Cable Loss

Definisi kabel Loss

Dalam kabel koaksial khas (Gambar 2), ada dua komponen utama kabel kerugian:-efek rugi kulit dan kerugian dielektrik.




Skin- effect loss

Pada frekuensi tinggi, sinyal cenderung merambat sepanjang permukaan konduktor dalam (ditunjukkan dalam Gambar 2). Ini dikenal sebagai efek kehilangan kulit.Kedalaman kulit (δ) didefinisikan sebagai:


di mana ω adalah frekuensi dalam rad / s, μ adalah permeabilitas magnet konduktor di H / m, dan ρ adalah dirigen resistensi di ohmmeters. Efeknya menyebabkan hambatan per satuan panjang, R _l, dan induktansi per satuan panjang, L _l, untuk meningkatkan dengan akar kuadrat dari frekuensi. Perlawanan per satuan panjang dihitung sebagai:


dimana w adalah lebar konduktor. Untuk kawat lingkaran jari-jari r, lebarnya adalah 2 π r.Perlawanan kembali jalur juga perlu ditambahkan, tapi biasanya jauh lebih sedikit maka jalan ke depan dan dapat diabaikan.

Dielectric Loss

Dielektrik isolator, ditunjukkan dalam Gambar 2, juga memberikan kontribusi untuk kerugian kabel frekuensi-dependen. Konstanta dielektrik (ε) didefinisikan sebagai:



Dimana ε adalah komponen nyata dari konstanta dielektrik, dan tanδ merupakan khayalan, atau kerugian tangen, disipasi faktor dari dielektrik. Karena isolator dielektrik mempengaruhi kapasitansi, kapasitansi per satuan panjang (C _l) perubahan _l C (1 + jtanδ).

Total Cable Loss
Termasuk kulit-efek dan kerugian dielektrik, kabel ideal per satuan model panjang dapat diubah untuk memasukkan kerugian ini, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.


Gambar 3. model kabel sederhana .

Dari Gambar 3, kita mendefinisikan konstanta propagasi sebagai jk = √ ZK, di mana Z adalah seri didistribusikan impendasi, dan Y adalah terdistribusi paralel penerimaan. Dalam hal ini:



Dengan menggunakan pendekatan ekspansi Taylor dan menyederhanakan lebih lanjut, istilah berikut dapat diekstraksi:



Di mana Z _O's karakteristik impedansi baris, ε _r adalah konstanta dielektrik relatif, dan c adalah kecepatan cahaya.

Akhirnya, apa kita benar-benar setelah adalah keuntungan kabel, H (f) = ^e-jk l, di mana ladalah panjang garis. Menggunakan temuan dari atas, kita sampai pada:



Dimana:



dan



Kesimpulan sederhana bahwa kita ingin melihat dari perhitungan di atas adalah:

1. kerugian efek Kulit (α 1) mendominasi pada frekuensi rendah (Gambar 4)
2. rugi Dielektrik (α 2) mendominasi pada frekuensi tinggi (Gambar 4)

Dalam kabel nyata, H (f) bervariasi dari pendekatan di atas. Namun, cukup akurat untuk sebagian besar ATE bekerja, dimana redaman meningkat oleh 6dB paling banyak.


Gambar 4. Representasi kulit-efek (konduktor batin), dielektrik, dan return-path (konduktor luar) kerugian.

Gambar 4 memberikan sebuah representasi dasar kerugian untuk kabel koaksial tipikal ditunjukkan dalam Gambar 2, yang memiliki karakteristik impedansi 50Ω, sebuah konduktor tembaga batin, dan konduktor luar yang terbuat dari baja dijalin. Setiap kabel memiliki kerugian sendiri yang unik, tapi masih akan menunjukkan trend yang sama terlihat pada Gambar 4.

Kesimpulan dari kabel Loss

Bukan maksud aplikasi catatan ini menawarkan pendekatan matematis yang ketat terhadap derivasi dari kabel kerugian-ini dapat diperoleh dari berbagai sumber skolastik. Namun, apa yang ditunjukkan dalam persamaan yang diringkas dalam Gambar 4. Dari analisis di atas kita mendapatkan hal-hal penting berikut:

1. Semua kabel memiliki kerugian, dan kerugian ini akhirnya akan membatasi kinerja sistem. Jumlah kerugian tergantung pada kualitas kabel dan spesifikasinya.
2. Kerugian yang terjadi adalah:

   a. Kulit-efek kerugian yang mendominasi pada frekuensi rendah
   b. Dielektrik kerugian yang mendominasi pada frekuensi tinggi
   c. Kembali-jalan kerugian yang tidak signifikan dan dapat diabaikan untuk kebanyakan kasus
   d. Kerugian melalui konektor, relay, dan koneksi lain yang dibuat pada node-node output atau DUT

Cable Loss VS Cable Cost

Gambar 5 menunjukkan hilangnya kabel untuk kabel yang khas, sedangkan Tabel 1 membandingkan biaya dari beberapa kabel relatif terhadap kerugian mereka.


Gambar 5. Kabel kerugian untuk berbagai kabel.

Tabel 1.Biaya per Foot khas untuk Berbagai Kabel Coaxial Fleksibel dari Satu Dipilih



Kinerja Kabel Loss

Untuk penguji yang berjalan dalam kisaran 200Mbps, kehilangan kabel tidak mungkin merupakan masalah besar. Namun, untuk penguji berjalan pada 500Mbps dan lebih tinggi, kinerja jalur sinyal penuh, elektronik, kabel, dan pin harus dianalisa sangat hati-hati untuk memastikan bahwa kinerja penuh diukur dengan benar pada pin. Spesifikasi kinerja berikut sangat penting untuk tester kecepatan tinggi:

1. DC akurasi tingkat bentuk gelombang
2. Naik dan turun kali
3. Maksimum tingkat beralih
4. Minimum pulsa-lebar kemampuan
5. Propagasi akurasi dan cocok relatif terhadap setiap tepi
6. Propagasi, seperti propagasi vs lebar pulsa minimum, amplitudo, dan umum modus

Semua karakteristik tersebut adalah kinerja dipengaruhi oleh pemilihan kabel. Sebagai tarif beralih meningkat, kerugian kabel mulai mendominasi dan membatasi kinerja tester, terlepas dari bandwidth pengemudi untuk mengemudi kabel. Plot pada Gambar 6 dan 7mewakili dan menyoroti masalah ini



Gambar 6. Langkah respon pendek / kabel berkualitas tinggi.


Gambar 7. Langkah respon lagi kabel berkualitas rendah /.

Angka 6 dan 7 menggambarkan bentuk gelombang yang paling insinyur telah melihat dan tahu tentang. Namun, berikut ini adalah penting:

1. t0 merupakan 50% dari amplitudo gelombang itu. Sebagai aturan praktis, 10% sampai 90% rise time adalah sekitar 28,6 x t0. Kedua bentuk gelombang menunjukkan penurunan yang signifikan dalam meningkat dua kali panjang kabel.
2. Membatasi bandwidth-kurva dampak tingkat beralih maksimum, lebar pulsa minimum, dan bandwidth. Jadi, degradasi dalam jalur sinyal jelas dari plot ini.
3. Degradasi sinyal tidak ada hubungannya dengan sopir yang sebenarnya. Dalam hal ini, kita makan respon langkah bandwidth tak terbatas, dan merupakan kabel yang menciptakan slowdowns di kali naik.
4. Untuk kecepatan yang lebih tinggi dan kabel lagi, masalah ini semakin parah.
5. Semua kabel, tidak peduli apa yang panjang atau kualitas, menampilkan karakteristik pada Gambar 6 dan 7 sampai tingkat tertentu.
6. Hal ini penting untuk mencari solusi untuk kerugian kabel sehingga memungkinkan bandwidth penuh pengemudi, jika kenaikan biaya untuk kabel yang berkualitas lebih tinggi menambahkan sedikit atau tidak ada nilai ke aplikasi.
7. Merancang kabel kompensasi ke elektronik memecahkan masalah kabel kerugian tersebut

Kesimpulan

Kabel yang digunakan dalam alat uji kecepatan tinggi dapat berdampak pada kinerja secara keseluruhan tester dan pada akhirnya akan membatasi kinerjanya. Karena biaya tinggi yang bisa dihubungkan dengan kabel, kabel murah, yang memiliki kerugian yang tinggi, biasanya digunakan dalam sistem-sistem berkecepatan tinggi. Sebagai pendekatan penguji kecepatan 1Gbps ini dan lebih tinggi, Anda tidak dapat lagi mengabaikan kerugian. Mengganti driver dengan driver bandwidth yang lebih tinggi tidak kompensasi atas kerugian yang diakibatkan oleh kabel, dan karena itu kabel akan membatasi kinerja sistem.

Hal ini diperlukan untuk mencari solusi untuk ini kerugian kabel untuk membolehkan penguji dengan bandwidth lebih besar dari 1Gbps untuk tampil di potensi penuh mereka.Untungnya, ada solusi, dan yang merancang kompensasi kabel ke elektronik.


referensi : http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4303

Post Terkait