同轴电缆信号和接地

电器工程 信号 接地
2022-01-20 01:58:00

同轴电缆如何传输射频、音频和低频。信号?我知道所有这些之间肯定存在差异,例如返回路径是否通过屏蔽。

有人可以解释这 3 种信号在每种情况下会发生什么吗?一般而言,如何使用盾牌等。

3个回答

对于射频信号,屏蔽层与中心导体一样承载信号,如果它在任何地方被破坏,电缆性能将严重下降。

屏蔽通过在中心导体和屏蔽内部之间包含所需的“信号”电磁场来限制噪声,基本上充当法拉第笼,将信号保持在内部,将其他信号(噪声)保持在外部。屏蔽层能够完全(理想地)包含传输信号的电磁场,因为它在电缆的每个点上传输的电流与中心导体中的电流相等且相反。如果不是这种情况,就必须有一个外部场。因此,屏蔽也是返回电流路径。

屏蔽相对于中心导体的几何形状也定义了电缆的特性阻抗如果屏蔽中存在任何不连续性,则信号会因反射而失真在屏蔽层在一端完全断开的情况下,失真可能非常可怕,并且从线路驱动器到接收器的功率传输可能会很差,因为大部分功率将被反射回线路驱动器。

同轴电缆是所谓的波导,能量在中心导体和外部(屏蔽)内部之间的空间中流动。传播是复制自由空间传播的 TEM00(横向电磁)模式。有趣的是,传播的波前会在支持波前的导体表面产生电流。这些电流的穿透深度由趋肤深度决定,因此受信号频率控制(频率越高,穿透越少)。正是这种效应基本上将内部信号与在同轴电缆外部流动的任何信号(也具有有限的影响深度)隔离开来。

这是约克大学的一张很棒的照片 在此处输入图像描述

它显示了非常理想的 TEM 操作模式,电场线是径向的,磁场线是圆周的。能量在导体之间的介质中流动。导体中的局部电流将支持相邻的场,而沿长度没有电荷的净移动。

相反,直流信号将沿导体流动。

这是来自 Microwaves101.com 的图片

在此处输入图像描述

显示 40 GHZ 的表面电流。

什么是信号?它是一个电压,因此它是两个导体之间的电位差。因此,两个导体都是传输信息所必需的。当您说其中一个导体接地时,这意味着您测量了相对于该电位的所有电压,即它是您的参考。