สายโคแอกเชียล 50 โอห์มเป็นสายส่งที่มีคุณลักษณะอิมพีแดนซ์ 50 โอห์ม และเป็นตัวเลือกเริ่มต้นในระบบ RF ส่วนใหญ่ เนื่องจากจะรักษาสมดุลของการสูญเสียสัญญาณที่ต่ำพร้อมกับความสามารถในการจัดการพลังงานที่สมเหตุสมผล อัตรา "50 โอห์ม" ไม่ได้หมายถึงความต้านทาน DC ที่คุณสามารถวัดได้ด้วยมัลติมิเตอร์ อธิบายว่าแรงดันและกระแสเคลื่อนที่ไปตามสายเคเบิลที่ความถี่วิทยุอย่างไร บทความนี้จะอธิบายว่าจริงๆ แล้วอิมพีแดนซ์ 50 โอห์มหมายความว่าอย่างไร เหตุใดอุตสาหกรรมจึงนำอิมพีแดนซ์นี้มาใช้ เปรียบเทียบกับอิมพีแดนซ์อื่นๆ อย่างไร และสิ่งที่ต้องตรวจสอบก่อนตัดสินใจซื้อ หากคุณต้องการวิธีการเลือกแบบทีละขั้นตอน โปรดดูของเรา คู่มือตัวเชื่อมต่อโคแอกเซียล RF .
50 โอห์มหมายถึงอะไรในสาย Coax?
ความต้านทานที่เป็นลักษณะเฉพาะของสายเคเบิลคืออัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าต่อกระแสในคลื่นที่เคลื่อนที่ไปตามสายเคเบิล และได้รับการแก้ไขโดยรูปทรงของสายเคเบิลและวัสดุอิเล็กทริก สำหรับสายโคแอกเชียล อิมพีแดนซ์จะอยู่ที่ประมาณ Z0 = (138 / sqrt(εr)) × log10(D/d) โดยที่ D คือเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของกำบังด้านนอก d คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของตัวนำด้านใน และ εr คือความอนุญาตสัมพัทธ์ของไดอิเล็กตริก
อิมพีแดนซ์นี้ไม่ขึ้นอยู่กับความยาวของสายเคเบิล สายเคเบิล 50 โอห์มเดียวกันความยาว 10 ม. และ 100 ม. จะแสดงอิมพีแดนซ์คุณลักษณะเดียวกันโดยประมาณเมื่อวัดด้วยเครื่องวิเคราะห์เครือข่าย โอห์มมิเตอร์แบบ DC จะอ่านค่าความต้านทานอนุกรมต่ำเท่านั้น โดยมักจะใกล้ 0 โอห์มสำหรับชิ้นสั้นหรือหลายโอห์มในระยะยาว ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้ตรวจสอบพิกัด 50 โอห์มได้
- อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะถูกกำหนดโดยการก่อสร้าง ไม่ใช่ตามความยาว
- ค่าอิมพีแดนซ์มีความหมายเฉพาะที่ความถี่ที่ความยาวคลื่นของสัญญาณเทียบเคียงหรือน้อยกว่าความยาวสายเคเบิลเท่านั้น
- ความไม่ตรงกันทำให้เกิดการสะท้อน ซึ่งจะเพิ่มการสูญเสียการแทรกและการบิดเบือนของสัญญาณ
เหตุใด 50 โอห์มจึงกลายเป็นมาตรฐาน RF
มาตรฐาน 50 โอห์มเกิดขึ้นเนื่องจากเป็นการประนีประนอมในทางปฏิบัติที่ดีที่สุดระหว่างการลดทอนสัญญาณต่ำและการจัดการพลังงานสูงสำหรับสายเคเบิลฉนวนอากาศ สำหรับสายโคแอกเซียลที่มีไดอิเล็กตริกอากาศ พีคการจัดการพลังงานสูงสุดจะอยู่ใกล้ 30 โอห์ม และการลดทอนขั้นต่ำจะอยู่ใกล้ 77 โอห์ม ค่าเฉลี่ยเรขาคณิตของทั้งสองค่านี้คือประมาณ 48 โอห์ม ซึ่งปัดเศษตามธรรมชาติเป็น 50 โอห์มที่เราใช้ในปัจจุบัน
เมื่อโพลีเอทิลีนที่เป็นของแข็งและไดอิเล็กทริกที่มีการสูญเสียต่ำอื่นๆ กลายเป็นมาตรฐาน ค่าที่เหมาะสมจะเปลี่ยนไปเล็กน้อย แต่ 50 โอห์มยังคงใกล้เคียงเพียงพอ และวิศวกรโทรคมนาคมและอุปกรณ์ทดสอบใช้กันอย่างแพร่หลายแล้ว เรดาร์ เครื่องรับส่งสัญญาณวิทยุ เครื่องมือในห้องปฏิบัติการ และอุปกรณ์เซลลูลาร์และไร้สายรุ่นต่อมา ล้วนได้รับมาตรฐานที่ 50 โอห์ม
50 โอห์ม กับ 75 โอห์ม เทียบกับ อิมพีแดนซ์อื่นๆ
สำหรับงาน RF ทั่วไป ให้เลือกสายเคเบิล 50 โอห์ม เลือกสายเคเบิล 75 โอห์มเฉพาะสำหรับการใช้งานรับสัญญาณที่สูญเสียต่ำ เช่น วิดีโอออกอากาศหรือโทรทัศน์ ซึ่งการจัดการพลังงานมีความสำคัญน้อยกว่า ตารางเปรียบเทียบความแตกต่างหลัก
| ความต้านทาน | การใช้งานทั่วไป | การสูญเสียสัญญาณ | การจัดการพลังงาน | ประเภทตัวเชื่อมต่อ |
|---|---|---|---|---|
| 50 โอห์ม | ไร้สาย, อุปกรณ์ทดสอบ, วิทยุ, เครื่องป้อนเสาอากาศ, IoT | ต่ำ | ปานกลางถึงสูง | BNC, N, SMA, TNC, UHF |
| 75 โอห์ม | ออกอากาศวิดีโอ กล้องวงจรปิด เคเบิลทีวี โทรศัพท์ | ต่ำer than 50 ohm for the same outer size | ต่ำer | BNC, F, อาร์ซีเอ |
| 93 โอห์ม | การส่งข้อมูลแบบเดิม, LAN ยุคแรกๆ | ต่ำมากสำหรับข้อมูลความเร็วต่ำบางอย่าง | ต่ำมาก | บีเอ็นซี (หายาก) |
การใช้สายเคเบิล 75 โอห์มในระบบ 50 โอห์มจะทำให้เกิดความไม่ตรงกันซึ่งสะท้อนถึงส่วนหนึ่งของสัญญาณ ที่ความถี่ต่ำและความยาวสั้น เอฟเฟกต์อาจไม่สำคัญ แต่ที่สูงกว่าสองสามร้อยเมกะเฮิรตซ์หรือสำหรับสายเคเบิลยาว การกระเพื่อมที่เพิ่มเข้ามาและการสูญเสียมักจะทำให้ยอมรับไม่ได้
วิธีเลือกสายโคแอกเชียล 50 โอห์ม
เริ่มต้นด้วยการตั้งค่าการสูญเสียสูงสุดที่ยอมรับได้ที่ความถี่การทำงานของคุณ จากนั้นตรวจสอบการจัดการพลังงาน ความยืดหยุ่นทางกล การป้องกัน และความทนทานต่ออิมพีแดนซ์ ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดคือการซื้อ RG-58 ที่ถูกที่สุดโดยไม่ตรวจสอบการลดทอนที่ความถี่ดอกเบี้ยจริง
- กำหนดความถี่สูงสุดที่คุณจะส่งสัญญาณ การสูญเสียจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ ดังนั้นสายเคเบิลที่ทำงานที่ 100 MHz อาจไม่สามารถใช้งานได้ที่ 6 GHz
- คำนวณการสูญเสียทั้งหมดจากการลดทอนของสายเคเบิลต่อเมตร ซึ่งมักระบุเป็น dB ต่อ 100 ม. ที่ 1 GHz คูณด้วยความยาวการรันของคุณและเพิ่มการสูญเสียตัวเชื่อมต่อ
- ตรวจสอบโครงสร้างตัวนำภายนอก เปียมีความยืดหยุ่นแต่รั่ว ฟอยล์บวกถักเปียให้การป้องกันที่ดีกว่า ทองแดงกึ่งแข็งและลูกฟูกให้การสูญเสียน้อยที่สุดและการป้องกันที่ดีที่สุดสำหรับการติดตั้งแบบคงที่
- ตรวจสอบความทนทานต่ออิมพีแดนซ์ โดยทั่วไปแล้วสายเคเบิลยืดหยุ่น 50 โอห์มที่ดีจะเก็บค่าอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะไว้ภายใน ±2 โอห์ม; สายเคเบิลคุณภาพต่ำสามารถเคลื่อนตัวได้มากกว่าและทำให้ VSWR สูงขึ้น
- ตรวจสอบตระกูลตัวเชื่อมต่อและอินเทอร์เฟซการผสมพันธุ์ ขั้วต่อ SMA 50 โอห์มไม่เหมือนกับขั้วต่อ 50 โอห์ม N ทั้งทางกลไกหรือทางไฟฟ้า และไม่ควรบังคับเข้ากับพอร์ต BNC 75 โอห์ม
กลุ่มสายเคเบิล 50 โอห์มทั่วไปทั่วไปประกอบด้วย RG-58/U สำหรับสายแพตช์แบบยืดหยุ่นแบบสั้น, RG-213/U สำหรับการรันสถานีฐานที่มีกำลังสูงกว่า และสายเคเบิลไดอิเล็กทริกแบบโฟมสูญเสียต่ำสำหรับตัวป้อนขนาดยาว ประสิทธิภาพที่แท้จริงขึ้นอยู่กับคุณภาพการก่อสร้าง ดังนั้นควรเปรียบเทียบเส้นโค้งการลดทอนของเอกสารข้อมูลก่อนสั่งซื้อ
การจับคู่ตัวเชื่อมต่อกับสายเคเบิล 50 โอห์ม
สายเคเบิล 50 โอห์มทุกเส้นต้องมีขั้วต่อ 50 โอห์มที่ตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลและพอร์ตเป้าหมาย อิมพีแดนซ์ของตัวเชื่อมต่อที่ไม่ตรงกันจะสร้างการสะท้อนและอาจทำให้อินเทอร์เฟซเสียหายได้ ตัวอย่างเช่น ขั้วต่อ BNC 75 โอห์มสามารถจับคู่กับขั้วต่อ BNC 50 โอห์มได้ แต่ขั้นตอนอิมพีแดนซ์ที่ทางแยกจะเพิ่ม VSWR และหมุดตรงกลางอาจไม่เข้ากันในมิติเสมอไป ขั้วต่อชนิด N และ SMA มีความสอดคล้องกันมากกว่ามากในระบบ 50 โอห์ม ในขณะที่ TNC มี BNC เวอร์ชันเกลียวและทนทานต่อสภาพอากาศ
ขั้วต่อ SMA
SMA เป็นตัวเลือกแรกสำหรับความถี่สูงถึง 18 GHz และสำหรับโมดูลขนาดกะทัดรัด เช่น วิทยุ เสาอากาศ และอุปกรณ์ทดสอบ เลือกตัวเชื่อมต่อ SMA ที่ตรงกับประเภทสายเคเบิลของคุณ ไม่ว่าจะเป็นแบบยืดหยุ่น กึ่งแข็ง หรือไมโครสตริป
ตัวเชื่อมต่อโคแอกเซียล RF SMA สำหรับการใช้งานบรอดแบนด์ สำรวจตัวเชื่อมต่อ SMA ที่มีอิมพีแดนซ์ 50 โอห์ม รองรับ DC ถึง 18 GHz บนสายเคเบิลกึ่งแข็ง เหมาะกับโมดูลขนาดกะทัดรัดและวงจรความถี่สูงที่กล่าวถึงในข้อความก่อนหน้า ดูผลิตภัณฑ์ → ขั้วต่อ N
ตัวเชื่อมต่อ N เป็นตัวเชื่อมต่อที่ทนทาน 50 โอห์มพร้อมความสามารถในการทำซ้ำที่โดดเด่นตั้งแต่ DC ถึง 11 GHz หรือสูงกว่า พบได้ทั่วไปในตัวกรองสถานีฐาน เครื่องขยายสัญญาณ RF และเครื่องป้อนเสาอากาศกลางแจ้ง
ขั้วต่อโคแอกเซียล N RF พร้อมข้อต่อแบบสกรู ตัวเชื่อมต่อ 50 โอห์มที่ทนทานเหล่านี้ทำงานได้ถึง 11 GHz บนสายเคเบิลกึ่งแข็ง เหมาะสำหรับตัวกรองสถานีฐานและเครื่องป้อนกลางแจ้ง ดังที่ระบุไว้ในการสนทนาโดยรอบ ดูผลิตภัณฑ์ → ขั้วต่อ BNC
ขั้วต่อ BNC นั้นสะดวกสำหรับการเชื่อมต่อที่รวดเร็ว แต่ตรวจสอบว่า BNC เฉพาะนั้นได้รับการจัดอันดับที่ 50 โอห์ม และสำหรับช่วงความถี่ของคุณ เชลล์แบบเดียวกันนี้ยังใช้สำหรับวงจรวิดีโอ 75 โอห์ม ดังนั้นโปรดตรวจสอบเอกสารข้อมูลก่อนผสมพันธุ์
ตัวเชื่อมต่อโคแอกเซียล BNC RF พร้อมข้อต่อแบบดาบปลายปืน ตรวจสอบขั้วต่อ BNC 50 หรือ 75 โอห์มเหล่านี้เพื่อต้องการการเชื่อมต่อและตัดการเชื่อมต่ออย่างรวดเร็ว บริบทเตือนให้ตรวจสอบอัตราความถี่และความต้านทานก่อนผสมพันธุ์ ทำให้หน้านี้มีประโยชน์ ดูผลิตภัณฑ์ → เมื่อคุณประกอบสายเคเบิล ให้ตรวจสอบว่าได้ระบุขั้วต่อไว้สำหรับตระกูลสายเคเบิลที่คุณใช้อยู่ เช่น สายถักแบบยืดหยุ่นหรือสายกึ่งแข็ง หากอินเทอร์เฟซของพอร์ตทั้งสองแตกต่างกัน ให้ใช้ค่าการสูญเสียต่ำ 50 โอห์ม อะแดปเตอร์ RF แทนที่จะดัดแปลงด้วยสายยาว
การใช้งานทั่วไปและการตรวจสอบการติดตั้ง
คุณจะพบสายโคแอกเชียล 50 โอห์มในโครงสร้างพื้นฐานไร้สาย การทดสอบและการวัด ระบบการบิน อุปกรณ์ IoT และระบบใดๆ ที่ตัวรับส่งสัญญาณขับเคลื่อนเสาอากาศ ในการใช้งานเหล่านี้ อิมพีแดนซ์ของสายเคเบิลเป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่ที่ตรงกันตั้งแต่ตัวเชื่อมต่อบน PCB ไปยังจุดป้อนเสาอากาศ
- สายวัดทดสอบแบบตั้งโต๊ะและการเชื่อมต่อเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมใช้สายแพทช์ 50 โอห์มแบบสั้น
- ตัวป้อนเสาอากาศของสถานีฐานใช้สายเคเบิล 50 โอห์มการสูญเสียต่ำพร้อมขั้วต่อชนิด N
- วิทยุที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์มักจะส่ง RF ไปยังพอร์ตหญิง SMA 50 โอห์ม
- โมดูลเครื่องรับ GPS เทเลเมติกส์ และวิทยุใช้รูปแบบอิมพีแดนซ์ 50 โอห์มเหมือนกัน
สำหรับการติดตั้งกลางแจ้ง ให้ตรวจสอบว่าสายเคเบิลมีแจ็คเก็ตที่ทนต่อสภาพอากาศหรือไม่ และเพิ่มอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากหรือส่วนประกอบป้องกันฟ้าผ่าใกล้กับจุดเข้า ตัวป้องกันที่ออกแบบมาสำหรับการทำงาน 50 โอห์มจะรักษาคุณลักษณะอิมพีแดนซ์ของระบบไว้ตลอดเส้นทางไฟกระชาก
คำถามที่พบบ่อย
คำถามเหล่านี้เป็นคำถามที่วิศวกรมักถามก่อนเลือกสายเคเบิล 50 โอห์ม
ฉันสามารถใช้สายเคเบิล 75 โอห์มในระบบ 50 โอห์มได้หรือไม่
ใช่ แต่สำหรับการทดสอบชั่วคราวสั้นๆ เท่านั้น ไม่ใช่ที่กำลังสูงหรือความถี่สูง อิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกันจะสร้างค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนประมาณ (75-50)/(75 50) หรือ 0.2 ซึ่งหมายความว่าประมาณ 4% ของกำลังสัญญาณที่สะท้อน การสูญเสียย้อนกลับอยู่ที่ประมาณ 14 เดซิเบล ซึ่งอาจยอมรับได้สำหรับงานตั้งโต๊ะ แต่ไม่ค่อยยอมรับได้สำหรับเครื่องส่งสัญญาณ
สายเคเบิล 50 โอห์มวัด 50 โอห์มบนมัลติมิเตอร์หรือไม่?
ไม่ มัลติมิเตอร์ใช้กระแสตรงและวัดความต้านทานอนุกรมของตัวนำตรงกลางและชีลด์ ซึ่งโดยปกติจะต่ำกว่า 10 โอห์มสำหรับสายเคเบิลสั้น อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะเป็นคุณสมบัติของคลื่น AC และสามารถวัดได้อย่างถูกต้องด้วยการวิเคราะห์อิมพีแดนซ์ที่ RF เช่น ด้วยเครื่องวิเคราะห์เครือข่าย
อะไรคือความแตกต่างระหว่างขั้วต่อ BNC 50 โอห์มและ 75 โอห์ม?
โครงสร้างพื้นฐานจะเหมือนกัน แต่ขั้วต่อ BNC 75 โอห์มมีโปรไฟล์ตัวนำกึ่งกลางที่แตกต่างกัน และไม่สามารถใช้แทนกันได้กับประเภท 50 โอห์มโดยไม่ทำให้อินเทอร์เฟซเสื่อมลง ปลั๊ก 50 โอห์มจะจับคู่ทางกายภาพกับแจ็ค 75 โอห์ม แต่การเปลี่ยนแปลงอิมพีแดนซ์และแรงสัมผัสที่ไม่ดีอาจทำให้ VSWR เพิ่มขึ้น และทำให้แจ็คเสียหายจากการเชื่อมต่อซ้ำๆ
ฉันควรซื้อสายเคเบิลใดสำหรับตัวป้อนเสาอากาศ 50 โอห์ม
เลือกสายเคเบิลที่บางที่สุดที่ผ่านงบประมาณการสูญเสียของคุณ สำหรับการวิ่งในร่มระยะสั้น ประเภท RG-58 นั้นสะดวก สำหรับการวิ่งกลางแจ้งระยะยาวหรือความถี่ที่สูงกว่า 1 GHz ให้เลือกสายเคเบิล 50 โอห์มสูญเสียต่ำพร้อมแจ็คเก็ตเซลล์ปิดและขั้วต่อชนิด N และตรวจสอบการลดทอนที่ความถี่จริงของคุณ
