同轴架空电缆如何工作?

电器工程 信号 电缆
2022-01-12 00:14:11

几天前,我和我的家人设法弄断了我们电视的天线电缆。

电缆采用这种设计:

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我相信它被称为同轴电缆。

幸运的是,比我更实际的人已经修好了电缆,但这让我想知道:这些电缆是如何工作的?

有问题的人正在谈论从内部的外部到外部的内部的信号。这在当时是有道理的,但我做了更多的阅读,似乎集中在流过内核的电流上,外层充当屏蔽层。

那么,信号是如何通过同轴电缆传输的呢?

2个回答

幸运的是,比我更实际的人已经修好了电缆,但这让我想知道:这些电缆是如何工作的?

简单和最基本的答案是有两个导体,一个导体沿一个方向承载电流,而另一个导体沿相反方向承载电流。

但是,如果您想详细研究的话,构成电缆的那对电线还有很多需要考虑的因素。对于同轴电缆:-

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对于所有两线电缆,在两个导体之间都存在电场和磁场,但同轴电缆的优点在于,在正确安装时,这些场不会延伸到同轴电缆的周边之外。

那么,信号是如何通过同轴电缆传输的呢?

信号的能量存在于外导体和内导体之间的间隙中,并以电磁波的形式通过电缆到达远端(负载)。这种电磁波承载着信号的能量,它承载着一定比例的电场和磁场。这个比率被称为电缆的特性阻抗。

由于导体的电阻也有损耗,这些损耗可能很大。电介质(分隔内部和外部导体的材料)也有损耗,在较高频率下,这种损耗会限制同轴电缆的使用。

如果您可能只知道欧姆定律,那么对这个问题给出一个简单的答案确实有问题,但是如果您有兴趣,可以在谷歌上查找很多东西,例如:-

  • 特性阻抗
  • 信号在电缆中的传播速度
  • 反射系数
  • 电压驻波比

以上所有因素都会导致信号反射,如下所示: -

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信号沿着一条完美的同轴电缆从左向右传播,但该同轴电缆在垂直线所示的位置处变为不同的特性阻抗。当信号“到达”该点时,一些能量会反射回电缆,而一些能量会继续向下传递到负载。

这个答案可能已经比你目前能够应付的复杂,所以我会在这一点上停下来。

该电缆包含两根“电线”,用于传递信号。

不同的是,两根电线是同心的,一根完全绕着另一根。这就是为什么这被称为“同轴”电缆。两条线都围绕同一轴。

同轴线有两个重要影响:

  1. 外部导体充当内部导体的屏蔽。任何外部电场只能耦合到外部导体。如果将其接地,则敏感信号可以在内部导体上运行,而不会因这些场而拾取噪声。

  2. 可以很好地控制传输线阻抗。电视电子设备往往设计用于 75 Ω 传输线。

    电视信号的频率足够高,因此传输线效应非常显着。为了解决这个问题,电子设备被设计用于特定的电缆阻抗,并且电缆被设计成具有与电子设备期望的阻抗接近的良好控制阻抗。如上所述,该阻抗通常为 75 Ω。