Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Поток Научпоп доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 136
Закреплённые комментарии
Не хватает картинки как ток нарастает в индуктивности, конденсаторы заряжаются. И то же самое для переменного)
Самый главный вопрос не раскрыли (который меня всегда интересовал) - зачем вообще коаксиальный кабель нужен и чем он лучше тупо двух проводов рядом, как в телефонном кабеле?
Ограничить волну габаритами кабеля. А в антенном хозяйстве можно встретить тупо два провода рядом.
Интуитивно недостаточно ЯСНО представляю эту причину. Как только разберусь до совсем ясного уровня - напишу пост. Вкратце на полу-маркетинговом языке: коаксиал единственная конструкция, которой максимально пофигу на этих частотах на то, что происходит за его пределами: брать руками, класть рядом с железной трубой, сгибать - параметры сохраняются максимально хорошо и в снешним полем взаимодействует минимально. Но здесь не раскрыто ПОЧЕМУ всё это так.
Вы меня простите, но ради этого комментария я зарегистрировался на хабре. Пока вы в статье описывали пассивные характеристики кабеля, в комментариях люди уже начали идти по ложному следу. Пока у вас электроны прогревают проводники , поле производит полезную работу. И оно отражается от внешней оболочки обратно в кабель. Волновод частный случай коаксиальной линии, но там нет внутри никакой жилы, в начале есть антенна и в конце. Поле у нас в диэлектрике. Сигнал полезный тоже, потому что скин эффект все ваши мегагерцы выталкивает за пределы проводника. Статья же описывает проводник на низких частотах, где электроны тормозятся заряжая и разряжая конденсаторы.
Здесь я не очень понял. Какие характеристики кабеля считать пассивными, а какие активными. Всякие реактивные штуки в кабеле - ёмкости и индуктивности и их поведение - нечто пассивное? А ступенька напряжения 0 -> 9V которую я моделирую умозрительно - тоже разве пассивное явление какое-то? Я не говорю, что вы не правы, просто не дошло!
Да, выразился не совсем корректно, назвав пассивными характеристиками кабеля погонную ёмкость и погонное индуктивность и сопротивление, кое было на иллюстрации в статье изображено. Важность мой мысли была в том, что рассматривая коаксиальным линию, говоря о волновом сопротивлении кабеля, эти параметры не влияют на сопротивление. Решающим фактором будет отношение диаметров проводников и среда между ними.
Что на счёт ступеньки 0 - 9 вольт. Разверните мысль, там и разберемся, что вы себе представляете и что есть на самом деле.
Дошло, что за 9 вольт, перечитав статью.
Смотри, твои погонные ёмкости и индуктивности в коаксиальной линии связаны, на твоём рисунке видно. И чем сильнее твоя индуктивность тормозит ток, тем сильнее конденсатор пропускает сигнал. В конечном итоге волновое сопротивление коаксиального кабеля можно описать как обычный резистор с сопротивлением 50 ом или 75 или какой нибудь другой стандарт. Поэтому все реактивные составляющие в этой линии не учитываются, согласовываем только сопротивление между источниками и приемниками, чтоб не возникли отражения волн и вся энергия доставлялась в приемник.
Вкратце на полу-маркетинговом языке: коаксиал единственная конструкция, которой максимально пофигу на этих частотах на то, что происходит за его пределами: брать руками, класть рядом с железной трубой, сгибать - параметры сохраняются максимально хорошо и в снешним полем взаимодействует минимально
На частотах 900 Mhz, как указанно в вашей статье, не пофигу совершенно. И угол изгиба и руки и трубы железные всё влияет.
Коаксиальный кабель используется, в основном, для двух вещей: доставка ВЧ энергии в антенну и передача слабых ВЧ сигналов. В обоих случаях оплетка работает как экран, клетка фарадея, и не позволяет растерять ВЧ энергию по дороге (на излучение) при передаче в антенну и не наловить помех по дороге при передаче слабых сигналов.
Ряд детских вопросов, без ответа на которые невозможно написать пост.
Почему оплётка, по которой течёт вполне себе ток (в противофазе с жилой), сама-то не излучает. За ней ведь открытый мир.
Почему оплётка не ловит на себя излучение и не доставляет в приёмник? Она заземлена и всё ею пойманное идёт в землю? Чё-то я не вижу заземления на аккумуляторном LTE-модеме, который лежит на столе ни к чему больше не подключенный, кроме антенны по коаксиалу, а антенна стоит на пластиковой подставке и тоже больше ни к чему не подключена. Нет никакой земли. Всё пойманное оплёткой должно прилететь в приёмник.
Если жила внутри кабеля меняет вокруг себя электромагнитное поле, то получается оплётка всё это ловит и не даёт излучать во внешнее пространство. Ок. Но зачем. Жалко что-ли поизлучать? Оно всё равно излучилось - какая разница оплётка это поймало или ничто не поймало.
Может слишком поверхностно посмотрел, но там статья.
В которой "коаксиальность" не объяснена глубоко физически, а используется как волшебное слово и некое само собой разумеющееся, что как-бы всем понятно - типа "клетка фарадея". Ну все же знают что это, чё глупые вопросы задавать.
Больше экспериментальная-инженерная-практическая, а не пытающаяся что-то фундаментально объяснить.
В последнем абзаце там проклюнулась фундаментальность - "через магнитное поле и через электрическое" помехи проникают.
Ну может я наврал и надо внимательнее читать и фундаментальность там есть и надо просто выкинуть инженерную "воду". Хотелось-бы породить объяснение работы оплётки на самом низком физическом уровне.
Работа клетки фарадея подробно разбирается в школьном учебнике физики. Наверное, тогда лучше начать с него.
Вы все верно говорите, без фундаментальности никуда. А фундамент закладывается где? В школе.
Там так объясняют, что потом полжизни нужно этот бред выкидывать из башки, заменяя упрощенную до не правильности картину мира реальной. По мне лучше вообще знаний не иметь, а получить их on-demand, чем иметь заложенные неправильные.
Например, пока вы не избавитесь от школьного упрощения на грани вранья, что 2*2=4, большая и самая интересная часть современной радио электроники будет недоступна вашему пониманию
Ну, не знаю. У меня с этим никаких проблем нет. Написанное в учебнике никогда не противоречило другим источникам.
упрощения на грани вранья, что 2*2=4,
Опа! Ну-ка, ну-ка, и в чем же состоит вранье что 2×2=4?
Надеюсь вы ненамеренно исказили суть моего утверждения, поэтому отвечу. Человек воспринимает окружающую реальность в 3х измерениях, а учат считать его почему-то в одном. 4 это просто точка на прямой. Даже переход в плоскость (комплексные числа) уже кардинально упрощает понимание математики, физики, химии и.т.д
Само существование этой темы - прямое этому доказательство. Если автор будет развивать эту тему, в следующей же части появится диаграмма Смита и комплексные числа. Стоит с ними освоится, выкинув из головы привычки вбитые школой и все станет просто и понятно в радио вплоть до чего-то вроде beam-forming, где понадобится уже 3е измерение
Проблема именно в том, что бы выкинуть. Детям сломали мозг, вбивая в него “таблицу умножения”, заменив понимание и нативное восприятие 3Д цифр зазубриванием, отключив по большей части “думалку”, сформировав неверные нейронные связи. Ломать их начинают только в вузах, а это слишком поздно, непоправимый вред уже нанесен.
Это все понятно, но разве даже в комплексном исчислении 2х2 не равно 4? В чем здесь "бред" и "вранье"?
вы бы перечитали мое сообщение. Там написано “упрощения на грани вранья”
Так все таки, в чем заключается "упрощение на гране вранья" в утверждении что 2х2=4?
это похоже на спор ради спора. В таком формате общения, по моему опыту, продуктивнее использовать аналогии и мемы
за деревьями леса не видно
умолчание - это тоже вранье
Нет, это похоже на то, что вы брякнули, не подумав, какую то чушь и даже мало-мальски обосновать ее не можете.
Это проблемы вашего восприятия. Я думаю об этом всю свою сознательную жизнь. На этом беседу с вами закончил.
Я думаю об этом всю свою сознательную жизнь.
Видимо, недостаточно) надо было две жизни думать.
Все проще, человек пытается арифметику предназначенную для бытовых нужд (яблоки посчитать и тд) рассматривать с точки зрения математики, науки полной абстракций.
В любом треде о математике или физике находятся такие вот гении всю жизнь посвятившие какой-то своей идее мира. Обычно альтернативной и непонятой официальной наукой.
Человек воспринимает окружающую реальность в 3х измерениях, а учат считать его почему-то в одном. 4 это просто точка на прямой. Даже переход в плоскость (комплексные числа) уже кардинально упрощает понимание математики, физики, химии и.т.д
А вы это про что вообще? Никогда про такое не думал и не встречал такую концепцию. Спрашиваю с позиции неуча.
Я про то, что точные науки проще понимать оперируя векторами. Сейчас все обучение построено на постепенном переходе от 1Д (младшие классы) к nD (физики теоретики еще не определились с кол-вом измерений). Я про то, что если считать сразу в 3Д (родном для мозга любого человека) все становится проще.
Некоторые люди имеют врожденную способность считать в 3Д, многих этому можно научить. Напрмиер мгновенный счет огромных чисел, или запоминание последовательностей из сотен чисел происходит через “визуализацию” в мозгу.
Я вообще бинарный человек, с трудом различаю лица, т.е. визуализация это не мое. Но если бы я изучал физику (электронику и прочие производные) и математику, сразу оперируя счетом хотя бы на плоскости, посредством бумажек или экрана, сэкономил бы кучу времени на понимание базовых вещей.
Если правильно учить, может и не пришлось бы делить людей на технарей и гумманитариев. Я спросил у дочки - сколько ей понадобилось времени, что бы понять физический смысл звука, нот, гармоник в музыкальной школе. Ответ - примерно год!
Если оплетка это земля, то ток по центральной жиле течет относительно земли. Поэтому оплетка это земля, в отличие от двухпроводных симметричных линий.
Ловит и отправляет на землю прибора, а не на (недоступную физически) настоящую землю. В результате полезный сигнал в центральной жиле все равно изменяется относительно земли, только это земля прибора.
Обычно жалко. Обычно задача кабеля - передать электромагнитную энергию с наименьшими возможными потерями, включая избежание потерь на излучение. А еще, где есть "протечка" полезного сигнала наружу, там же пролезет и помеха, но уже вовнутрь, смешавшись с полезным сигналом. Однако, существуют специальные излучающие кабели, которые находят применение, например, в сотовой связи в тоннелях метро.
Но земли в моей схеме нет. На этом понимание про "землю" ломается. Ну то есть никакой земли нигде и правда нет, даже в форме некой большой массы-корпуса. И что в этой схеме новичку должно давать упоминание некой земли тоже не ясно, земля же чёрная и ток не проводит, когда сухая. Мокрая земля вы имели ввиду или чо. И зачем вам земля, возьмите кубик меди 20 кг лучше скажет он)
У прибора тоже нет земли. Есть минус и плюс батареи, корпус пластиковый.
Так волна уже излучилась жилой. "Не жалко", потому что в любом случае жила это излучит. Получается, её тут же поймала оплётка. А когда поймала, почему не переизлучила далее? Она же тоже проводник - прям такой же медный как и жила. Обе - цилиндр, но жила заполнена внутри медью, а оплётка нет. По цилиндру из меди как-то по другому токи текут, нежели по "заполненному" цилиндру? Скин эффект тем более одинаковый - оба считай цилиндры на ВЧ. Оплётка - проводник в форме цилиндра - чем она отличается от медного более тонкого цилиндра, заполненного медью (провод)? А когда оплётка поймала излучённое жилой под ней, то как оплётка это пойманное "вернула в систему" таким образом, что потерь не произошло?
Короче вопросов больше чем ответов. Это больше не вам вопросы, а вообще, в том числе себе.
Земля, минус, ноль это просто дурацкие термины обозначающие низкий потенциал. Течь ток заставляет напряжение - суть разница потенциалов. В электрике столбы и заборы заземляют штырями в землю, что бы уровнять их потенциал с землёй. Молния бьёт туда где высокий потенциал, а не низкий. Отсюда это слово перенесли зачем-то в электронику.
Так ведь в нашем случае нет никакого низкого потенциала. Потенциалы между экраном коаксиала и жилой меняются постоянно местами с высокой частотой. Она ведь запитана постоянно тупо от источника переменного напряжения. Этим источником может быть приёмная антенна (диполь, например) или генератор высокой частоты ("радиопередатчик" в народе).
Так ведь в нашем случае нам важна только разность потенциалов. Фактически сигнал будет колебаться вокруг некоей средней точки, меняя относительно нее знак. Если говорить о пассивных антенно-фидерных системах, колебаться будет вокруг условного нуля, определяемым источником питания. От розетки это будет “рабочий ноль” Активные системы смещают эту среднюю точку.
Знаете ли вы, что ток течёт не по проводникам, а рядом с ними? Суть коаксиала в соосности, его конструкции, такой, что вся мощность быстро меняющихся потенциалов сосредоточена в средней изоляции, а не растекается во вне кабеля, где терялась бы
И по проводам тоже. Я бы даже сказал, что только по проводам. Но ближе к поверхности. Называется это скин-эффект. Глубина проникновения зависит от частоты. Конечно изолятор тоже токопроводен, но только для переменного тока. Поэтому в нем ток тоже течет, заряжая и разряжая изолятор. И все поля концентрируются в изоляторе. Так что слишком упрощенные утверждения вводят в заблуждение
Вам просто нужно отвязаться от движения тока, ток колеблится локально в проводнике, энергия передается полем. Ток зарядки для вашего мобильного телефона не способен в первом приближении передать электроны от розетки к блоку питания. Энергия всегда в поле.Про Вектор Пойнтинга рекомендую почитать. Чем выше частота тем больше поля в диэлектрике. Поэтому волновое сопротивление зависит полностью от габаритов провода иматериала диэлектрика, чем от длины и материала.
Основная формула выглядит так:
Или через десятичный логарифм (более привычный вариант в отечественной литературе):
А зачем тогда электрики для большого тока толстые провода делают?
Нет бы как в нормальном (ну потолще дюйма который) коаксиале пустотелую трубку вместо жилы на 90 мм2 пустить... Они зачем-то полностью сплошные жилы используют...
Если делать центральную жилу в виде трубы, то количества тепла которое на поверхнолсти этой трубы от ВЧ сигнала не будет успевать отводиться, а это значит что тепловой дрейф будет влиять на сигнал, так вместе с тем вырастет и пассивное сопротивление, что тоже будет усложнять передачу. Следующей причиной будет существенная зависимость от геометрических размеров, при сгибании труба сожмется и создаст участок затухания.без возможности востановления участка кабеля, с цельной жилой так не происходит.
А электрики используют коаксиальный кабель?
А электрики используют коаксиальный кабель?
Электрики-монтажники на стройке - бывает. Но вы, наверное, не о том спрашивали?
Я пытаюсь понять где толстый (по разным источникам дюйм+, 10ки сантиметров, 90мм2 жила) коаксиал используется для ВЧ. Кажется путают назначение кабелей или кабель с жилами, но пока никто в этом не признался.
Буквально @aMster1 выше говорит про силовые кабеля (Т.е. 50Гц) и упоминает коаксиал с 90 мм2 трубкой для сравнения
Ему отвечает @schneider_v но про ВЧ
Коаксиал толстеет там, где повышаются токи. Даже если в кабеле переменное напряжение на частоте 2.4 мегагерц, ток по этому кабелю всё равно течёт, просто переменный. Если вам нужно этой энергией запитать антенну от киловаттного передатчика, то тонкими конструкциями обойтись не получится - они погорят.
ну промка, понятно. особенно внутри какогонить шкафа, тут вопросов нет
Еще коаксиал толстеет там, где требуется минимизировать потери. Сотовая связь, наверное, главный потребитель кабеля 1/2", 7/8", 1-1/4" и ему подобного гибкого (звучит как насмешка на первый взгляд, но он реально гибкий для своего габарита, в отличие от жестких коаксиалов), хотя мощности там от силы пара десятков ватт. И разъемы 7-16 под стать кабелю, пусть никаких десятков киловатт через них не проходит.
Так как проводники находятся на одной оси (ко-аксиально), их магнитные поля за пределами кабеля математически вычитаются. Они взаимно уничтожают друг друга.
Экранирование без земли: Даже если модем висит в воздухе, оплетка работает как клетка Фарадея. Внешняя помеха наводит токи на внешней поверхности оплетки. Благодаря «скин-эффекту» на высоких частотах, эти токи не проникают на внутреннюю сторону оплетки и не смешиваются с полезным сигналом. 3.Кабель — это анти-антенна. Его задача — быть «трубой», а не «поливалкой». Энергия излучателя уже ограничена и приемнику нужно передать по максимуму.Если кабель бы из свей щедрости фонил, то энергия приемнику сильно ослабевшая доходила бы. Закон сохранения энергии. Ослабевший сигнал потом еще и усилять надо…
Хорошо, но это звучит так, что и жила и оплётка что-то излучили в противофазе (потратив энергию), эти волны математически вычлись и никуда не улетели. Но и жила и оплётка на излучение энергию потратили.
"Работает как клетка фарадея" вносит только путаницу в объяснение - никакой нормальный человек не в курсе как там работает клетка фарадея и кто этот фарадей. А гавное, почему она так работает. Даже те, кто слышал про клетку фарадея - понятия не имеют, почему она работает именно так, как все вокруг говорят. Вот упал фронт волны на клетку - клетка почему его весь пожрала без остатка, что помешало ему за клетку-то пролететь физически)
2.Квак, как. Сам же писал про электроны которые надо двигать и поле, которое надо заряжать. Ну так фокус как раз в том, что волна в клетку физически и не залетает - её там встречают электроны. В металле куча свободных электронов, и когда на него падает фронт волны с её электрическим полем, электроны эту волну моментально чувствуют и начинают под неё двигаться. Двигаются ровно так, чтобы своим движением создать собственное поле - противоположное падающему.
Ровно так же как и с пунктом два : те же самые колеблющиеся электроны сами излучают волну обратно - и получается отражение. То есть никто энергию не "пожирает", она либо отскакивает назад, либо чуть-чуть греет проводник (если он не идеальный).
Вы неправильно понимаете понятие противофаза. Это характеристика применяется к двум сигналам, а это 3 провода а не 2. У двух проводов есть только разность потенциалов.
Вычлись -- это не значит, их энергия пропала. Энергия никуда не пропадает. Либо в тепло перейдет, либо перераспределится. Так вот, когда два поля где-то вычитаются, всегда где-то еще они складываются. Так что это значит, что в данной точке поля нет и все поле оказалось сосредоточено вместо этого там, где поля сложились -- то есть внутри кабеля.
Клетка Фарадея действует на простом принципе электростатики: все точки проводника имеют один и тот же потенциал. Если мы зафиксируем этот потенциал, соединив клетку с условной землей, электрические поля внутри и снаружи станут абсолютно независимыми друг от друга, их силовые линии будут заканчиваться на проводящей оболочке, как заканчиваются на любом другом заряде. В частности, если внутри замкнутой оболочки не будет никаких зарядов, электрическое поле внутри нее будет равно нулю, независимо от того, какие поля будут снаружи. Это и есть эффект экранирования.
Внутрь клетки Фарадея может проникать магнитная составляющая электромагнитного излучения. Но сплошная проводящая оболочка и его экранирует, хоть и частично. Происходит это за счет того, что в оболочке наводится ток, создающий собственное магнитное поле. Это поле ослабляет поле внутри оболочки. Чем оболочка толще, тем меньше ее сопротивление для этого тока, тем больше он по величине и компенсация поля полнее.
Так, вот это уже очень интересный коммент и я его перечитаю внимательнее.
А с вашей колокольни понимания процессов можно ли как-то оценить адекватонсть моей подачи собственно вопроса про волновое сопротивление? Я имею ввиду ту часть, где я пытался завязаться на закон ома и дать объяснение, почему это волновое сопротивление меряют таки в омах?
Именно в этом и заключается принцип действия, энергия излучилась и сосредоточилась в диэлектрике. Или магнитная индукция вокруг проводника зависит от суммарного тока, охваченного воображаемым контуром.
Представьте, что мы мысленно рисуем круг вокруг всего кабеля:
Внутри этого круга находятся оба проводника.
Суммарный ток внутри круга равен:
Поскольку общий ток равен нулю, то и магнитное поле за пределами этого круга (снаружи кабеля) равно нулю.
Без магнитного поля не будет электромагнитного излучения.
По второму пункту клетка фарадея понятие из основный, поэтому его знать и понимать нужно. Это не магия, это выравнивание потенциала, наведенный ток в виде излучения отразится на ней в виде тепла и вибрации, приложенный потенциал просто растечется по всей поверхности, а ток как известно течет изза разности потенциалов.
Если центральный проводник сместится от центра (станет не соосным), симметрия нарушится:
Расстояние от центральной жилы до разных участков экрана станет разным.
Поля перестанут полностью вычитаться в пространстве.
Кабель начнет излучать часть энергии и принимать внешние помехи.
1) Ток всегда (кроме очень специфических случаев) ходит по замкнутым контурам. Если заряд идет по проводу из источника в приемник, он не может там накапливаться, ему надо вернуться обратно. Вот он и возвращается через экран. Возвратный ток, точно так же, как и любой другой ток, создает магнитное поле. И от тока в жиле магнитное поле. Ток в жиле и ток в экране одинаковы по силе (по сути это один и тот же ток), но противоположны по направлению. Снаружи они создают одинаковое по силе, но противоположное по направлению магнитное поле. Эти два поля взаимовычитаются, и от них не остается ничего.
2) Это и в обратную сторону работает. Магнитное поле может создать ток только в контуре, имеющем ненулевую площадь. С точки зрения внешнего магнитного поля, когда провод и экран строго соосны, контур тока нулевой. Но это в большей степени касается НЧ помех. Для СВЧ помех всё несколько сложнее - они не могут проникнуть внутрь экрана (да и внутрь любого проводника) на глубину больше толщины скин-слоя для данной частоты. На сотнях мегагерц толщина скин-слоя гораздо меньше толщины фольги или оплетки, поэтому все помехи остаются в наружном слое оплётки и стекают на входной разъем.
РЧ вход устройства видит напряжение на жиле относительно нулевого проводника устройства. Не относительно заземления (лом, закопанный в землю, и электрически подключенный к контактам заземления в розетке), а относительно нулевого проводника (тоже называют землей, может быть не стоило так называть, чтобы не было путаницы) устройства, к которому и подключен экран кабеля. Он просто не видит, что там происходит на внешней поверхности экрана, потому что оно всё стекает на нулевой проводник и до входа не доходит.
3) Бесконтрольные электромагнитные излучения для одних устройств - помехи для других. Излучать помехи куда попало - со всех сторон плохая идея. Это проблема даже внутри одного устройства: какая-то часть этого устройства может быть источником помех для других чувствительных узлов этого же устройства. Поэтому есть целый ряд мер по обеспечению электромагнитной совместимости, и есть сертификация на электромагнитную совместимость. Ни одно устройство не должно мешать другим устройствам и не должно само быть чувствительно к помехам.
Спасибо за коммент, из них я собираю материал для будущих подобных статей. Дальнейшее не критика, а попытка поставить себя на место читателя, который не профессор.
Да, этот механизм понятен. Но он не отвечает на вопрос о том, почему коаксиальный кабель хорош хоть чем-нибудь, кроме "скрыть от всех факт наличия сигнала в этом месте". Жила излучила, экран излучил, оба скомпенсировали друг друга и наблюдатель не заметил. Но энергию-то оба потратили. Или она как-то в них вернулась?
Вот это отличный пункт, спасибо. Особенно про СВЧ.
Ну это не совсем по теме, но да я помню железные переборки в старых советских рация-подобных девайсах. Ещё помню как один мужик рассказывал как они моделируют излучение мобильного телефона с учётом всех элементов его конструкции и считают сколько дойдёт до антенны на крыше, а сколько вредно самопоглотится и надо поменять конструкцию...
Приемник должен получить сигнал от антенны, а не наведенный шум из среды, пойманный кабелем. Вот описанная суть клетки Фарадея, коим являетя коаксиальный кабель, и определяет необходимость его применения. Соедини антенну телефонной лапшой и сигнал невозможно будет выделить из шума на ВЧ.
Жила излучила, экран излучил, оба скомпенсировали друг друга и наблюдатель не заметил. Но энергию-то оба потратили. Или она как-то в них вернулась?
Тут сразу два момента:
Жила и экран не «излучают» поля, тратя на это энергию. Возьмите постоянный магнит - если он «излучает» магнитное поле, то откуда он берет на это энергию?
То же самое для электретов и электрического поля.
Вообще, постоянные поля не требуют расхода энергии на свою поддержку. Включенный электромагнит (в устоявшемся режиме) расходует энергию только на нагрев обмотки.
Грубо говоря, потери энергии появляются только когда поле изменяется и только если в этом поле присутствует вещество способное как-то «сопротивляться» этим изменениям (вихревые токи и нагрев от них, потери на перемагничевание и также нагрев или всякие другие эффекты).
Т.е. об «излучении» с потерей энергии можно говорить только при изменении полей.
Второй момент:
Коаксиальный кабель устроен так, что вне его магнитные поля его проводников компенсируют друг друга, компенсируются также и их электрические поля. Для статических полей (постоянного тока) это достаточно очевидно при рассмотрении устройства кабеля.
При изменении тока в коаксиальном кабеле поля наводимые его проводниками также компенсируются снаружи кабеля в каждый момент времени, т.е. внешнее его поле не изменяется (всегда равно нулю). Поэтому он и не «излучает» ни полей ни энергии, все потери энергии происходят только внутри него.
Т.е. не так чтобы проводники «излучали», а потом поля компенсировались, а сразу - проводники просто не «излучают» за пределы оплетки.
Потому что суммарный ток, текущий в оплетке и в жиле, равен нулю, а оси проводников, а значит, и магнитные поля, создаваемые токами, равны между собой и противоположны по направлению в каждой точке поля. Получаем снаружи нуль магнитного поля. А нуль электрического поля вытекает из эквипотенциальности оплетки -- ее-то мы заземлили. Если же где-то мы нарушили эту эквипотенциальность -- то по оплетке снаружи идет ток и оплетка излучает. Да, так бывает -- поэтому и вешают на кабель ферриты, поэтому используют при соединении симметричной антенны с несимметричным кабелем так называемый балун -- чтобы так не было.
Земля есть. Эта земля -- это не физическая земля (в горшке с кактусом), это земля, относительно которой передатчик модема генерирует потенциал, идущий в кабель. И соответственно, приемник, вход которого измеряет сигнал относительно той же "локальной" земли. Соответственно, приемнику пофиг на то, что есть между входом и землей в горшке с кактусом, если между входом и его локальной землей ничего нет. Так что
помеха, наводимая на оплетку снаружи при правильно согласованной антенне, на вход приемника не попадает. И наоборот.
.
Вопрос не в лучше или хуже, а чем они отличаются.
Коаксиальный кабель несимметричен. Его центральная жила это проводник сигнала, изменяющегося относительно земли, в которую он завернут, чем достигается изоляция (в т.ч. защита от помех) сигнала внутри кабеля от внешнего мира. Значительная часть аппаратуры, генерирующей и принимающей сигналы, также несимметрична. Поэтому коаксиальный кабель в такой аппаратуре применяется наиболее широко.
Двухпроводная линия симметрична, сигналы в ней всегда противофазны, что очень удобно для борьбы с синфазной помехой. Соответственно, требуется либо переход с несимметричной системы в симметричную (балун), либо аппаратура, изначально рассчитанная на симметричный сигнал, например аппаратура локальных вычислительных сетей.
В электротехнике нет никакого "сигнала". Есть разницы потенциалов, токи, магнитные поля. Что такое "проводник сигнала" понять невозможно. Далее всё ломается.
Изоляция сигнала в проводе от внешнего мира, потому что провод завёрнут в землю. Звучит маркетологически волшебно, но понять как это работает невозможно.
В коаксиальном кабеле сигналы тоже противофазны. Вы не поверите, но когда радиопередатчик работает на коаксиальный кабель, то выход радиопередатчика до подключения в него коаксиального кабеля - всего-лишь генератор переменного напряжения высокой частоты.
Это я не вас критикую, это я себе вопросы задаю, в том числе показываю почему нельзя просто так взять и объяснить. Рассуждения про симметричные и несимметричные линии для новичка будут вообще убийственны - как же коаксиальный кабель несимметричен, если у него тоже два провода (оплётка и проводок внутри) и геометрически он симметричен со всех сторон вообще)
Есть разницы потенциалов
Между чем? В симметричной линии имеется разница потенциалов между проводниками симметричной линии, но вот относительно земли ситуация немного отличается, как минимум при усреднении. Тогда как в коаксиальном кабеле разность потенциалов наличествует строго относительно земли.
Звучит маркетологически волшебно, но понять как это работает невозможно.
А что там понимать? У коаксиального кабеля 3 (три) проводника. Сигнал проходит между двумя, которые не равны между собой (не симметричны) в контексте отношения к земле, а третий наиболее часто используется для таких полезных целей как токи common mode - простите, не знаю русскоязычного термина.
Вы не поверите
Как раз наоборот, это именно вопрос веры и черной магии СВЧ - наука тут уже совершенно бессильна. Ну вот сами подумайте, зачем электромагнитной энергии, которой так прельстиво распространяться в кондуктивном по своей природе проводнике, выходить во враждебную ей диэлектрическую среду?
Это я не вас критикую, это я себе вопросы задаю, в том числе показываю почему нельзя просто так взять и объяснить.
Я тут на вашей стороне, но мало чем могу помочь: я часто и много взаимодействую с гуманитариями - не идиотами, а теми, кто не получил технического образования и не имеет некоей минимальной базы знаний, от которых можно отталкиваться в техническом же диалоге. И проблема, которую я пытаюсь решить - это как объяснить настолько упрощенно, чтобы было понятно, но не настолько вульгаризовано, что уже искажается суть и объяснение становится вредным. Пока решения не нашел, продолжаю поиски.
как же коаксиальный кабель несимметричен, если у него тоже два провода (оплётка и проводок внутри)
Три. У него три проводника. Вот на этом месте иногда возникают трудности. Но если их преодолеть, то дальше становится легче. Если нет, то может вашей вины в непонимании тоже нет?
Про разницу потенциалов - она между жилой и оплёткой. Про землю - говорить про некую "землю" в статьях для новичков очень плохо и тяжело, они никак не поймут где там земли насыпали и что имеется ввиду. Масса что-ли какая-то? Так приборчик заметно меньше ржавого Жигуля, у него массу никак не найти и в розетку не включет. Допустим крохотная платка с bluetooth-передатчиком, которую дыханием сдувает. Про землю надо отдельно ещё пояснять долго.
Сложно про три проводника. Два же. Жила и оплётка. Дальше про сигнал, который между ними проходит - вошлебство тут начинается, требует разжовывания сильного.
Интересный поинт про кондуктивный проводник, тут мне надо подумать, спасибо.
Я тоже хочу находить объяснения, которые даже в мелочах бы не противоречили физике, но давали ясную картинку.
Про три проводника я опять не понял!
Из-за скин-эффекта оплетка представляет из себя два отдельных и независимых проводника - внутренний, окружающий центральную жилу, и наружный.
хочу находить объяснения, которые даже в мелочах бы не противоречили физике, но давали ясную картинку.
Просто уточняю, что скорее всего вы имели в виду классическую институтскую физику? Я не придираюсь, просто очерчиваю границы применяемых понятий.
Вектор Пойнтинга дает вполне удобные и полезные абстракции-упрощения для применения относительно темы. Есть удобные программы-симуляторы, где вы буквально можете набросать параметры своего кабеля и виртуально увидеть все эти поля.
В физике же в общем, в сегодняшней физике, этим занимается квантовая электродинамика (КЭД) и там полей нет, как вы сами указали ниже, а есть обмен виртуальными фотонами. И хотя противоречий там полно, сопротивления она объясняет гораздо лучше.
В электротехнике нет никакого "сигнала". Есть разницы потенциалов, токи, магнитные поля. Что такое "проводник сигнала" понять невозможно. Далее всё ломается.
Если электротехника — это про силу и энергию, то радиотехника — это про информацию и волны.
В электротехнике это экранированный кабеля, в радиотехнике это коаксиальная линия.
Я думаю, есть только напряжение, ток, магнитное поле и скорость света. Хочется базой базы. Сила, энергия, информация, волны - уже абстрактные вторичные понятия. Кстати, вчера слышал, что в квантовой физике слово "сила" вообще не любят, там говорят "взаимодействие") Волна, например, получается просто потому, что скорость света конечна, то есть состояние не может наступить мгновенно и распространяется постепенно и выглядит как волна - в одной точке состояние ещё "низко", а в другой уже стало "высоко", а первое не успело за вторым вот и выглядит ка волна...
я теряю нить ваших рассуждений, волна не получается от того что скорость света конечна.
В коаксиальном кабеле волна — это бегущее возмущение двух полей:
Электрическое поле (E): Оно «пульсирует» между центральной жилой и экраном.
Магнитное поле (H): Оно «закручивается» кольцами вокруг центральной жилы.
Эти поля неразрывно связаны. Когда одно меняется, оно порождает другое. Этот «прыжок» энергии от одноо поля к другому и заставляет волну двигаться вперед.
А меня интересует почти такой же вопрос - вот есть 10 метровый аудио кабель от микшерного пульта до колонок с xlr разъёмами на концах. Чем он лучше обычного многожильного кабеля типа ПВС?
Ps
Про балансное и небалансное соединение знаю - ПВС можно взять на 3 жилы и тоже распаять на балансное соединение.
Аудио кабель, что в наличии, не экранированный.
Вопрос интересует с научной точки зрения, но также дело и в разнице цен
вот есть 10 метровый аудио кабель от микшерного пульта до колонок с xlr разъёмами на концах. Чем он лучше обычного многожильного кабеля типа ПВС?
Аудио кабель, что в наличии, не экранированный.
Неэкранированный "аудиокабель" ничем не лучше ПВС. Минимум для симметричного аудиокабеля - это два провода в фольге. Максимум, для хороших микрофонных кабелей - четыре скрученных особым образом провода в оплетке.
Чем он лучше обычного многожильного кабеля типа ПВС?
Вопрос интересует с научной точки зрения
У микрофонного кабеля сигнал распространяется между двумя проводниками, симметричными между собой и оба в сборе относительно земли, а оплетка - в первую очередь электромагнитный экран от помех, и лишь во вторую соединение корпусов устройств, что в некоторых случаях парадоксально вредно. Но удивительное открытие британских ученых - переключатель с нехитрым названием ground lift, позволяет бороться с проблемой. У ПВС сигнал распространяется между двумя проводниками из трех с сомнительной симметрией, но третий неэффективен в качестве электромагнитного экрана. А так да, разницы немного.
Одна из трех жил неэкранированного кабеля с xlr разьемами всё равно будет выполнять роль экрана. В отличие от оплетки, менее эффективного. В неэкранированном аудиокабеле жилы могут быть скручены, а в ПВС они идут параллельно друг дружке. Это чуть-чуть улучшит помехозащищенность.
На более высокую стоимость аудиокабеля по сравнению с ПВС, влияют конструктивные аспекты: у аудио в каждом проводе много тонких жилок, а у ПВС они толще, и их меньше. Это обеспечивает износостойкость на изгиб, и делает аудиокабель более податливым. В аудиокабеле может применяться изоляция из более дорогого материала. Наценка за бренд. Ну и объемы выпуска не такие большие как ПВС, это тоже увеличивает ценник за единицу продукции.
Двухпроводная симметричная линия используется в радиотехнике на сравнительно низких частотах, КВ диапазон и ниже. В отличие от коаксиала, она подвержена влиянию внешних проводящих предметов. Поэтому двухпроводку нельзя тянуть вплотную к металлической мачте, или ж/б стене. А коаксиал можно без проблем крепить к мачте, вводить через отверстие в железобетонное здание или в металлический ангар. Ведь у него электромагнитное поле сосредоточено внутри, между центральной жилой и оплеткой. Коаксиал несимметричный, поэтому для согласования с симметричной антенной требуется специальное согласующее устройство. А двухпроводка симметричная. На частотах выше КВ у двухпроводки начинаются существенные потери, а коаксиал без проблем работает на ГГц. Двухпроводка лучше работает на огромных мощностях (сотни кВт) ДВ диапазона и ниже по частоте, там она дешевле и надежнее коаксиала. В общем у каждого типа линий передачи есть свои плюсы и минусы, в соответствии с которыми применяется то или другое. В повседневной практике коаксиал более распространен из-за неприхотливости и универсальности.
Двухпроводная симметричная линия используется в радиотехнике на сравнительно низких частотах, КВ диапазон и ниже.
Позвольте с вами не согласится.
Во первых, антенны бытовых УКВ приёмников (в виде катушки) с подключением по симметричной линии используются повсеместно. Прямо сейчас. Если вы глянете на какой-нибудь тюнер, то там может быть разъём для коксиала, но обязательно будут две клеммы для симметричной линии.
Во-вторых, симметричная линия широко применялась в телевидении для подключения приёмных антенн метрового (в основном) диапазона. Собственно говоря, полуволновой вибратор (и иже с ним) подключается к симметричной линии напрямую, без всяких согласующих устройств. Что их резко удешевляет\упрощает.
Во первых, антенны бытовых УКВ приёмников (в виде катушки) с подключением по симметричной линии используются повсеместно. Прямо сейчас. Если вы глянете на какой-нибудь тюнер, то там может быть разъём для коксиала, но обязательно будут две клеммы для симметричной линии.
Обычно коаксиальный разъем для антенну УКВ FM радиовещания, а клеммы - для средних волн. А вот двухпроводной симметричный фидер для все той же антенны УКВ FM - это распространенный вариант нормы. Но только включается он через балун.
А в телефонном тоже не просто два рядом — там витая пара. Это похитрее вещь. Там как бы поле в соседнем кабеле наводится. По этому поводу можете про телеграфное уравнение поглядеть.
Инженеры-практики трактуют волновое сопротивление коаксиала гораздо проще. Они измеряют (а то и прикидывают на глазок) внутренний диаметр оплётки и наружный диаметр центральной жилы. Если соотношение этих диаметров - порядка 3, то кабель имеет волновое сопротивление около 50 Ом. Если это соотношение около 5...6, то 75 Ом. Остальные значения волновых сопротивлений коаксиалов встречаются гораздо реже и потому никого на практике не интересуют.
Трактовка-то где? Тут только определение/оценка (логарифм отношения там, если что)
О господи, ну хорошо, вот вам трактовка: волновое сопротивление круглого коакса определяется только соотношением диаметров проводящей оболочки и центральной жилы. Достаточно? Или рассусолить ещё на абзац?
А можно, пожалуйста, на русский перевести ваше понимание слова "трактовка"? Что-то мне от вашей "трактовки" суть явления не становится понятнее. Какие-то голые цифры без сути и малейшего объяснения явления.
не совсем. там еще диэлектрическая постоянная изолятора участвует. Воздух, полиэтилен, вспененный пэ, фторопласт. Но в принципе Вы правы.
Инженеры-практики трактуют волновое сопротивление коаксиала гораздо проще.
Инженерная трактовка сопротивления
Справедливости ради, на картинке LC контуров не хватает черточки между катушками верхнего и нижнего звена, обозначающей потокосцепление. Эдакий синфазный дроссель. У коаксиала это особенно хорошо выражено.
В целом я правильно понимаю? В кабеле все работает в виде конденсатора и индуктивности. В первую очередь подключив к источнику питания кабель, то электронам с уже существующими электрическими полями (электроны же не могут существовать без электрических полей) подается новая сила, то есть совершается большая работа над перемещением заряда, раз заряд бежит, значит создается магнитное поле. Но заряд не может бежать с постоянной скоростью, он бежит то медленно то быстро, сталкиваясь, допустим, с другими электронами, тогда вокруг этого самого электрона меняется магнитное поле. Само по себе индуктивность - это способ накопления магнитной энергии, и вот, электрон, создавая магнитное поле его накапливает. Как только электрон замедляется или наоборот ускоряется, то заранее запасенная энергия магнитного поля должна ускорить или замедлить этот самый электрон. Но! Раз меняется магнитное поле (оно же отдает энергию электрону что бы он ускорился или замедлился), значит по Максвеллу, вокруг изменяющегося магнитного поля также создается переменное электрическое поле. И вот, в момент создания все новых и новых полей происходит микросмещение, с помощью которого в принципе энергия и передается. Я так понимаю, что в интернете, волновое сопротивление - это отношение напряжения к току, который бежит по всей длине кабеля. И тут самый прикол, что ток сам по себе также зависит и от магнитного поля и от электрического, а они в свою очередь по ранее описанному процессу обмениваются энергией. Но это все в микроскопическом мире и объясняет почему скорость передачи сигнала в кабеле будет меньше чем скорость света в ваакуме - электрону необходимо создать магнитное поле вокруг себя. А в кабеле там работает все по тому же принципу - конденсатор (экран - диэлектрик - жила), и оплетка (которая ограничивает распространение магнитного поля, что бы она не мешала другим кабелям). В итоге просто между ними происходит лишь передача энергии, сам процесс работает по правилу Ленца, переменному току и току смещения.
Коаксиальный кабель часто воспринимают как обычный провод: есть центральная жила, есть экран, и по ним передаётся сигнал. Однако такое представление работает только на низких частотах. По мере их роста кабель начинает вести себя как линия передачи, внутри которой распространяется электромагнитная волна. В этом режиме ключевым параметром становится не привычное сопротивление проводника, а так называемое волновое сопротивление.
Волновое сопротивление (Z₀) — это характеристика линии, определяющая соотношение напряжения и тока в распространяющейся волне. Важно, что это не активное сопротивление и не мера потерь: даже идеальный кабель без потерь всё равно имел бы своё значение Z₀. На практике чаще всего используются кабели на 50 Ом и 75 Ом — эти значения закрепились как стандарты в радиотехнике и видеосистемах соответственно.
В общем виде волновое сопротивление связано с распределёнными параметрами линии — индуктивностью и ёмкостью на единицу длины:
Z₀ = √(L / C)
Однако для коаксиального кабеля гораздо полезнее рассматривать его через геометрию, потому что именно она полностью определяет эти параметры. Если выразить волновое сопротивление через размеры и свойства материала, получится более наглядная формула:
Z₀ = (60 / √εr) · ln(D / d)
Здесь d — диаметр центральной жилы, D — внутренний диаметр экрана, а εr — диэлектрическая проницаемость изоляции. Эта запись напрямую показывает, что волновое сопротивление определяется тем, как устроено пространство между проводниками.
Ключевой момент заключается в том, что сигнал в коаксиальном кабеле передаётся не «по меди», а в виде электромагнитной волны, существующей между центральной жилой и экраном. Металл в данном случае лишь задаёт границы, внутри которых распространяется поле. Когда источник подаёт напряжение, между проводниками возникает электрическое поле, а ток создаёт магнитное поле. Эти два поля связаны и вместе образуют волну, которая движется вдоль кабеля, перенося энергию. Именно поэтому можно сказать, что энергия передаётся в диэлектрике, а не внутри проводника.
Из геометрической формулы легко увидеть физический смысл происходящего. Если увеличить диаметр центральной жилы, поле как бы «сжимается», и волновое сопротивление уменьшается. Если увеличить расстояние до экрана, поле, наоборот, «растягивается», и Z₀ растёт. Влияние диэлектрика проявляется в том, что более высокая диэлектрическая проницаемость сильнее связывает поле, уменьшая волновое сопротивление. Таким образом, Z₀ можно рассматривать как параметр, описывающий геометрию и свойства среды, в которой распространяется волна.
Практическое значение этого становится особенно заметным, когда речь заходит о согласовании. Если на конце кабеля подключена нагрузка с другим сопротивлением, часть волны отражается обратно. Это приводит к появлению стоячих волн, дополнительным потерям и искажению сигнала. На низких частотах этим иногда можно пренебречь, но с ростом частоты эффект становится критическим, поэтому в реальных системах стараются обеспечить одинаковое сопротивление у источника, кабеля и нагрузки.
С увеличением частоты проявляются и другие эффекты. Ток начинает течь только по поверхности проводника (поверхностный эффект), из-за чего растут потери. Одновременно диэлектрик начинает поглощать часть энергии поля, превращая её в тепло. В результате сигнал затухает, причём тем быстрее, чем выше частота и длиннее кабель. Дополнительно возрастает чувствительность к любым неоднородностям: даже небольшие изменения геометрии начинают заметно влиять на распространение волны.
Даже скорость распространения сигнала определяется не проводником, а диэлектриком. Она всегда меньше скорости света и рассчитывается по формуле:
v = c / √εr
В реальных кабелях это обычно составляет от примерно двух третей до почти девяти десятых скорости света, в зависимости от материала изоляции. Этот фактор становится важным при работе с длинными линиями и в измерительной технике.
Стандартные значения 50 Ом и 75 Ом появились как результат инженерных компромиссов. Кабель с волновым сопротивлением около 75 Ом обеспечивает минимальные потери сигнала, поэтому его используют там, где важна точность передачи информации, например в телевидении. Значение 50 Ом оказалось оптимальным балансом между потерями и возможностью передавать мощность, поэтому оно стало основным в радиотехнике.
Поскольку волновое сопротивление напрямую связано с геометрией, любые нарушения конструкции кабеля приводят к ухудшению работы. Перегибы, некачественные разъёмы или повреждение диэлектрика локально изменяют отношение размеров, а значит и Z₀, вызывая отражения сигнала. В результате даже хороший кабель может работать плохо, если нарушена его структура.
В итоге коаксиальный кабель следует рассматривать не как простой провод, а как среду распространения электромагнитной волны. Его свойства определяются геометрией и материалами, а понимание волнового сопротивления позволяет правильно проектировать и использовать системы, работающие с высокочастотными сигналами.
Ключевой момент заключается в том, что сигнал в коаксиальном кабеле передаётся не «по меди», а в виде электромагнитной волны, существующей между центральной жилой и экраном.
.....
Ток начинает течь только по поверхности проводника (поверхностный эффект), из-за чего растут потери.
Вы сами поняли, что сказали? Я -нет. Если не «по меди», то зачем тогда кабели в сантиметры, если не десятки, диаметром? С очень толстыми проводниками.
В результате сигнал затухает, причём тем быстрее, чем выше частота и длиннее кабель.
А меня в детстве учили, что затухание зависит, в первую очередь, от диаметра кабеля.
И давайте уже наконец скажем, что коаксиальный кабель ( как и витая пара) - это волновод. Гибкий. Который меняют (с сожалением) на жёсткий, трубчато-коробчатый, там, где коаксиал не справляется. И поскольку это волновод, то существует проблема согласования нагрузки. Чтобы с одной стороны, хоть что-то в кабель загнать. А с другой - из кабеля получить.
Если не «по меди», то зачем тогда кабели в сантиметры, если не десятки, диаметром? С очень толстыми проводниками.
Ну так чем выше частота, тем больше скин эффект, тем меньше частиц, для передачи тока, выше тепло в участке, выше локальное сопротивление, выше потери. Чем толще кабель, тем больше проводящей площади. Отвод тепла выше. Добротность выше.
От того и затухания меньше, ведь энергию мы тратим не на нагрев, а на передачу волны.
А вы оба все еще в одном контексте находитесь?
Кабель - это сборка, отмотал с катушки, откусил или отпилил.
О каких частотах речь? Бывают кабели для ВЧ с диаметром 10-ки сантиметров?
Или речь идет о силовом кабеле, конструкции его отдельных жил для 50Гц?
Или речь о приемнике типа бывшего Аресибо?
Или об аэродромных радарах?
в последних двух случаях я сомневаюсь что бы кому-то пришло в голову смешивать питание и сигнал в одном кабеле :)
Мы ж в ветке Просто про волновое сопротивление. Значит продолжаем говорить о ВЧ линиях.
Бывают кабели для ВЧ с диаметром 10-ки сантиметров?
Конечно, фидерные устройства бывают и 15 сантиметровые.
Что на счет передачи сетевого напряжения, то не встречал такого да и считаю не целесообразно. Энергия там высока что принимаемый или наведенный сигнал будет выглядить как помеха. Сама проводка фонит знатно, все слышали гул в радиоприемнике или усилителях с открытым входом.
Фундаментальную ошибку вижу в комментариях и спешу обозначить корень проблемы. Одни говорят о экранированном одножильном кабеле, другие о коаксиальной линии. Следует четко провести грань, между ними, тогда вопросов будет меньше. Исходя из заголовка, я предпологаю что автор хотел писать о коаксиальной лини по которой сигнал с антенны идет к приемнику, например, а не о экранировании аудио кабелей для предотвращения помех извне.
Сколько бреда в юных головах... Весьма прискорбно! Читайте классику - там все разжёвано!
P/S и да , забудьте уже Ротхаммеля, очень прошу!
Удачи вам в изучении азов вч! 73!
Я считаю, что все проблемы человека (как вида) - в его языке. Поэтому предлагаю сразу определиться с терминами.Например, если сборку как на картинке
повесить на лунной базе, это будет все ещё заземление или уже залунение? Или это зависит от того, откуда грунт взят?
По другим каналам поступило предложение ввести в обиход новый термин:
если грунт с земли перенести на другую планету, то он формально перестает быть земным (астероиды падающие на землю/луну/итд, становятся ее частью). Тогда формально это будет залунение. Нам нужен более общий термин - запланечивание !!!
если грунт с земли перенести на другую планету,
То проблемы возникнут у носителей отдельных языков. Русского, к примеру. У англоговорящих, в силу лени или предусмотрительности, проблем не будет. Соединение на грунт, оно и на Луне - на грунт.
Соединение на грунт, оно и на Луне - на грунт
Только если грунт смешивался. Картинка не дает ответа на вопрос об источнике содержимого пакетика. Новый термин этот вопрос обходит, но тоже не без косяков.
Луна это ведь не планета а спутник. Так что нужно в моем примере заменить Луну на Марс. Или придется выдумывать новый термин.
Здесь более подробно рассказано про коаксиал, волновое и согласование:
1 часть - https://habr.com/ru/articles/183006/;
2 часть - https://habr.com/ru/articles/183580/.
А можно вопрос? Для подключения ЦАП тоже можно использовать коаксиальный кабель. Как вообще волновое сопротивление влияет на передачу сигнала в ЦАП?
Тут пока обсуждается буква А из вашей аббривиатуры. Влияет именно в этой части
Вы не путаете ЦАП и АЦП?
Если речь про S/PDIF коаксиальный, то там 1В ходит. Его трудно потерять в шуме, чем не подключай.
Для подключения ЦАП тоже можно использовать коаксиальный кабель?
RCA или BNC подходят как нельзя лучше. И они тоже являются коаксиальной линией.
Как вообще волновое сопротивление влияет на передачу сигнала в ЦАП?
Будет влиять, если не согласовать по волновому сопротивлению. Если сопротивления подобраны правильно источник, приемник, кабель будет например 75 om. То сигнал без помех дойдет до приемника ослабнув лишь на добротность кабеля. Если не согласовать сопротивление, то обратная волна будет склидываться с полезным сигналом преводя к его искажению. Ну а искажать то не желательно ибо битовые ошибки будут расти.
По такой линии важно передавать цифру, чтоб гарантированно донести сигнал до приемника. Так мы донесем целостность формы сигнала, а не его амплитуду. Хоть комментарий рядом вам говорит об обратном.
Для звуковой частоты 20 кГц длина волны составляет около 15 км. на таких длинах уже можно учитывать волновые характеристики кабеля, на более низких дистанциях просто учитываем погонные характеристики кабеля, ну и цену соответвенно. Для передачи данных от цап к усилителю тоже подойдет, но есть более гибкие и дешевые альтернативы, для передачи от усилителя к динамику может не выдержать по нагрузочным характеристикам.
Так мы донесем целостность формы сигнала, а не его амплитуду. Хоть комментарий рядом вам говорит об обратном.
Вы приняли во внимание, что комментарий выше относился к конкретному применению (S/PDIF) и был только про шум?Вы приняли во внимание, что на обеих сторонах кабель терминирован по требованию стандарта? Тут я сам исправлюсь - при неподходящем кабеле отражение будет на выходе из передатчика
Вы приняли во внимание, что гораздо важнее именно амплитуда сигнала, чем его форма (Манчестерское коди́рование)?
Я на коментарий отвечал, не говорю, что вы ответили не правильно, просто привели частный случай. Хоть в вопросе не было ни слова о реализации. Что касается вашего комментария, то есть пунктики, с которыми не согласен, но я не достаточно имею своей компетенции в этом вопросе.
Просто "комментарий рядом" был ближе мой, и мне захотелось уточнить несколько моментов для себя
Потом правда пришла светлая мысль уточнить у ИИ и вроде я не сильно ошибся. Обычный медный кабель (типа для света, оценочно 120-200 Ом ) на 5м должен работать, до 10 зависит от наличия импульсных помех рядом, дальше сильно врядлди. В обычной квартире врядли можно его растянуть дальше 8м. Основная проблема отражения и емкость
+ исходя из частоты дискретизации источника 44КHz
Спасибо, @schneider_v @Krey . ЦАП по коаксиалу принимает цифру, прямоугольные импульсы, как я понимаю. В домашних системах от источника стример/компьютер до ЦАП расстояние небольшое. На простеньких ЦАП при подключении по usb бывают проблемы с земляной петлёй - это отдельная тема для обсуждения. А вот коаксиал я не пробовал, и мне стало интересно влияние волнового сопротивления на передачу прямоугольного сигнала. Отражённый сигнал может портить фронты. Обычное сопротивление просто снизит уровень. А волновое как будет влиять? Зависит ли от частоты импульсов? И какое отношение частота дискретизации в музыкальном файле имеет к частоте импульсов при передаче по коаксиалу от источника к ЦАП? Понимаю, что мои вопросы не совсем по теме статьи. За что приношу свои извинения.
Обычное сопротивление делает сигнал тише, а неверное волновое сопротивление делает его «кривым» во времени, порождая джиттер, который ЦАП превращает в слышимые искажения.
Частота дискретизации файла (например, 44.1 кГц) — это не та частота, с которой идут импульсы по кабелю. Связь между ними следующая: Чтобы передать один сэмпл аудио, нужно передать целую пачку бит (32 бита на канал в кадре S/PDIF, плюс служебная информация). Кроме того, используется кодирование Biphase Mark Code (BMC), которое удваивает скорость для того, чтобы сигнал был самосинхронизирующимся .Примерный расчет: Для обычного CD-качества 44.1 кГц, 16 бит, стерео 5.6 МГц. А если вы слушаете Hi-Res файл 192 кГц, частота следования импульсов в коаксиальном кабеле улетает за 24 МГц.
Волновое сопротивление становится критически важным, когда длина линии сопоставима с длиной волны сигнала (или когда фронты импульсов очень крутые).
А самое узкое место этой системы у вас будет именно разьем. Если у вас RCA то для CD качества это будет приемлимо, если Hi-Res то не хуже BNC. кабель любой 75 Омный
Опять же если у вас больше 12 метров длинны (24MHz), то вам варианты из фикс прайса уже не подойдут нужно кабель не хуже RG-6 и разьемы не хуже BNC. Изгибы на такой длинне тоже будут влиять.
Это не конечная выкладка, все таки 9 классов образования. Может кто-то меня поправит.
PS я пока рассуждал над данным вопросом, прикинул что 12 метров не так уже много. Для рьяного аудиофила думаю проблема с жил.площадью это не проблема, но на длинне комнаты уже можно наловить проблем. После этого вернуться к лампам и вечно ругать цифру.
Спасибо за развёрнутый ответ. У меня самопальный сетевой плеер на rasbery pi (надо бы про него тоже статью написать) соединённый с ЦАП по usb (меньше 0.5м) . Телевизор по оптике к ЦАП, и остаётся на ЦАП коаксиал, поэтому и интересуюсь как бы и его приготовить правильно. Я квартирный аудиофил и провода стараюсь использовать как можно короче.
Джиттеров в цифровой технике нет давно уже. И никогда не было, если честно. Джиттером называется рассинхронизация между тактовым сигналом и сигналом данных. Нужно представить себе микросхему со входом T (trigger) и входом D (data). На вход T мы молотим прямоугольный сигнал, по фронту которого микросхема считывает состояние с D и запоминает. Если мы перестанем успевать выставлять на вход D сигнал к моменту прихода фронта на T или допустим бардак аналогичный этой ситуации, то это называют Джиттер. Это его классическое основное историческое понимание. То есть, термин глубоко из внутренностей цифровой технике где-то в масштабах плат с микросхемами.
Ещё в последнее время джиттером стали называть разброс какого-то параметра во времени, ну например пакеты приходят на порт с частотой ровно с интервалом 1 миллисек, но иногда 1.1 миллисек, а иногда 0.9 миллисек. Вот у нас джиттер типа 0.1 миллисек! Но тут немного стало отдавать быдлотерминологией, как будто не могли "разброс" или "отклонение" использовать.
Для джиттера нужна раздельная передача сигнала "часов" (синхроимпульсы) и сигнала битов. В цифровой технике часто даже внутри одной платы давно уже все сигналы самосинхронизирующиеся - приёмник восстанавливает тактовую частоту из самого сигнала (очень ГРУБО - ловит самую быструю частоту смены ступенек в сигнале и запускает генератор по ней), отдельно "часы" никто не передаёт нигде в нормальном мире, а всё уже давно пакуется в пакеты с CRC и заголовками. Разговоры про джиттер в мире аудио - это чистейшее аудиофильское неграмотное болото-разводилово.
Вместо попыток передавать сырые данные с CD через какие-то странные коаксиальные кабели до каких-то странных ЦАП, требующих внешней синхронизации, нормальные люди просто запихнут данные в дешёвые Ethernet-пакеты и положат в самую дешёвую витую пару с помойки и всё прекрасно дойдёт, а тактовый генератор в нормальном ЦАП есть на борту рядом на плате. Аудио-ЦАП, воспроизводящий аналоговый сигнал, имеет тактовый генератор на борту, под управлением которого он из кольцевого буфера в RAM лежащей рядом сам забирает блоки семплов внутрь себя и играет их. Ваша задача только следить, чтобы кольцевой буфер рядом с этим ЦАП был более-менее заполнен - с этим любая тупая технология передачи пакетов по любой грязной витухе справится.
Нормальные ЦАП цифру должны принимать в виде пакетов и класть в кольцевой буфер в памяти. Им глубоко пофиг через какой интерфейс дошли цифровые данные, упакованные в пакеты с контрольными суммами. Хороший сетевой интерфейс у хорошего ЦАП может даже сам по TCP/UDP-соединению дозапрашивать всё что ему надо для наполнения буфера. То что вы пытаетесь обсуждать в этом комментарии - это физический уровень передачи битов, который давно порешали в мире etnernet-подобных вещей и ЦАП в аудиотехнике, использующие какие-то свои оригинальные странные способы доставки битов до себя, которые подвежены ошибкам и потерям - это всего-лишь разводилово лохов, не более. Передавайте цифровые данные грамотно проверенными способами обычной витухой.
Спасибо. Ну в цап есть аж два генератора и буфер из которого и читаются пакеты. Вопрос был только в том, что может ли провод повлиять на качество пакетов, вызвав тем самым ошибки. И как с эти может быть связано волновое сопротивление. Я сам приверженец того, что цифровые данные практически не подвержены влиянию кабеля, если он выполнен по стандарту и не намотан вокруг сварочного аппарата.
Может, как любой провод. По витухе пакет тоже может не дойти. Пакет просто отбрасывается и перезапрашивается заново в нормальном мире. Волновое сопротивление с этим не связано никак, точнее нам НЕ ВАЖНО как оно с этим связано - это разные миры. Логическому уровню не важно почему побился пакет и как именно, его просто будут перезапрашивать заново, пока не подвезут не битый.
Немного дополню. Когда речь идет о передаче какого либо цифрового протокола по коаксиалу, мы имеем дело с короткими прямоугольными импульсами, и важно сделать так чтобы длинная линия передачи не искажала фронты и спады импульсов. А, это достигается лишь при согласовании комплексного сопротивления линии в рассматриваемом вами случае 75 ом и сопротивлением нагрузки. Если везде 75ом, то отраженной волны не будет, и фронты и спады не будут завалены. Все будет ок.
Очередная ошибка, реактивное сопротивление и волновое это фундаментально разные вещи. на длинной линии растет реактивное сопротивление, волновое останется таким, вне зависимости от длинны.
В важности согласования волнового сопротивления не вижу противоречий.
Возьмите нормальный ЦАП, который способен закачать в себя нужные ему данные каким-то более дешёвым и простым образом, не тебующий каких-то особых проводов и разьёмов. Вам нужно всего-лишь доставить биты, причём с небольшим по меркам современного мира битрейтом, с этим справится любой бомжатский etnernet и другую разновидность витой пары типа USB.
Тема омов не раскрыта
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Просто про волновое сопротивление кабеля