Ảnh hưởng của kết hợp trở kháng giữa cáp đồng trục 50 và 75 Ohm cho tín hiệu 10 Mbit / s, mã hóa Manchester (20 MHz)

TL, DR:

Đây là một loạt các văn bản bởi vì tôi đã bao gồm rất nhiều thông tin nền. Tuy nhiên, cuối cùng sẽ có một câu hỏi hay và chính xác: Tôi có nên sử dụng mạng kết hợp trở kháng khi kết nối các cáp có trở kháng khác nhau như 50 và 75 Ω không? Câu trả lời có thể sẽ bắt đầu bằng "Nó phụ thuộc ...", và đây là lý do tại sao tôi cung cấp rất nhiều thông tin cơ bản trước.

Giới thiệu

Tôi muốn thoát khỏi một dây cáp Ethernet được ném xuống dọc theo cầu thang nhà tôi. Một cáp đồng trục dự phòng hiện có mà tôi đã cài đặt ban đầu cho truyền hình vệ tinh dường như hứa hẹn là một giải pháp thay thế, được giấu sạch sẽ trong các bức tường. Ngay khi tôi chuẩn bị mua những chiếc hộp nhỏ thích hợp để dỗ ethernet-over-anten-style (75, có khả năng tương đương 270 Mbit / s), tôi đã nhớ10base2 - hệ thống ethernet đồng trục BNC / RG58 cũ tốt và quyết định rằng 10 Mbit / s của nó là quá đủ cho nhu cầu của tôi. Thị trường cũ cho các trung tâm có đầu nối BNC hoặc thậm chí là "Bộ chuyển đổi Ethernet" ưa thích (dỗ thành cặp xoắn) vẫn rất tốt. Điều duy nhất tôi không chắc chắn là vấn đề trở kháng. 10base2 sử dụng cài đặt 50 with với cáp RG58 và hầu như mọi sự dỗ dành cho các hệ thống ăng ten gia đình (như cáp dự phòng của tôi cho truyền hình vệ tinh) có trở kháng 75.

Bây giờ tôi rất vui khi báo cáo rằng 10base2 đủ mạnh để xử lý việc lạm dụng việc chạy qua 10 ... 20 m dỗ dành 75 inappropriate không phù hợp. Ở đó, tôi đã sửa nó! Yay!

Tuy nhiên, ...

Tôi vẫn tò mò liệu bản hack mà tôi đã thực hiện có thực sự xấu (như trong: chỉ vừa đủ tốt) hoặc thậm chí có thể hoàn toàn chấp nhận được. Tôi nhìn tín hiệu bằng máy hiện sóng. Các thiết lập là như thế này:

Không có bất kỳ sự trùng khớp nào giữa các phân đoạn 50 Ω và 75 co của sự dỗ dành, kết quả cho thấy một lượng nhiễu phản xạ rất rõ ràng. Mặc dù nhược điểm này, "con mắt" vẫn mở to và bộ giải mã có thể vui vẻ thực hiện công việc của mình, dẫn đến mất gói tin chính xác bằng không. Chúng tôi đang xem xét sự kết hợp của các tín hiệu được truyền và nhận bởi trung tâm ethernet gần máy hiện sóng. Đánh giá theo phần "sạch", tín hiệu truyền có khoảng. 1.9 V _pkpk , và tín hiệu nhận được có 1.6 V _pkpk . Nếu an toàn khi giả định rằng cả hai trình điều khiển có đầu ra có cùng biên độ, chúng ta thậm chí có thể tính toán tổn thất do cáp giới thiệu: 20 × log (1.6 / 1.9) dB = 1.5 dB. Đủ tốt, bởi vì tính toán cho 15 m dỗ dỗ thông thường với 6,6 dB / 100 m mang lại 1 dB.

Tiếng ồn được giảm đáng kể khi một mạng phù hợp được chèn vào đầu gần hoặc xa của phần 75 co của dỗ. Có vẻ như thế này (Tín dụng cho nguồn này ) ...

Với mạng kết hợp ở cuối gần ... ... vẫn còn một số phản xạ có thể nhìn thấy đi từ đầu xa chưa từng có.

Với mạng kết hợp ở đầu xa, cũng phải có các phản xạ dọc theo cáp 50 50 tương đối ngắn giữa trung tâm và điểm gián đoạn được gắn nhãn "gần", nhưng như tôi đã học được từ một người bạn, phạm vi không thể "nhìn thấy" Họ, bởi vì họ được hấp thụ bởi trình điều khiển. Ngoài ra, một phần tín hiệu từ trình điều khiển "xa" được phản xạ và truyền trở lại dọc theo cáp 75 Ω và được kết thúc vào mạng phù hợp ở đầu xa:

So với thiết lập chưa từng có, biên độ của tín hiệu từ đầu xa gần bằng một nửa (-6 dB), và điều này phù hợp với lý thuyết dự đoán mất 5,6 dB qua mạng và trở kháng mà nó "trông" vào.

Tất cả các công việc trên, tức là không có mạng phù hợp hoặc một mạng phù hợp ở đầu gần hoặc cuối. "Công việc" có nghĩa là tôi có thể ping -fqua phân khúc trong nhiều giờ mà không bị mất gói.

Bây giờ, tại sao không sử dụng hai mạng phù hợp ở "gần" và "xa"? Chà, 10base2 được thiết kế cho chiều dài tối đa 185 m của RG58, mất 6,6 dB / 100 m hoặc 12,2 dB / 185 m. Do đó, hai trong số các mạng kết hợp điện trở của tôi đã ăn gần như tất cả tín hiệu và đưa tôi đến gần giới hạn cho phép, bao gồm cả cáp, có quá nhiều mất mát hoàn toàn. Tôi vẫn nghi ngờ rằng một giải pháp dựa trên biến áp, tổn thất thấp sẽ hoạt động vì tôi nghĩ 10base2 ("cheapnet") cần một đường dẫn DC: "DC LEVEL: Thành phần DC của tín hiệu phải nằm trong khoảng từ 37 mA đến 45 mA . Dung sai ở đây rất chặt chẽ do các va chạm được phát hiện bằng cách theo dõi mức DC trung bình trên dỗ. " ( Nguồn: p.4 ; cũng được sao lưu bởi bảng dữ liệu này) Sau đó một lần nữa; mạng kết hợp điện trở cũng sẽ gây ra bất kỳ sai lệch DC nào ...

Rốt cuộc,

... một lần nữa câu hỏi ngắn: Tôi có nên sử dụng mạng kết hợp trở kháng khi kết nối các cáp có trở kháng khác nhau như 50 và 75 Ω không?

Bất cứ điều gì giữa "Tôi thích thiết lập chưa từng có / phù hợp bởi vì tôi thích điều này / biểu đồ đó tốt hơn" để trả lời với nhiều thông tin cơ bản về RF hoặc phần cứng cấp thấp của 10base2 được đánh giá cao.

Biên tập

Nếu bạn có quyền truy cập vào bên trong Giao diện thu phát đồng trục (CTI), bạn có thể sửa đổi mạch giữa chip ( 8392 dường như là loại được sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất lớn và cũng là loại được sử dụng gần như hoàn toàn cho bất kỳ giao diện được tạo bởi bất kỳ ai cho bộ điều hợp 10base2) và đầu nối BNC. Có thể đánh đổi các dây cáp có 75 và 93 at với chi phí cho chiều dài xe buýt được phép. Chất bán dẫn quốc gia đã đưa ra một ghi chú ứng dụng về chủ đề này, được gọi là AN-620 (pdf, tháng 9 năm 1992).

Nhưng ngay cả sau khi tìm thấy ứng dụng này, sẽ rất tuyệt nếu tìm thấy một số thông tin cơ bản về những gì bên trong một chiếc 8392, tức là những gì người ta sẽ phải sử dụng để xây dựng giao diện bằng cách sử dụng các phần rời rạc và có thể một số logic và opamp.

Hệ số cải tạo do sự không phù hợp trở kháng là: -

$\dfrac{R-Z_o}{R+Zo}$

Trong đó Zo là trở kháng của cáp và R là điện trở nguồn hoặc tải.

Và, đối với thiết lập 50/75 ohm của bạn sẽ là -0.2. Vì vậy, tín hiệu bạn đặt cáp xuống (giả sử) 3Vp-p sẽ tạo ra phản xạ 0,6Vp-p. Đây có phải là quá nhiều? Nó không tuyệt vời nhưng chắc chắn nó không khủng khiếp.

Trải nghiệm ¹ đã chỉ ra rằng mạng kết hợp điện trở là một lựa chọn tốt cho 10 Ethernet cơ sở 2 chỉ trong cái nhìn đầu tiên. Nó giúp cải thiện tình hình khi nói đến chất lượng tín hiệu RF, nhưng tôi đã bỏ qua các vấn đề gây ra bởi cách 10 cơ sở 2 xử lý phát hiện va chạm, đó là các hiệu ứng tần số thấp và có thể hiểu được bằng các cân nhắc DC đơn giản.

Kết nối sẽ hoạt động tốt nhất mà không có bất kỳ mạng kết hợp trở kháng nối lại nào giữa đoạn kết thúc 50 and và đoạn cáp 75 ..

Phản xạ và tín hiệu quá mức gây ra bởi sự không phù hợp sẽ không làm phiền nhiều bộ thu phát, nhưng phát hiện va chạm nhìn vào dòng điện trung bình (được lọc) vào cáp và với mạng kết hợp điện trở, mức hiện tại đôi khi vượt quá giới hạn chỉ định. Tất cả tập trung vào việc xem xét các dòng điện một chiều được tạo ra bởi điện áp của các máy phát bị rơi trong khoảng 50 Ω đầu cáp (I = U / R). Thêm mạng điện trở sẽ tạo ra một đường dẫn song song đến các điểm kết thúc và tăng dòng điện một chiều. Điều này đôi khi có thể gây rối với việc phát hiện va chạm. Theo kinh nghiệm của tôi, điều này chủ yếu sẽ xảy ra vào những ngày hè nóng nực với độ ẩm cao, có thể là do rò rỉ DC tăng dọc theo lớp điện môi trong dỗ.

TL, DR: 10 cơ sở 2 sẽ dễ dàng xử lý việc lạm dụng được gửi trên 75 co ăng ten dỗ. Quá mức, phản xạ và bất kỳ tác dụng phụ nào khác của phần RF của tín hiệu không phải là vấn đề đáng lo ngại. Tuy nhiên, phát hiện va chạm xem xét các dòng điện tần số thấp và nó cần chính xác hai điện trở kết thúc 50 at ở mỗi đầu của sự dỗ dành. Thêm điện trở sẽ thay đổi điện trở DC của (50 Ω) / 2 = 25 và khiến các mạch phát hiện va chạm hoạt động không đáng tin cậy.

Đã đọc xung quanh ^{TM quốc tế} và đã nói chuyện với một số chuyên gia LAN trường học khá có kinh nghiệm đã chỉ ra rằng đây là một quan niệm sai lầm rất phổ biến. Do đó, xin vui lòng loại trừ các phông chữ in đậm ở trên. Quan niệm sai lầm thậm chí là trên wikipedia , vì câu hỏi liên quan này cho thấy.

Chú thích:

¹ Nhìn vào ngày của câu hỏi ban đầu, tôi nhận thấy rằng hệ thống, có và không có mạng kết hợp điện trở, hiện đã được sử dụng trong hơn hai năm. Tôi gặp sự cố vào một số ngày nóng vào mùa hè năm 2015. Sau đó, tôi đã gỡ bỏ mạng kết hợp điện trở và không có vấn đề gì kể từ đó.