Як неврівноважені коаксіальні кабелі без проблем використовуються для трансляції телевізійних сигналів?

Наскільки мені відомо, в телефонії використовуються STP або кабелі з крученою парою. Це створює врівноважені опорні лінії, що корисно для пом’якшення для звичайних втручань, пов'язаних з режимом.

Тому використання врівноважених кабелів у телефонії та аудіо має вирішальне значення для позбавлення від будь-яких перешкод ЕМ чи РЧ.

З іншого боку, в телевізійному мовленні або багатьох радіочастотних системах використовуються коаксіальні кабелі. І більшість коаксіальних кабелів, які я бачив, не врівноважені. Я бачу, що концепція 50 Ом добре позбутися від роздумів в теорії ЛЕП. Але чому ж неврівноваженість коаксіальних кабелів не викликає проблем з питаннями балансування імпедансу?

Але чому незбалансованість коаксіальних кабелів не має жодних проблем у питаннях балансування імпедансу?

Найкраще про коаксіаз полягає в тому, що щит виконує в основному всі зовнішні перешкоди електричного поля на землю, а внутрішній провід значною мірою не впливає. Для зовнішніх перешкод магнітного поля відбувається тонка річ; струм, що протікає в екрані через наявність поля, створює падіння вольта вздовж щита, і через з'єднання, що знаходиться поблизу екрана та внутрішнього, близько 1: 1, що однакове падіння вольта присутнє на внутрішній серцевині.

Таким чином, якщо ви використовуєте диференціальний приймач і кінець відправки має дещо однакові імпеданси до заземлення як на екрані, так і на внутрішній, диференціальний приймач може відхилити загальну перешкоду режиму.

Якщо ви зробите математику на зовнішніх полях, вироблених звичайним сигналом, що надсилається коаксіально, і аналізуєте поля з потоків відправки та повернення окремо, ви виявите, що у всіх точках поза екраном протилежні магнітні поля точно скасовуються до нуля. Немає магнітного поля поза коаксіальним сигналом від звичайного коаксіального сигналу.

Вплив цього полягає в тому, що магнітне поле сигналу виробляється лише в зазорі між внутрішнім і зовнішнім екраном. Реакція цього полягає в тому, що щит повинен мати нульову індуктивність. Це відбувається тому, що зовнішнє магнітне поле дорівнює нулю (він же нульова індукція), а внутрішнє магнітне поле сигналу не впливає на трубчастий провідник (він же щит), отже, щит веде себе як нескінченно товстий кожух ґрунту, що оточує внутрішнє.

Це може бути важко проковтнути, але якщо повернутися до теорій магнітних полів, пов'язаних з трубчастим потоком струму, створюється зовнішнє поле, але внутрішнє поле немає. Зворотне цілком вірно; магнітне поле всередині трубки не викликає напруги вздовж трубки І, якщо зовнішнього поля немає, щит має нульову індуктивність.

Підсумком усієї моїй суперечки є те, що вона працює, незважаючи на те, що він має значно незбалансований режим імпедансу між внутрішнім і зовнішнім екраном. Не все так просто відразу побачити, я дарую вам так, сподіваюся, я здійснив це трохи справедливості.

Енді розповідає про те, як працює коакс в цілому, але ще один момент полягає в тому, що відео взагалі не має тих же вимог SNR, що й аудіо для початку. Дані з 8 до 10 біт на кольоровий канал забезпечують дуже хороші знімки, і це являє собою SNR лише від 50 до 60 дБ.

З іншого боку, щоб вважати його "якістю CD", аудіо має мати принаймні 16 біт роздільної здатності, що еквівалентно SNR майже 100 дБ.

Телефонія - особливий випадок. Хоча це не вимагає великої пропускної здатності, він вимагає динамічного діапазону, еквівалентного 13-14 біт. (Але використовуване кодування знижує SNR приблизно до 7 біт). UTP (незахищена кручена пара) використовується лише тому, що її зробити так дешево і стільки її потрібно.

The main technical difference is how they reject interference. Twisted pair relies on the interference affecting both wires equally, generating common mode noise that is easily rejected by the differential receiver. This works well for magnetic interference down to very low frequencies.

Coax cable relies on the magnetic interference inducing opposing currents in the shield that cancel out the magnetic field inside. Penetration of the magnetic field into the cable is limited by skin effect. This works well at RF frequencies, but poorly to useless at audio and power line frequencies. At 50Hz the skin depth is ~9mm, so the interference goes right through the shield.

So which is best depends largely on the frequencies involved and the type of interference that may be present, but it's not the only reason to chose one over the other.

Аналогові телефонні лінії часто мають проходити близько до ліній електропередач на великі відстані, перевозячи звукові сигнали досить низького рівня. Людське вухо досить чутливе до гармонік ліній електропередач, які коаксіант не міг би відкинути. Коаксіальний кабель також об'ємніший і дорожчий, що велика справа, коли вам доведеться пробігати тисячі з них на протязі багатьох кілометрів. Уявіть це , але з 1800 індивідуальних коаксіальних кабелів, зв'язаних разом ...

Кручена пара також може добре працювати на більш високих частотах, але розміри кабелю можуть бути незручними. Телевізори використовували кабель із стрічкою 300 Ом, який фактично має менші втрати, ніж у стандартних коаксіальних частот на частотах УКХ. Але це було прикро використовувати, тому що його потрібно було тримати подалі від металевої покрівлі тощо, було схильним до погодних пошкоджень, і балун був необхідний для перетворення на 75 Ом незбалансований у приймачі.

На більш високих частотах коаксіант має перевагу в менших втратах і ширшій смузі пропускання в надійному кабелі з відмінним екрануванням, а неврівноважений сигнал простіший в інтерфейсі. Проведення кабелів, як правило, коротке, тому вартість не така вже й велика проблема - крім CATV, але тоді (на відміну від телефонів) кожен абонент не потребує власної схеми, тому один кабель може обслуговувати тисячі глядачів (сучасний CATV - це здебільшого волокно оптичний, тому коаксіальний пробіг значно коротший).

Коаксіальні кабелі зазвичай використовуються в аудіо для підключення компонентів і всередині обладнання, незважаючи на те, що вони не дуже ефективні проти низькочастотних магнітних перешкод. Однак імпеданси ланцюга, як правило, знаходяться в діапазоні від 1 до 1 М, тому магнітна перешкода (яка генерує високий струм, але низька напруга) є меншою проблемою. Коаксіум все ще захищає від електричних полів (які мають більший ефект при більшій опір) і радіоперешкод всіх типів. Аудіосигнали низького рівня, можливо, потребують кращого захисту, і тоді часто використовується екранована кручена пара. Це поєднує в собі переваги обох типів кабелів.

Я бачу, що концепція 50 Ом добре позбутися від роздумів в теорії ЛЕП. Але чому ж неврівноваженість коаксіальних кабелів не викликає проблем з питаннями балансування імпедансу?

Balanced or unbalanced makes no difference for impedance matching, and precise matching isn't always required anyway. If the cable length is much shorter than the signal wavelengths then reflections aren't a problem in most applications. Nobody cares about coax impedance in audio applications, and even composite video (with a bandwidth of ~6MHz) isn't visibly affected by unmatched cables in equipment cables.

A completely separate reason that coax is favored for TV is frequency response.

The losses associated with twisted pair rise rapidly with frequency, to the point where DSL modems struggle to use even the lowest 10 MHz of bandwidth on analog phone subscriber loops. For the same reason, high-speed Ethernet (1G, 10G and up) over twisted pair is limited to very short physical link lengths (100m at most) — and requires a lot of modern technology to get there.

Coax, on the other hand, has (and has always had) reasonably low losses at the VHF and UHF frequencies required for TV (10s of MHz through 1 GHz).

In a simplistic view:

Coaxial cables roll up the flat earth view so that it does have a strong symmetry and no 'outside' (previously the 'below).

Plus skin depth in the cables means the exterior of the sheath is effectively isolated (at the higher frequencies) from the interior of the sheath that interacts with the core.

That said, balanced cables are very beneficial when properly used. Do note that it is the impedances to the common point that are balanced, not the 'voltages' (which have an arbitrary reference as they are always potential differences). Balanced systems act like Wheatstone bridges where nothing flows in the cross linked arm.