Ефекти відповідності імпедансу між коаксіальними кабелями 50 і 75 Ом для 10 Мбіт / с, закодовані в Манчестері сигнали (20 МГц)

TL, DR:

Це досить багато тексту, тому що я включив багато довідкової інформації. Однак, нарешті, виникне хороший і точний питання: Чи слід використовувати мережу, що відповідає імпедансу, для підключення кабелів різного опору, таких як 50 Ом і 75 Ом? Можливі відповіді, швидше за все, почнуться з "Це залежить ...", і саме тому я спочатку надаю тонну інформацію.

Вступ

Мені хотілося позбутися кабелю Ethernet, викинутого вздовж сходів мого будинку. Існуючий, запасний коаксіальний кабель, який я спочатку встановив для супутникового телебачення, видається перспективним в якості альтернативи, чисто прихованої в стінах. Якраз коли я збирався придбати належні маленькі коробки для коаксіального стилю Ethernet над антеною (75 Ом, здатний на щось на кшталт 270 Мбіт / с), я згадав10base2 - стара хороша коаксіальна система Ethernet BNC / RG58 і вирішила, що її 10 Мбіт / с було більш ніж достатньо для моїх потреб. Ринок секонд-хендів для концентраторів із роз'ємом BNC або навіть вигадливими "Ethernet-перетворювачами" (коаксіальний до скрученої пари) все ще дуже хороший. Єдине, в чому я був не впевнений, - це питання про імпеданс. 10base2 використовує встановлення 50 Ом за допомогою кабелю RG58, і майже вся коаксія для домашніх антенних систем (як, наприклад, мій запасний кабель для супутникового телебачення) має імпеданс 75 Ом.

Я із задоволенням повідомляю, що 10base2 є достатньо надійним, щоб вирішити зловживання під час пробігу через 10 ... 20 м невідповідного коаксіалу 75 Ом. Там я це виправив! Так!

Однак ...

Мені все ще було цікаво, чи хакер, який я зробив, був справді поганий (як у: просто ледве досить хороший) чи, можливо, навіть цілком прийнятний. Я подивився на сигнал осцилографом. Установка така:

Без будь-якої відповідності між сегментами коаксіального діапазону 50 Ом і 75 Ом, результат показує дуже очевидну кількість відбитого шуму. Незважаючи на цей недолік, "око" все ще широко відкрите, і декодери можуть радісно виконувати свою роботу, в результаті чого пакет втрачає рівно нуль. Ми розглядаємо комбінацію сигналів, що передаються та приймаються концентратором Ethernet біля осцилографа. Судячи з "чистої" частини, переданий сигнал має бл. 1,9 V _pkpk , а прийнятий сигнал має 1,6 V _pkpk . Якщо можна припустити, що обидва драйвери мають вихід однакової амплітуди, ми можемо навіть обчислити втрати, внесені кабелем: 20 × log (1.6 / 1.9) дБ = 1.5 дБ. Досить хороший, тому що розрахунок на 15 м типового коаксіалу з 6,6 дБ / 100 м дає 1 дБ.

Шум сильно зменшується, коли відповідна мережа вставляється в ближній або далекий кінець 75-Ом частини коаксіалу. Це виглядає приблизно так (Подяка цьому джерелу ) ...

З узгоджуючою мережею на найближчому кінці ... ... все ще є деякі відбиття, які видно, як подорожують назад з незрівнянного далекого кінця.

Якщо відповідна мережа на дальньому кінці має бути також відбитком по відносно короткому кабелю 50 Ом між концентратором і розривом, позначеним "поруч", але, як я дізнався від друга, область не може "бачити" їх, бо їх поглинає водій. Крім того, частина сигналу від "далекого" драйвера відбивається і повертається назад по кабелю 75 Ом, і переривається в відповідну мережу на дальньому кінці:

Порівняно з незрівнянними налаштуваннями, амплітуда сигналу з далекого кінця приблизно вдвічі (-6 дБ), і це добре узгоджується з теорією, яка передбачає втрату 5,6 дБ через мережу, і імпеданс, який він "виглядає" в.

Все вищезазначене працює, тобто немає узгодженої мережі або однієї узгодженої мережі ні в найближчому, ні в далекому кінці. "Робота" означає, що я можу ping -fперебирати сегмент годинами без жодного втраченого пакету.

Тепер, чому б не використати дві узгоджуючі мережі на "біля" та "далеко"? Ну, 10base2 розрахований на максимальну довжину 185 м RG58, втрачаючи 6,6 дБ / 100 м або 12,2 дБ / 185 м. Тому дві мої резистивні узгоджені мережі вже з'їли б майже весь сигнал і наблизили мене до дозволеної межі, що, включаючи кабель, взагалі є занадто великі втрати. Я все ще сумніваюся, що рішення на основі трансформаторів з низькими втратами спрацює, тому що я думаю, що 10base2 ("дешевша мережа") потребує контуру постійного струму: "Рівень постійного струму: компонент постійного струму сигналу повинен бути між 37 мА і 45 мА . Толерантність тут обмежена, оскільки зіткнення виявляються за допомогою моніторингу середнього рівня постійного струму на коаксіальному ". ( Джерело: стор.4 ; також резервне копіювання цього аркуша даних) Потім знову; резистивна відповідна мережа також поставить будь-які зміщення постійного струму в проблему ...

Після всього,

... знову коротке запитання: чи слід використовувати мережу відповідного опору для підключення кабелів різного опору, таких як 50 Ом і 75 Ом?

Що-небудь між "Я вважаю за краще не збігаються / збігаються установки, тому що мені подобається цей / той осцилограм краще", щоб відповісти з великою кількістю довідкової інформації про РФ або низькорівневого обладнання 10base2 високо цінується.

Редагувати

Якщо у вас є доступ до внутрішньої сторони інтерфейсу коаксіального приймача (CTI), ви можете змінити схему між мікросхемою ( 8392, здається, є типом, виготовленим великою кількістю виробників, а також типом, який використовується майже виключно для майже будь-якого інтерфейс, зроблений ким-небудь для адаптерів 10base2) та роз'єм BNC. Можливий компроміс для кабелів, що мають 75 Ом і 93 Ом, можливою ціною дозволеної довжини шини. Національний напівпровідник зробив Примітку до цієї теми під назвою AN-620 (pdf, вересень 1992).

Але навіть знайшовши цю додаток до програми, було б чудово знайти деяку довідкову інформацію про те, що знаходиться всередині 8392, тобто те, що потрібно використовувати для побудови інтерфейсу, використовуючи окремі частини та, можливо, певну логіку клею та opamps.

Коефіцієнт відношення через невідповідність імпедансу становить:

$\dfrac{R-Z_o}{R+Zo}$

Де Zo - імпеданс кабелю, а R - опір джерела або навантаження.

І для вашої установки 50/75 Ом буде -0,2. Таким чином, сигнал, який ви відклали кабель (скажімо) 3Vp-p, видасть відображення 0,6 Вп-п. Це занадто багато? Це не здорово, але це, звичайно, не страшно.

Досвід ¹ показав, що резистивна відповідна мережа є хорошим варіантом для 10 базових Ethernet лише з першого погляду. Це допомагає покращити ситуацію, коли мова йде про якість радіочастотного сигналу, але я не помітив проблем, спричинених тим, як 10 баз 2 обробляє виявлення зіткнень, які є низькочастотними ефектами і можуть бути зрозумілі з простих міркувань постійного струму.

З'єднання буде найкраще працювати без будь-якої мережі, що відповідає резистивному опору, між кінцевими контактами 50 Ом та кабельним сегментом 75 Ом.

Відбиття сигналу та простріли, спричинені невідповідністю, не будуть сильно турбувати приймачі, але виявлення зіткнення розглядає середній (відфільтрований) струм у кабелі, а в резистивній мережі узгодження поточний рівень іноді виходить із заданих меж. Все зводиться до врахування струмів постійного струму, створюваних напругами передавачів, що опускаються через 50 Ом замикання кабелю (I = U / R). Додавання резистивної мережі створить паралельний шлях до закінчень і збільшить постійний струм. Іноді це може зіпсуватись із виявленням зіткнення. На мій досвід, це відбуватиметься в основному у спекотні літні дні з високим рівнем вологості, ймовірно, через посилення витоку постійного струму вздовж діелектрика в коаксі.

TL, DR: 10 база 2 легко впорається із зловживанням надсиланням над коаксіальним коефіцієнтом 75 Ом. Перебіги, відображення та будь-які інші побічні ефекти радіочастотної частини сигналу не викликають занепокоєння. Однак виявлення зіткнення розглядає струми низької частоти, і йому потрібно рівно два резистори закінчення 50 Ом на кожному кінці коаксіату. Додавання резисторів змінить опір постійного струму (50 Ом) / 2 = 25 Ом і призведе до ненадійної роботи ланцюгів виявлення зіткнень.

Ознайомившись з мережами ^TM і поговоривши з деякими досить досвідченими експертами з локальних мереж, було показано, що це дуже поширене оману. Тому, будь ласка, вибачте жирний шрифт шрифту вище. Помилкове уявлення є навіть у вікіпедії , як показує це пов'язане питання .

Зноска:

¹ Дивлячись на дату первинного запитання, я помітив, що система з мережею резистивної відповідності зараз використовується вже більше двох років. У мене були проблеми в спекотні дні влітку 2015 року. Потім я зняв резистивну мережу узгодження і з тих пір не виникав жодних проблем.