Этот материал — дополнение и практическая иллюстрация к предыдущей статье
Работающий трансформатор с деревянным сердечником, или простая грозозащита для компьютеров и телевизоров
С наступлением теплой погоды рабочее место перекочевало в дачный поселок.
Конечно, пришлось забыть о прекрасном стационарном проводном Интернете и вкусить прелестей 3g.
В первую же грозу, отключив модем, меня стали посещать мысли: а не попробовать ли такую же или подобную грозозащиты, как описывалось ранее, но для 3g модема?
Теоретически тут все должно быть неправильно и получиться не должно, но все же попытка была произведена.
Главная проблема — земля, то бишь заземление компьютера при подключенной антенне (без антенны связь практически невозможна).
В предыдущем материале опасность проблемы была обозначена как исключительно высокая, и где-то так это и есть.
Плюс опасность повреждения модема сильным полем электромагнитной волны при разряде молнии.
Ситуация в иллюстрациях.
Антенна в «боевом положении»:
На рисунке можно рассмотреть, что мачта антенны вкопана в землю (заодно выполняет функцию опоры для винограда).
А вот откуда берется заземление на оплетке антенного кабеля:
Далее компьютер заземляется по цепи: оплетка кабеля -> общий провод модема -> земля USB -> общий провод (корпус) компьютера.
Итак, в такой системе есть угроза при грозе номер 1 в виде затекания токов молнии через землю в компьютер со всеми неприятными вытекающими последствиями.
Есть и вторая угроза. Обратите внимание: антенна установлена на прием сигналов с вертикальной поляризацией (ну то есть таких, у которых электрическое поле направлено вертикально).
Опять же, в предыдущем посте есть иллюстрация, где очень наглядно видно, что в электромагнитном поле от молнии электрическое поле направлено тоже вертикально.
Таким образом, при ударе молнии на выходе антенны есть риск появления значительных напряжений. Ситуация та же, что и с линией связи — противофазное напряжение, или угроза номер 2.
Было очень заманчиво в разрыв антенного к��беля просто включить трансформатор из витой пары, но тут теоретически все очень плохо.
Плохо номер 1. Вроде как по стандарту витая пара работает на частотах до 125 Мегагерц. Сигнал CDMA — 800 МГц, то есть нужно ожидать значительных потерь в трансформаторе.
Плохо номер 2. Волновое сопротивление кабеля — 75 Ом, витой пары — 100 Ом.
Отступим немного вбок. Везде есть много определений волнового сопротивления, формулы всякие, но складывается ощущение, что это — некая абстракция, виртуальный параметр.
Развеем это.
Представим себе, что у нас в одной руке — батарейка, самая обычная.
Теперь представим, что во второй руке мы держим конец оооочень длинной линии связи.
Делаем простую операцию: подключаем батарейку к линии. Что будет происходить?
В линию будет уходить волна, «заряжая» линию энергией своего электромагнитного поля, чем больше держим батарейку подключенной к линии, тем большая часть линии зарядится энергией.
Можно образно сказать, что волна «высасывает» энергию из батарейки и передает ее в линию.
А как ситуация выглядит с точки зрения батарейки? Просто протекает ток, так как будто к батарейке присоединили резистор, и сопротивление этого резистора и равно волновому сопротивлению линии.
Если на пути волны в кабеле есть участки с другим волновым сопротивлением, волна отражается от них.
Концы кабеля и замыкания в кабеле — это фактически тоже участки с другим волновым сопротивлением: открытый конец кабеля — бесконечное сопротивление, замыкание — нулевое.
Для радиосигналов отражения в кабеле приводят в основном к потерям сигнала на выходе кабеля.
А вот для цифровых сигналов отражения приводят к искажению информации и зачастую вообще к невозможности связи.
Исключительно критичен к волновому сопротивлению Ethernet. Сильное рассогласование на концах кабеля сразу же «гасит» связь полностью, причем выглядит это так: горит линк 100 мегабит, пингов нет
Вернемся к грозозащите.
Итак, все плохо — витая пара относительно низкочастотна, волновое сопротивление другое, еще и симметрична в отличие от антенного кабеля.
Была сделана попытка изготовить трансформатор на длинной линии из антенного кабеля, но успехом попытка не увенчалась — связи нет, уровень сигнала — ноль.
Чисто на удачу в разрыв линии был включен точно такой же трансформатор на длинной линии из витой пары, как было описано ранее.
Результат сильно удивил:
Уровень сигнала БЕЗ трансформатора грозозащиты: -75 dBm
с подключенным в разрыв антенного кабеля трансформатором
Наблюдение за уровнем показало, что трансформатор вносит потери 3-4 dBm, что даже на не очень сильных сигналах некритично.
На качество связи, скорость и пр. влияния не замечено.
Нагрев модема — в норме, ничего не изменилось.
Конструкция.
Схематично:
Сама констукция была изготовлена с помощью стандартных антенных разъемов (подходят телевизионные).
Получилось вот так:
И вся конструкция в подключенном состоянии
Важная особенность: система критична к полярности.
В моем случае в самом первом эксперименте трансформатор вносил потери 6 dBm, когда поменял местами провода витой пары, идущие к модему — затухание упало до 3 dBm.
Явление возникает, скорее всего, из-за того, что мы стыкуем симметричный трансформатор с несимметричным коаксиальным кабелем.
И маленький момент. Конструкция 1:1 подходит для телевизоров, если накрутить на концы кабеля male и female антенные разъемы, вот примерно так
Что получили в итоге?
1. Кабель при подключениях перестал биться током (и исчезло опасение повредить при таких подключениях что-нибудь).
2. Пропала необходимость во время грозы вытаскивать пигтейл из модема, постоянно размышляя о том, через сколько таких перетыкиваний сломается разъем.
Работающий трансформатор с деревянным сердечником, или простая грозозащита для компьютеров и телевизоров
С наступлением теплой погоды рабочее место перекочевало в дачный поселок.
Конечно, пришлось забыть о прекрасном стационарном проводном Интернете и вкусить прелестей 3g.
В первую же грозу, отключив модем, меня стали посещать мысли: а не попробовать ли такую же или подобную грозозащиты, как описывалось ранее, но для 3g модема?
Теоретически тут все должно быть неправильно и получиться не должно, но все же попытка была произведена.
Главная проблема — земля, то бишь заземление компьютера при подключенной антенне (без антенны связь практически невозможна).
В предыдущем материале опасность проблемы была обозначена как исключительно высокая, и где-то так это и есть.
Плюс опасность повреждения модема сильным полем электромагнитной волны при разряде молнии.
Ситуация в иллюстрациях.
Антенна в «боевом положении»:
На рисунке можно рассмотреть, что мачта антенны вкопана в землю (заодно выполняет функцию опоры для винограда).
А вот откуда берется заземление на оплетке антенного кабеля:
Далее компьютер заземляется по цепи: оплетка кабеля -> общий провод модема -> земля USB -> общий провод (корпус) компьютера.
Итак, в такой системе есть угроза при грозе номер 1 в виде затекания токов молнии через землю в компьютер со всеми неприятными вытекающими последствиями.
Есть и вторая угроза. Обратите внимание: антенна установлена на прием сигналов с вертикальной поляризацией (ну то есть таких, у которых электрическое поле направлено вертикально).
Опять же, в предыдущем посте есть иллюстрация, где очень наглядно видно, что в электромагнитном поле от молнии электрическое поле направлено тоже вертикально.
Таким образом, при ударе молнии на выходе антенны есть риск появления значительных напряжений. Ситуация та же, что и с линией связи — противофазное напряжение, или угроза номер 2.
Было очень заманчиво в разрыв антенного к��беля просто включить трансформатор из витой пары, но тут теоретически все очень плохо.
Плохо номер 1. Вроде как по стандарту витая пара работает на частотах до 125 Мегагерц. Сигнал CDMA — 800 МГц, то есть нужно ожидать значительных потерь в трансформаторе.
Плохо номер 2. Волновое сопротивление кабеля — 75 Ом, витой пары — 100 Ом.
Отступим немного вбок. Везде есть много определений волнового сопротивления, формулы всякие, но складывается ощущение, что это — некая абстракция, виртуальный параметр.
Развеем это.
Представим себе, что у нас в одной руке — батарейка, самая обычная.
Теперь представим, что во второй руке мы держим конец оооочень длинной линии связи.
Делаем простую операцию: подключаем батарейку к линии. Что будет происходить?
В линию будет уходить волна, «заряжая» линию энергией своего электромагнитного поля, чем больше держим батарейку подключенной к линии, тем большая часть линии зарядится энергией.
Можно образно сказать, что волна «высасывает» энергию из батарейки и передает ее в линию.
А как ситуация выглядит с точки зрения батарейки? Просто протекает ток, так как будто к батарейке присоединили резистор, и сопротивление этого резистора и равно волновому сопротивлению линии.
Если на пути волны в кабеле есть участки с другим волновым сопротивлением, волна отражается от них.
Концы кабеля и замыкания в кабеле — это фактически тоже участки с другим волновым сопротивлением: открытый конец кабеля — бесконечное сопротивление, замыкание — нулевое.
Для радиосигналов отражения в кабеле приводят в основном к потерям сигнала на выходе кабеля.
А вот для цифровых сигналов отражения приводят к искажению информации и зачастую вообще к невозможности связи.
Исключительно критичен к волновому сопротивлению Ethernet. Сильное рассогласование на концах кабеля сразу же «гасит» связь полностью, причем выглядит это так: горит линк 100 мегабит, пингов нет
Вернемся к грозозащите.
Итак, все плохо — витая пара относительно низкочастотна, волновое сопротивление другое, еще и симметрична в отличие от антенного кабеля.
Была сделана попытка изготовить трансформатор на длинной линии из антенного кабеля, но успехом попытка не увенчалась — связи нет, уровень сигнала — ноль.
Чисто на удачу в разрыв линии был включен точно такой же трансформатор на длинной линии из витой пары, как было описано ранее.
Результат сильно удивил:
Уровень сигнала БЕЗ трансформатора грозозащиты: -75 dBm
с подключенным в разрыв антенного кабеля трансформатором
Наблюдение за уровнем показало, что трансформатор вносит потери 3-4 dBm, что даже на не очень сильных сигналах некритично.
На качество связи, скорость и пр. влияния не замечено.
Нагрев модема — в норме, ничего не изменилось.
Конструкция.
Схематично:
Сама констукция была изготовлена с помощью стандартных антенных разъемов (подходят телевизионные).
Получилось вот так:
И вся конструкция в подключенном состоянии
Важная особенность: система критична к полярности.
В моем случае в самом первом эксперименте трансформатор вносил потери 6 dBm, когда поменял местами провода витой пары, идущие к модему — затухание упало до 3 dBm.
Явление возникает, скорее всего, из-за того, что мы стыкуем симметричный трансформатор с несимметричным коаксиальным кабелем.
И маленький момент. Конструкция 1:1 подходит для телевизоров, если накрутить на концы кабеля male и female антенные разъемы, вот примерно так
Что получили в итоге?
1. Кабель при подключениях перестал биться током (и исчезло опасение повредить при таких подключениях что-нибудь).
2. Пропала необходимость во время грозы вытаскивать пигтейл из модема, постоянно размышляя о том, через сколько таких перетыкиваний сломается разъем.
