50 ohmiain koaksiaalikaapeli on siirtojohto, jonka ominaisimpedanssi on 50 ohmia, ja se on oletusvalinta useimmissa RF-järjestelmissä, koska se tasapainottaa alhaisen signaalihäviön ja kohtuullisen tehonkäsittelykyvyn. Arvo "50 ohm" ei viittaa DC-resistanssiin, jonka voit mitata yleismittarilla; se kuvaa kuinka jännite ja virta kulkevat kaapelia pitkin radiotaajuuksilla. Tässä artikkelissa kerrotaan, mitä 50 ohmin impedanssi todella tarkoittaa, miksi teollisuus otti sen käyttöön, miten sitä verrataan muihin impedansseihin ja mitä tulee tarkistaa ennen ostamista. Jos tarvitset täydellisen vaiheittaisen valintamenetelmän, katso meidän RF-koaksiaaliliittimen opas .
Mitä 50 ohmia tarkoittaa koaksiaalikaapelissa?
Kaapelin ominaisimpedanssi on jännitteen ja virran suhde sitä pitkin kulkevassa aallossa, ja se on kiinnitetty kaapelin geometriaan ja dielektriseen materiaaliin. Koaksiaalikaapelin impedanssi on suunnilleen Z0 = (138 / sqrt(εr)) × log10(D/d), missä D on ulkovaipan sisähalkaisija, d on sisäjohtimen ulkohalkaisija ja εr on eristeen suhteellinen permittiivisyys.
Tämä impedanssi on riippumaton kaapelin pituudesta. Saman 50 ohmin kaapelin 10 m ja 100 m pituiset molemmat osoittavat suunnilleen samaa ominaisimpedanssia verkkoanalysaattorilla mitattuna. DC-ohmimittari lukee vain alhaisen sarjaresistanssin, usein lähellä 0 ohmia lyhyellä kappaleella tai useita ohmia pitkällä aikavälillä, joten sillä ei voida varmistaa 50 ohmin arvoa.
- Ominaisimpedanssi määräytyy rakenteen, ei pituuden mukaan.
- Impedanssiarvolla on merkitystä vain taajuuksilla, joilla signaalin aallonpituus on verrattavissa kaapelin pituuteen tai sitä pienempi.
- Epäsovitus aiheuttaa heijastuksia, jotka lisäävät välityshäviöitä ja signaalin vääristymiä.
Miksi 50 ohmista tuli RF-standardi
50 ohmin standardi syntyi, koska se oli paras käytännöllinen kompromissi alhaisen vaimennuksen ja korkean tehon käsittelyn välillä ilmadielektrisissä kaapeleissa. Ilmadielektrisellä koaksiaalijohdolla suurin tehonkäsittelyhuippu on lähellä 30 ohmia ja pienin vaimennus on lähellä 77 ohmia. Näiden kahden arvon geometrinen keskiarvo on noin 48 ohmia, joka pyöristyy luonnollisesti nykyiseen 50 ohmiin.
Kun kiinteä polyeteeni ja muut pienihäviöiset eristeet tulivat vakioiksi, optimiarvot siirtyivät hieman, mutta 50 ohmia pysyi riittävän lähellä ja sitä käyttivät jo laajasti tietoliikenne- ja testauslaiteinsinöörit. Tutka, radiolähetin-vastaanottimet, laboratoriolaitteet ja myöhemmin solukko- ja langattomat laitteet ovat kaikki standardoituja 50 ohmiin.
50 ohmia vs 75 ohmiaia vs muut impedanssit
Valitse yleiskäyttöön RF-työhön 50 ohmin kaapeli; valitse 75 ohmin kaapeli vain pienihäviöisiin vastaanottosovelluksiin, kuten lähetysvideoon tai televisioon, joissa tehonkäsittely ei ole yhtä tärkeää. Taulukossa verrataan tärkeimpiä eroja.
| Impedanssi | Tyypillinen käyttö | Signaalin menetys | Tehon käsittely | Liitintyypit |
|---|---|---|---|---|
| 50 ohm | Langaton, testilaitteet, radio, antennisyöttölaitteet, IoT | Matala | Kohtalainen tai korkea | BNC, N, SMA, TNC, UHF |
| 75 ohm | Videolähetys, CCTV, kaapeli-tv, puhelin | Matalaer than 50 ohm for the same outer size | Matalaer | BNC, F, RCA |
| 93 ohmia | Vanha tiedonsiirto, varhaiset lähiverkot | Erittäin alhainen tietyille hitaille datanopeuksille | Erittäin matala | BNC (harvinainen) |
75 ohmin kaapelin käyttäminen 50 ohmin järjestelmässä luo yhteensopimattomuuden, joka heijastaa osaa signaalista. Matalilla taajuuksilla ja lyhyillä pituuksilla vaikutus voi olla mitätön, mutta muutaman sadan megahertsin yläpuolella tai pitkillä kaapeliajoilla lisääntynyt aaltoilu ja häviö tekevät siitä yleensä mahdotonta hyväksyä.
Kuinka valita 50 ohmin koaksiaalikaapeli
Aloita asettamalla suurin hyväksyttävä häviö käyttötaajuudellasi ja tarkista sitten tehonkäsittely, mekaaninen joustavuus, suojaus ja impedanssitoleranssi. Yleisin virhe on ostaa halvin RG-58 samankaltainen vaimennusta tarkistamatta todellisella kiinnostavalla taajuudella.
- Määritä suurin lähettämäsi taajuus. Häviö kasvaa taajuuden kasvaessa, joten 100 MHz:n taajuudella toimiva kaapeli voi olla käyttökelvoton 6 GHz:llä.
- Laske kokonaishäviö kaapelin vaimennuksesta metriä kohti, usein dB per 100 m taajuudella 1 GHz; kerro ajopituudellasi ja lisää liittimen häviö.
- Tarkista ulkojohtimen rakenne. Punos on joustava, mutta vuotaa; folio plus punos antaa paremman suojauksen; puolijäykkä ja aallotettu kupari tarjoavat pienimmän häviön ja parhaan suojauksen kiinteisiin asennuksiin.
- Tarkista impedanssitoleranssi. Hyvä 50 ohmin joustava kaapeli pitää ominaisimpedanssin tyypillisesti ±2 ohmin sisällä; huonolaatuiset kaapelit voivat ajautua enemmän ja aiheuttaa korkeamman VSWR:n.
- Tarkista liitinperhe ja liitosliitäntä. 50 ohmin SMA-liitin ei ole sama kuin 50 ohmin N-liitin mekaanisesti tai sähköisesti, eikä kumpaakaan tule pakottaa 75 ohmin BNC-porttiin.
Yleisiä yleisiä 50 ohmin kaapeliperheitä ovat RG-58/U lyhyille joustaville patch-johtimille, RG-213/U suurempitehoisille tukiasemien ajoille ja pienihäviöiset vaahto-dielektriset kaapelit pitkille syöttöjohdoille. Todellinen suorituskyky riippuu rakenteen laadusta, joten vertaa aina tietosivujen vaimennuskäyriä ennen tilaamista.
Liittimet sopivat 50 ohmin kaapeliin
Jokainen 50 ohmin kaapeli tarvitsee 50 ohmin liittimen, joka vastaa kaapelin halkaisijaa ja kohdeporttia; liittimen impedanssien epäsopivuus aiheuttaa heijastuksia ja voi vahingoittaa liitäntää. Esimerkiksi 75 ohmin BNC-liitin voi yhdistää 50 ohmin BNC-liittimen, mutta impedanssiaskel liitoksessa lisää VSWR:ää ja keskinastat eivät aina ole mitoiltaan yhteensopivia. N-tyypin ja SMA-liittimet ovat paljon yhtenäisempiä 50 ohmin järjestelmissä, kun taas TNC tarjoaa kierteitetyn, säänkestävän version BNC:stä.
SMA liittimet
SMA on ensimmäinen valinta jopa 18 GHz:n taajuuksille ja pienikokoisille moduuleille, kuten radioille, antenneille ja testilaitteille. Valitse kaapelityyppiäsi vastaava SMA-liitin, olipa sitten joustava, puolijäykkä tai mikroliuskainen.
SMA RF -koaksiaaliliittimet laajakaistasovelluksiin Tutustu SMA-liittimiin, joissa on 50 ohmin impedanssi ja jotka tukevat tasavirtaa 18 GHz:iin puolijäykällä kaapelilla. Ne sopivat edellisessä tekstissä mainittuihin kompakteihin moduuleihin ja suurtaajuuspiireihin. Näytä tuote → N Liittimet
N liitintä ovat kestäviä, 50 ohmin liittimiä, joilla on erinomainen toistettavuus DC:stä 11 GHz:iin tai enemmän. Ne ovat yleisiä tukiasemasuodattimissa, RF-vahvistimissa ja ulkoantennin syöttölaitteissa.
N RF koaksiaaliliittimet ruuvikytkimellä Nämä kestävät 50 ohmin liittimet toimivat jopa 11 GHz:n taajuudella puolijäykällä kaapelilla. Ihanteellinen tukiaseman suodattimille ja ulkosyöttölaitteille, kuten ympäröivässä keskustelussa todettiin. Näytä tuote → BNC liittimet
BNC-liittimet ovat käteviä nopeita liitäntöjä varten, mutta varmista, että BNC on mitoitettu 50 ohmiin ja omalle taajuusalueellesi. Samaa kuorta käytetään myös 75 ohmin videopiireissä, joten tarkista tietolomake ennen yhdistämistä.
BNC RF koaksiaaliliittimet bajonettiliitännällä Tarkista nämä 50 tai 75 ohmin BNC-liittimet pikaliitäntöjen ja irrotustarpeiden varalta. Konteksti varoittaa tarkistamaan taajuuden ja impedanssin luokitukset ennen yhdistämistä, mikä tekee tästä sivusta hyödyllisen. Näytä tuote → Kun kokoat kaapelia, varmista, että liitin on määritetty juuri käyttämällesi kaapeliperheelle, kuten joustava punottu kaapeli tai puolijäykkä kaapeli. Jos kaksi porttiliitäntää ovat erilaiset, käytä pienihäviöistä 50 ohmia RF-sovitin sen sijaan, että sopeutuisit pitkällä kaapelilla.
Tyypilliset sovellukset ja asennustarkastukset
Löydät 50 ohmin koaksiaalikaapelin langattomasta infrastruktuurista, testauksesta ja mittauksesta, avioniikasta, IoT-laitteista ja kaikista järjestelmistä, joissa lähetin-vastaanotin ohjaa antennia. Näissä sovelluksissa kaapelin impedanssi on osa sovitettua ketjua piirilevyn liittimestä antennin syöttöpisteeseen.
- Penkkitestijohdot ja spektrianalysaattoriliitännät käyttävät lyhyitä 50 ohmin patch-kaapeleita.
- Tukiaseman antennisyöttölaitteet käyttävät pienihäviöistä 50 ohmin kaapelia N-tyypin liittimillä.
- Ohjelmiston määrittämät radiot reitittävät usein RF:n 50 ohmin SMA-naarasporttiin.
- GPS-vastaanottimilla, telematiikalla ja radiomoduuleilla on sama 50 ohmin impedanssikäytäntö.
Ulkoasennuksissa tarkista, onko kaapelissa säänkestävä vaippa, ja lisää ylijännitesuoja tai salamansuojakomponentti sisääntulokohdan lähelle. Suoja, joka on suunniteltu 50 ohmin toimintaan, ylläpitää järjestelmän ominaisimpedanssia ylijännitepolun läpi.
Usein kysytyt kysymykset
Nämä ovat kysymyksiä, joita insinöörit kysyvät useimmiten ennen 50 ohmin kaapelin valitsemista.
Voinko käyttää 75 ohmin kaapelia 50 ohmin järjestelmässä?
Kyllä, mutta vain lyhyttä väliaikaista testiä varten, ei suurella teholla tai korkealla taajuudella. Impedanssin epäsovitus luo heijastuskertoimen noin (75-50)/(75 50) tai 0,2, mikä tarkoittaa, että noin 4 % signaalitehosta heijastuu. Paluuhäviö on vain noin 14 dB, mikä saattaa olla hyväksyttävää penkkityössä, mutta harvoin lähettimessä.
Mittaako 50 ohmin kaapeli 50 ohmia yleismittarissa?
Ei. Yleismittari käyttää tasavirtaa ja mittaa keskijohtimen ja suojavaipan sarjaresistanssin, joka on yleensä alle 10 ohmia lyhyellä kaapelilla. Ominainen impedanssi on AC-aaltoominaisuus, ja se voidaan mitata oikein vain RF-impedanssianalyysillä, esimerkiksi verkkoanalysaattorilla.
Mitä eroa on 50 ohmin ja 75 ohmin BNC-liittimillä?
Peruskuori on sama, mutta 75 ohmin BNC-liittimillä on erilainen keskijohdinprofiili, eivätkä ne ole vaihdettavissa 50 ohmin tyyppeihin ilman, että liitäntä heikkenee. 50 ohmin pistoke yhdistyy fyysisesti 75 ohmin liittimeen, mutta impedanssin muutos ja huono kosketusvoima voivat lisätä VSWR:ää ja vahingoittaa liitintä toistuvien kytkentöjen yhteydessä.
Mikä kaapeli minun pitäisi ostaa 50 ohmin antennisyöttölaitteeseen?
Valitse ohuin kaapeli, joka ylittää tappiobudjettisi. Lyhyille sisälenkeille RG-58-tyyppi on kätevä. Jos käytät pitkiä ajoja ulkona tai yli 1 GHz:n taajuuksia, valitse pienihäviöinen 50 ohmin kaapeli, jossa on umpisoluinen vaippa ja N-tyypin liittimet, ja tarkista sen vaimennus todellisella taajuudellasi.
