समाक्षीय केबल इंजीनियरिंग
समाक्षीय केबल प्रतिबाधा: क्यों 50 ओम और 75 ओम शायद ही कभी एक बेमेल को माफ कर देते हैं
विशेषता प्रतिबाधा ज्यामिति और ढांकता हुआ से आती है, कीमत से नहीं। यहां बताया गया है कि 50 और 75 ओम सिस्टम कैसे व्यवहार करते हैं, एक बेमेल की वास्तव में लागत क्या है, और खरीद विनिर्देश में कौन से नंबर शामिल हैं।
एक सीसीटीवी इंस्टॉलर 50 ओम बीएनसी एडाप्टर के साथ 75 ओम आरजी6 ड्रॉप को समाप्त कर देता है क्योंकि पार्ट्स ड्रॉअर स्टॉकरूम की तुलना में करीब बैठता है। पहले दिन तस्वीर साफ है. तीन सप्ताह बाद ग्राहक हल्की क्षैतिज बैंडिंग की रिपोर्ट करता है, और कैमरे को पहले, रिकॉर्डर को दूसरे और केबल को अंतिम रूप से दोषी ठहराया जाता है।
विवरण से पहले संक्षिप्त संस्करण: श्रृंखला के प्रत्येक तत्व को केबल, कनेक्टर और उपकरण पोर्ट सहित प्रतिबाधा पर सहमत होना होगा। जब वे ऐसा नहीं करते हैं, तो सिग्नल का हिस्सा रिसीवर तक पहुंचने के बजाय वापस लाइन पर प्रतिबिंबित होता है, और आवृत्ति बढ़ने और रन लंबे होने के कारण वे प्रतिबिंब अधिक हानिकारक हो जाते हैं।
इसमें बताया गया है कि वास्तव में विशिष्ट प्रतिबाधा क्या है, उद्योग 50 और 75 ओम पर क्यों रुका है, टेस्ट गियर और स्क्रीन पर एक बेमेल कैसे दिखाई देता है, और एक विनिर्देश में क्या लिखना है ताकि समस्या साइट तक कभी न पहुंचे।
समाक्षीय केबल प्रतिबाधा वास्तव में क्या मापती है
विशेषता प्रतिबाधा प्रतिरोध नहीं है. यह लाइन के साथ यात्रा करने वाली तरंग के लिए वोल्टेज और करंट का अनुपात है, और यह तब भी मौजूद रहता है जब दूर के छोर पर कुछ भी जुड़ा नहीं होता है। में एक समाक्षीय केबल का भौतिक निर्माण यह तीन चीजों द्वारा निर्धारित किया जाता है: केंद्र कंडक्टर का व्यास (डी), ढाल का आंतरिक व्यास या स्थान को भरने वाले ढांकता हुआ (डी), और उस सामग्री का ढांकता हुआ स्थिरांक।
एक समाक्षीय रेखा के लिए, क्लासिक कार्य सूत्र Z0 = 138 है जिसे ढांकता हुआ स्थिरांक के वर्गमूल से विभाजित किया जाता है, जिसे D के आधार दस लघुगणक से गुणा करके d से विभाजित किया जाता है। कंडक्टर और शील्ड को और अधिक दूर ले जाएं, या ढांकता हुआ स्थिरांक कम करें, और प्रतिबाधा बढ़ जाती है।
व्यावसायिक दृष्टि से दो परिणाम मायने रखते हैं:
- प्रतिबाधा लंबाई के साथ नहीं बदलती। एक ही आरजी6 का 5 मीटर और 500 मीटर का टुकड़ा दोनों लगभग 75 ओम पर बैठते हैं।
- प्रतिबाधा को मल्टीमीटर से नहीं पढ़ा जा सकता। इसे सत्यापित करने के लिए एक टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर, एक नेटवर्क विश्लेषक, या किसी ज्ञात लोड के विरुद्ध स्वीप परीक्षण की आवश्यकता होती है।
डीसी प्रतिरोध एक अलग विनिर्देश है, और यह अभी भी मायने रखता है। एक उपग्रह रिसीवर जो एलएनबी पावर को लंबे समय तक आगे बढ़ाता है, उसे लूप प्रतिरोध पर काबू पाना होता है, जिसके बारे में प्रतिबाधा कुछ नहीं कहती है।
विशेषता प्रतिबाधा यात्रा तरंग का वर्णन करती है, इसलिए यह उस पर एक बिंदु के बजाय पूरे केबल पर लागू होती है। एक केबल का मिलान तभी होता है जब स्रोत, लाइन और लोड सभी समान प्रतिबाधा साझा करते हैं।
50 ओम और 75 ओम मानक क्यों बने?
कोई भी संख्या मनमानी नहीं है. वायु ढांकता हुआ समाक्ष में, क्षीणन 77 ओम के करीब सबसे कम है, जबकि पावर हैंडलिंग 30 ओम के करीब चरम पर है। माइक्रोवेव इंजीनियरों को कम नुकसान और प्रयोग करने योग्य शक्ति दोनों की आवश्यकता थी, इसलिए 50 ओम कामकाजी समझौता बन गया और सैन्य और बाद में वाणिज्यिक अभ्यास में कठोर हो गया। प्रसारण इंजीनियरों ने लंबे, कम शक्ति वाले वीडियो चलाने पर कम नुकसान की परवाह की, इसलिए 75 ओम, क्षीणन न्यूनतम के करीब, वीडियो और केबल टेलीविजन मानक बन गया।
पचास ओम शक्ति और हानि के बीच एक समझौता है; पचहत्तर ओम हानि की ओर झुकता है। दोनों इंजीनियरिंग विकल्प हैं, गुणवत्ता ग्रेड नहीं।
जैसा कि नीचे दी गई तुलना से पता चलता है, दृश्यमान अंतर मुख्य रूप से पावर हैंडलिंग और कनेक्टर परिवारों में है।
| विशेषता | 50 ओम | 75 ओम |
|---|---|---|
| विशिष्ट अनुप्रयोग | वायरलेस और आरएफ लिंक, एंटीना फीडर, एलटीई, परीक्षण उपकरण | CATV, MATV, सैटेलाइट IF, सीसीटीवी, बेसबैंड वीडियो |
| सामान्य कनेक्टर परिवार | बीएनसी 50 ओम, एन, एसएमए, टीएनसी | एफ, बीएनसी 75 ओम, वीडियो आरसीए |
| पावर हैंडलिंग | उच्चतर | निचला |
| तुलनीय ज्यामिति पर क्षीणन | थोड़ा अधिक | थोड़ा कम |
| हानि से दूरी न्यूनतम 77 ओम के करीब | आगे | करीब |
| विशिष्ट केबल उदाहरण | आरजी58, आरजी174, आरजी213, एलएमआर400 | आरजी6, आरजी59, आरजी11, एस5सीएफबी |
| प्रकाशित प्रतिबाधा सहनशीलता | अक्सर लगभग 2 ओम | अक्सर लगभग 3 ओम |
75 ओम वितरण कार्य के लिए, परिरक्षण संरचना आमतौर पर प्रतिबाधा के बाद अगला निर्णय होता है। मानक शील्ड कम सब्सक्राइबर रन के लिए उपयुक्त है, ट्राई-शील्ड शोर वाले वातावरण के लिए फ़ॉइल प्लस ब्रैड जोड़ता है, और क्वाड-शील्ड को चुना जाता है जहां प्रवेश और वापसी हानि मार्जिन तंग होते हैं।
संख्याओं में बेमेल: रिटर्न लॉस, वीएसडब्ल्यूआर और दृश्यमान लक्षण
प्रतिबिंब पूर्वानुमानित है. 50 ओम स्रोत से 75 ओम लोड फ़ीड करें और प्रतिबिंब गुणांक 0.2 है, जो लगभग 1.5 से 1 का वीएसडब्ल्यूआर है, 14 डीबी के करीब वापसी हानि, और घटना शक्ति का लगभग 4 प्रतिशत प्रतिबिंबित होता है। चार प्रतिशत हानिरहित लगता है, और एक छोटे पैच पर यह आमतौर पर लीड होता है। 300 मीटर ट्रंक पर, या सघन चैनल लाइनअप में, ऐसा नहीं है, क्योंकि परावर्तित तरंग देर से आती है और फिर सीधे सिग्नल में जुड़ती या घटती है।
प्रतिबाधा त्रुटियाँ स्वयं को कुछ पहचानने योग्य तरीकों से घोषित करती हैं:
- एनालॉग वीडियो पर हल्की भूत-प्रेत, घंटी, या दूसरा किनारा
- डिजिटल CATV और IPTV चैनलों पर बैंडिंग, चमक, या रुक-रुक कर ड्रॉपआउट
- हेडएंड पर बढ़ती त्रुटि दर जिसे कोई एम्पलीफायर समायोजन ठीक नहीं करता है
- एक ट्रांसमीटर पर एक वीएसडब्ल्यूआर अलार्म जो डमी लोड में सफाई का परीक्षण करता है
- एक लिंक जो एक बार पास हो जाता है और किसी अन्य डिवाइस के श्रृंखला में शामिल होने पर विफल हो जाता है
एक ही परिवार के पचास और पचहत्तर ओम कनेक्टर विनिमेय नहीं हैं, भले ही वे मिलते-जुलते प्रतीत होते हों। 75 ओम बीएनसी में 50 ओम बीएनसी की तुलना में पतला केंद्र पिन होता है। गलत प्लग लगाने से सॉकेट का संपर्क फैल जाता है या एक ढीला जोड़ निकल जाता है, जिससे विद्युत के ऊपर एक यांत्रिक खराबी आ जाती है।
संस्थापन के प्रतिबाधा का मिलान
अधिकांश प्रतिबाधा त्रुटियाँ केबल के अंदर के बजाय हैंडओवर बिंदुओं पर होती हैं। पहले एप्लिकेशन से आवश्यकता निर्धारित करें:
- सैटेलाइट आईएफ और डीटीएच: एफ कनेक्टर के साथ एलएनबी से रिसीवर तक 75 ओम। एलएनबी के लिए डीसी पावर एक ही केंद्र कंडक्टर पर यात्रा करती है, इसलिए लूप प्रतिरोध और प्रतिबाधा दोनों विनिर्देश में शामिल हैं।
- CATV, MATV और IPTV वितरण: पूरे 75 ओम. हवाई बूंदों और लंबी ट्रंक के लिए आरजी11, विशिष्ट ग्राहक रन के लिए आरजी6, उपकरण के पीछे छोटे पैच के लिए आरजी59।
- सीसीटीवी: वीडियो जोड़ी में 75 ओम, जिसमें स्याम देश के निर्माण भी शामिल हैं जो कोअक्स के साथ डीसी पावर ले जाते हैं।
- वायरलेस और आरएफ लिंक: पूरे 50 ओम. छोटे जंपर्स के लिए RG58, RG213 या LMR400 जहां लंबे समय तक चलने वाला फीडर अन्यथा लिंक बजट का उपभोग करेगा।
जहां एक सिस्टम को वास्तव में डोमेन के बीच पार करना होता है, जैसे कि 50 ओम रेडियो 75 ओम एंटीना सिस्टम को चलाता है, एडाप्टर और आशा के बजाय एक मिलान पैड या ट्रांसफार्मर का उपयोग करें। इस स्तर पर प्रतिबाधा सहिष्णुता को भी कम करने लायक है, क्योंकि एक केबल जो नाममात्र से कई ओम बहती है, रन के साथ प्रत्येक जोड़ पर एक छोटे बेमेल की तरह व्यवहार करती है।
सीसीटीवी और छोटे सिस्टम: जहां 75 ओम त्रुटियां छिपती हैं
निगरानी कार्य प्रतिबाधा अनुशासन का सबसे कठिन परीक्षण करता है, क्योंकि कम लागत वाले एडाप्टर और मिश्रित कैमरा ब्रांड एक ही कैबिनेट में मिलते हैं। एक समग्र सीसीटीवी रन कैमरा आउटपुट से, कॉक्स के माध्यम से, रिकॉर्डर इनपुट तक 75 ओम है, और एक ढीला बीएनसी या एक आवारा 50 ओम एडाप्टर एक लंबी केबल से कम छोटी केबल को प्रभावित करता है।
स्याम देश के निर्माण जैसे कि पावर के साथ KX6, पावर के साथ RG59 या पावर के साथ RG6, 18 या 20 AWG पावर जोड़ी के बगल में 75 ओम वीडियो जोड़ी रखते हैं। यह एक अलग पावर रन को हटा देता है, लेकिन यह नियम नहीं बदलता है: दोनों सिरों पर 75 ओम के रूप में कॉक्स को समाप्त करें, 75 ओम बीएनसी या एफ कनेक्टर के साथ और बीच में कोई 50 ओम भाग नहीं।
वीडियो पथ को शुरू से अंत तक 75 ओम रखें: कैमरा आउटपुट, केबल, कनेक्टर, पैच पैनल और रिकॉर्डर इनपुट। उस श्रृंखला में डाला गया प्रत्येक 50 ओम एडाप्टर एक प्रतिबिंब जोड़ता है जिसे रिकॉर्डर पूर्ववत नहीं कर सकता है।
खरीदने से पहले क्या जांचें?
प्रतिबाधा सत्यापित करने के लिए डेटाशीट पर सबसे आसान लाइन है और जिसे अक्सर विश्वास पर लिया जाता है। उत्पादन ऑर्डर देने से पहले आपूर्तिकर्ता से छह वस्तुओं के लिए पूछें:
- नाममात्र प्रतिबाधा और सहनशीलता. प्लस या माइनस 3 ओम पर उद्धृत 75 ओम वीडियो केबल सामान्य है; प्लस या माइनस 5 ओम से अधिक चौड़ी कोई भी चीज़ सवालों के योग्य है।
- स्वीप या संरचनात्मक रिटर्न हानि डेटा वास्तव में आप जिस बैंड का उपयोग करेंगे, उसमें एक भी आवृत्ति बिंदु नहीं होगा।
- प्रसार का वेग, आम तौर पर 0.66 से 0.87 यह इस पर निर्भर करता है कि ढांकता हुआ ठोस है या फोमयुक्त, जो समय और लंबाई की गणना को संचालित करता है।
- कनेक्टर इंटरफ़ेस. आवश्यकतानुसार 75 ओम एफ या 75 ओम बीएनसी की पुष्टि करें, और वीडियो सिस्टम के लिए मिश्रित 50 ओम हार्डवेयर को अस्वीकार करें।
- मानक और अनुपालन साक्ष्य, जैसे CATV केबल या JIS और MIL समकक्षों के लिए EN 50117, प्लस UL, ETL, CE, CPR, RoHS या REACH जहां प्रोजेक्ट उनकी मांग करता है।
- ड्रम के साथ संगति. ढांकता हुआ व्यास जो प्रतिबाधा निर्धारित करता है उसे पूरी लंबाई के लिए स्थिर रहना पड़ता है, इसलिए डिलीवरी के दोनों सिरों से एक नमूना परीक्षण एक उचित जांच है।
प्रतिबाधा एक श्रृंखला की तरह व्यवहार करती है: प्रत्येक जोड़ पर 50 या 75 ओम, या प्रत्येक जोड़ पर एक प्रतिबिंब। वीडियो, सीएटीवी, उपग्रह और सीसीटीवी के लिए 75 ओम और आरएफ, वायरलेस और परीक्षण कार्य के लिए 50 ओम का उपयोग करके संख्या को एप्लिकेशन से मिलाएं, फिर सुनिश्चित करें कि केबल, कनेक्टर, एडेप्टर और उपकरण पोर्ट सभी सहमत हैं। जब कोई सिग्नल समस्या हर दूसरे स्पष्टीकरण के बाद भी बनी रहती है, तो दूसरे कैमरे को बदलने से पहले टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर से मापें।
