-a: Sre 12 Okt 2005 20:05 Prispevkov: 623 Aktiv.: 2.79 Kraj: Ljubljana
|
|
Nazaj na vrh |
|
|
eldi2011 Član
Pridružen-a: Pon 29 Sep 2014 15:55 Prispevkov: 257 Aktiv.: 2.21
|
Objavljeno: Ned Feb 24, 2019 8:04 am Naslov sporočila: |
|
|
Karakteristična impedanca je pogojena s fizičnimi lastnostmi kabla. Pomembna je zaradi prilagoditve. Bistveno pri signalu je, da se prenese največja moč. To se zgodi pa ravno takrat, ko je upornost (impedanca ) vira in bremena enaka.
http://eele.fe.uni-lj.si/wiki/index.php/Prilagoditev
|
|
Nazaj na vrh |
|
|
jozkoc Član
Pridružen-a: Sre 16 Jun 2010 13:32 Prispevkov: 453 Aktiv.: 2.69 Kraj: Ljubljana
|
Objavljeno: Ned Feb 24, 2019 11:27 am Naslov sporočila: |
|
|
sebaveh je napisal/a: |
Hvala tudi iz moje strani! Sem pa do sedaj nekako vedno mislil, da je impedanca pogojena z izbiro frekvence, na kateri dela sistem Ne vem ker se ne spoznam na VF, ampak od nekod imam v glavi da je 75 ohm za običajne TV frekvence, medtem ko bi naj bil 50 ohm bolj za WiFi področje? Ali je kaj na tem, oziroma ali je izbira imedance res soodvisna od frekvenc? |
Impedanca kabla ni pogojena s frekvenco. To da se pri TV uporablja 75 omska impedanca pri WiFi pa 50 je zaradi dogovorjenih standardov ki se jih morajo držati proizvajalci aparatur.
Saran je napisal/a: |
Kaj to pomeni, da ima nek koaksialni kabel impedanco 50 ohm? |
Pravilen odgovor je napisal že eldi2011, ampak se lahko razloži tudi drugače. Kabel ima kapacitivno in induktivno komponento ki se povečuje premosorazmerno z dolžino linije. Ti dve komponenti se med seboj kompenzirata po celi dolžini linije in tvorita karakteristično impedanco. Enačba za impedanco kabla je Z=koren(L/C).
Saran je napisal/a: |
MOND: Hvala, sem sedaj prebral. Stvar ni bila v tem, da sem narobe razmišljal temveč v tem, da je zadeva napačno poimenovana. V bistvu ne govorimo o impedanci koaksialnega kabla temveč o karakteristični impedanci, kar je nekaj drugega. |
Narobe. Kadar govorimo o impedanci kabla takrat govorimo izključno o karakteristični impedanci. Običajno se impedanca bremen s frekvenco spreminja, ampak kadar govorimo o karakteristični impedanci takrat govorimo o impedanci ki se ne spreminja v frekvenčnem spektru v katerem naj bi breme ali električni element deloval.
Dostikrat se v strokovni literaturi kakšne besede izpušča ker naj bi bile samoumevne, kar je pa seveda narobe.
_________________ Nikoli ni tako dobro da ne bi moglo biti še boljše. |
|
Nazaj na vrh |
|
|
jozkoc Član
Pridružen-a: Sre 16 Jun 2010 13:32 Prispevkov: 453 Aktiv.: 2.69 Kraj: Ljubljana
|
Objavljeno: Ned Feb 24, 2019 5:51 pm Naslov sporočila: |
|
|
Kaj je karakteristična impedanca kabla se da opisati tudi s praktično razlago.
Generator z zelo visoko frekvenco priključimo na zelo zelo dolg kabel. Nato izmerimo na priključnih sponkah kabla napetost in izmerimo tok ki teče v kabel, s temi dvemi rezultati lahko z enačbo Z=Uac/Iac izračunamo impedanco kabla.
Obstaja tudi čisto teoretična razlaga, mislim da sem jo enkrat prebral na temu forumu.
Če bi imeli neskončno dolg kabel ki bi bil napeljan nekam v vesolje in bi bil ta kabel narejen iz takšnih žic katerih upornost bi bila 0 omov (super oh in sploh prevodnik ) potem bi lahko impedanco kabla izmeril z navadnim ohm metrom.
To sta takšni bolj slikoviti razlagi ki pomagata razumeti kaj je karakteristična impedanca kabla, meni sta všeč, če bi bili pa profesorjem na elektro šolah pa nisem prepričan, zato raje ne uporabljat v kontrolnih nalogah.
_________________ Nikoli ni tako dobro da ne bi moglo biti še boljše. |
|
Nazaj na vrh |
|
|
s57bic Član
Pridružen-a: Sre 17 Dec 2003 8:18 Prispevkov: 615 Aktiv.: 2.76 Kraj: LJUBLJANA
|
|
Nazaj na vrh |
|
|
lipa Član
Pridružen-a: Ned 27 Sep 2009 9:39 Prispevkov: 734 Aktiv.: 4.14 Kraj: Lipa Beltinci
|
Objavljeno: Ned Feb 24, 2019 8:30 pm Naslov sporočila: |
|
|
Domača naloga:
Vzamemo 1500 km dolgi kabel (koaksialni ali kakšen drugi 2 žilni). Na enem koncu kabel kratko sklenemo, na drugi konec pa montiramo vtikač za elektriko in vtaknemo v 230 V vtičnico.
Kaj se zgodi?
_________________ Lep pozdrav!
Boris Z. |
|
Nazaj na vrh |
|
|
igo Član
Pridružen-a: Sre 11 Okt 2006 19:11 Prispevkov: 3638 Aktiv.: 17.04
|
Objavljeno: Ned Feb 24, 2019 9:13 pm Naslov sporočila: |
|
|
Kabel je dolg lambda/4. Teoretično.
Praktično je pa treba upoštevati hitrost elektrike v bakru, ki je 95,1% hitrosti svetlobe v vakuumu.
Nisem računal, kolikšen vpliv ima tistih 4,9%, ko se odbit val pripelje nazaj.
_________________ Teoretično je praksa posledica teorije, praktično je pa ravno obratno. (igo 2001)
LP, Igor |
|
Nazaj na vrh |
|
|
lipa Član
Pridružen-a: Ned 27 Sep 2009 9:39 Prispevkov: 734 Aktiv.: 4.14 Kraj: Lipa Beltinci
|
Objavljeno: Ned Feb 24, 2019 9:15 pm Naslov sporočila: |
|
|
Ponovimo vajo s tem da odtranimo kratki spoj na koncu in pustimo prosto.
Kaj se zgodi?
_________________ Lep pozdrav!
Boris Z. |
|
Nazaj na vrh |
|
|
lipa Član
Pridružen-a: Ned 27 Sep 2009 9:39 Prispevkov: 734 Aktiv.: 4.14 Kraj: Lipa Beltinci
|
Objavljeno: Ned Feb 24, 2019 9:21 pm Naslov sporočila: |
|
|
Zanemarimo tisth 90% in vzamemo 100%.
_________________ Lep pozdrav!
Boris Z. |
|
Nazaj na vrh |
|
|
brezimenko Član
Pridružen-a: Tor 06 Jun 2017 12:09 Prispevkov: 471 Aktiv.: 5.62
|
Objavljeno: Ned Feb 24, 2019 9:39 pm Naslov sporočila: |
|
|
jozkoc je napisal/a: |
sebaveh je napisal/a: |
Hvala tudi iz moje strani! Sem pa do sedaj nekako vedno mislil, da je impedanca pogojena z izbiro frekvence, na kateri dela sistem Ne vem ker se ne spoznam na VF, ampak od nekod imam v glavi da je 75 ohm za običajne TV frekvence, medtem ko bi naj bil 50 ohm bolj za WiFi področje? Ali je kaj na tem, oziroma ali je izbira imedance res soodvisna od frekvenc? |
Impedanca kabla ni pogojena s frekvenco. To da se pri TV uporablja 75 omska impedanca pri WiFi pa 50 je zaradi dogovorjenih standardov ki se jih morajo držati proizvajalci aparatur.
|
Dobro to je dogovor, kaj bi se zgodilo v praksi, če jaz dam na aparaturo z 50 omsko impedanco 75 omski koaksialni kabel oba imata po karakteristikah isti dielektrik ? Bi delovalo bolje?
_________________ Izgubil sem račun pod imenom kobranka |
|
Nazaj na vrh |
|
|
|
|
Ne, ne moreš dodajati novih tem v tem forumu Ne, ne moreš odgovarjati na teme v tem forumu Ne, ne moreš urejati svojih prispevkov v tem forumu Ne, ne moreš brisati svojih prispevkov v tem forumu Ne ne moreš glasovati v anketi v tem forumu Ne, ne moreš pripeti datotek v tem forumu Ne, ne moreš povleči datotek v tem forumu
|
Uptime: 74 dni
Powered by phpBB © 2001, 2005 phpBB Group
|