10Mbit / s, 맨체스터 코딩 신호 (20MHz)에서 50 ~ 75Ω 동축 케이블 사이의 임피던스 매칭 효과


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TL, DR :

많은 배경 정보를 포함했기 때문에 이것은 상당히 많은 텍스트입니다. 그러나 마지막으로 훌륭하고 정확한 질문이있을 것입니다. 50Ω 및 75Ω과 같은 다른 임피던스의 케이블을 연결할 때 임피던스 정합 네트워크를 사용해야합니까? 가능한 답변은 "It dependent ..."로 시작될 것입니다. 이것이 제가 많은 배경 정보를 먼저 제공하는 이유입니다.

소개

집 계단을 따라 던져진 이더넷 케이블을 제거하고 싶었습니다. 내가 원래 위성 TV 용으로 설치했던 기존의 여분의 동축 케이블은 벽에 깨끗하게 숨겨져있는 대안으로 유망한 것으로 보입니다. 이더넷 오버 안테나 - 스타일 동축 케이블에 대한 (270 메가 비트 / s의 같은 것을 할 수있는 75 Ω) 적절한 작은 상자를 구입에 대한 I이었다 바로 그 때, 나는 기억10base2-좋은 오래된 BNC / RG58 동축 이더넷 시스템이며 10Mbit / s가 내 요구에 충분하다고 판단했습니다. BNC 커넥터 또는 고급 "이더넷 변환기"(동축에서 연선으로)가있는 허브의 중고 시장은 여전히 ​​아주 좋습니다. 내가 확실하지 않은 것은 임피던스 문제였습니다. 10base2는 RG58 케이블과 함께 50Ω 설치를 사용하며 가정용 안테나 시스템 (위성 TV 용 예비 케이블과 같은)의 동축 케이블의 임피던스는 75Ω입니다.

나는 10base2가 10 ... 20m의 부적절한 75Ω 동축을 통과하는 남용을 처리하기에 충분히 견고하다고보고하게되어 기쁘다. 거기서 고쳤다! 예이!

그러나 ...

내가 한 해킹이 실제로 나쁘거나 (거의 충분하지는 않지만) 꽤 수용 가능한지 여전히 궁금했습니다. 오실로스코프로 신호를 보았습니다. 설정은 다음과 같습니다 : 설정

동축의 50Ω과 75Ω 세그먼트가 일치하지 않으면 결과에 매우 분명한 반사 노이즈가 나타납니다. 이러한 단점에도 불구하고, "눈"은 여전히 ​​넓게 열려 있으며, 디코더는 행복하게 작업을 수행 할 수 있으며, 패킷 손실은 정확히 0입니다. 양쪽 끝에 일치하는 네트워크가 없습니다. 우리는 오실로스코프 근처에서 이더넷 허브가 송수신하는 신호의 조합을보고 있습니다. "깨끗한"부분으로 판단하면 전송 된 신호는 약. 1.9 V pkpk 이며 수신 된 신호의 1.6 V pkpk 입니다. 두 드라이버 모두 동일한 진폭의 출력을 갖는다 고 가정하는 것이 안전하다면 케이블로 인한 손실을 계산할 수도 있습니다. 20 × log (1.6 / 1.9) dB = 1.5dB. 6.6 dB / 100 m의 일반적인 동축 케이블 15 m에 대한 계산은 1 dB를 생성하기 때문에 충분합니다.

일치하는 네트워크가 동축의 75Ω 부분에 가깝거나 먼 끝에 삽입되면 노이즈가 크게 줄어 듭니다. 이것은 다음과 같습니다 ( 이 출처에 대한 크레딧 ) ... Matching_Network

니어 엔드에서 일치하는 네트워크를 사용하면 75Ω 동축의 거의 끝에 일치하는 네트워크 타의 추종을 불허하는 끝에서 다시 반사되는 반사가 여전히 남아 있습니다.

맨 끝에 일치하는 네트워크를 사용하면 허브와 "가까운"레이블이 붙은 불연속 사이에 비교적 짧은 50Ω 케이블을 따라 반사가 발생해야하지만 친구에게서 배운대로 스코프는 "볼 수 없음" 그들은 운전자에 의해 흡수되기 때문에. 또한 "원거리"드라이버의 신호 일부가 반영되어 75Ω 케이블을 따라 다시 이동하여 원단의 해당 네트워크로 종단됩니다. 75Ω 동축 케이블의 끝에서 일치하는 네트워크

타의 추종을 불허하는 설정과 비교하여 파 엔드 신호의 진폭은 대략 절반 (-6dB)이며 이는 네트워크에서 5.6dB의 손실을 예측하는 이론과 "보이는"임피던스와 일치합니다. 으로.

위의 모든 작업, 즉 근거리 또는 원단에 일치하는 네트워크가 없거나 일치하는 네트워크가 없습니다. "작업"은 ping -f하나의 손실 된 패킷없이 몇 시간 동안 세그먼트를 넘을 수 있음을 의미 합니다.

이제 "근거리" "먼" 에서 두 개의 일치하는 네트워크를 사용하지 않는 이유는 무엇입니까? 10base2는 6.6 dB / 100 m 또는 12.2 dB / 185 m의 손실을 가지면서 RG58의 최대 길이 185 m를 위해 설계되었습니다. 따라서 내 저항 매칭 네트워크 중 두 개는 이미 거의 모든 신호를 먹고 케이블을 포함하여 손실이 너무 많은 허용 한계에 너무 가깝습니다. 10base2 ( "cheapernet")에 DC 경로가 필요하다고 생각하기 때문에 저손실 변압기 기반 솔루션이 여전히 작동하는지 의심됩니다. "DC LEVEL : 신호의 DC 구성 요소는 37mA와 45mA 사이 여야합니다 "동축의 평균 DC 레벨을 모니터링하여 충돌이 감지되므로 여기의 공차가 좁습니다." ( 출처 : p.4 ; 이 데이터 시트에 의해 백업 됨) 그런 다음 다시; 저항성 매칭 네트워크는 DC 바이어스를 문제로 만듭니다.

아무튼,

... 짧은 질문 : 50Ω 및 75Ω과 같은 다른 임피던스의 케이블을 연결할 때 임피던스 매칭 네트워크를 사용해야합니까?

RF에 대한 충분한 배경 ​​정보 또는 10base2의 저수준 하드웨어에 대한 답변을 얻기 위해 "이것이 더 좋아서 / 오실로 그램을 더 좋아하기 때문에 필적 할 수없는 / 매칭 된 설정을 선호합니다"사이의 모든 것을 높이 평가합니다.

편집하다

CTI (Coaxial Transceiver Interface) 내부에 액세스 할 수 있으면 칩 사이의 회로를 수정할 수 있습니다 ( 8392 는 다양한 제조업체에서 제조 한 유형으로, 거의 대부분 독점적으로 사용되는 유형 인 것으로 보입니다) 10base2 어댑터를 위해 누구나 제작 한 인터페이스) 및 BNC 커넥터. 허용 버스 길이를 희생시키면서 75 Ω 및 93 Ω 케이블의 절충이 가능합니다. 내셔널 세미 컨덕터는이 주제에 대해 AN-620 (pdf, 1992 년 9 월) 이라는 애플리케이션 노트를 작성했습니다 .

그러나이 응용 프로그램 노트를 찾은 후에도 8392 내부에 무엇이 있는지, 즉 개별 부품을 사용하여 인터페이스를 작성하고 접착제 논리 및 opamp를 사용하는 데 필요한 배경 정보를 찾는 것이 좋습니다.


이 시나리오를 시뮬레이션하는 것이 흥미로울 것입니다.
Dzarda

@Dzarda 저는 반 경험이있는 LTspice 사용자입니다 (그리고 최근 Mike Engelhardt의 세미나에갔습니다). 그러나 전송 라인을 시뮬레이션 한 경험이 없습니다. 당신 은요? 이것은 적어도 하나의 다른 흥미로운 질문에 대한 아이디어를 열어줍니다.
zebonaut

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충돌 감지를 위해 DC 레벨을 유지하는 것에 대한 비트를 읽을 때까지 맨체스터에 좋은 전이 밀도가 있기 때문에 변압기를 제안하려고했습니다. 그러나 이것은 매칭을 위해 사용하는 저항 네트워크가 dc 레벨을 유지해야한다는 추가 복잡성을 유발합니다. 따라서 실제로 dc와 신호에 대해 별도의 연결이 필요할 것입니다. 아마도 일치하는 변압기의 양쪽 사이에서 dc를 전달하는 인덕터만큼 간단한 것일 수 있습니다.
광자

1
@zebonaut LTspice에는 전송 라인 섹션 전용 모델이 있습니다.
Ryan

1
케이블 양쪽 끝에서 무선 액세스 포인트를 사용했습니다. 나는 여전히 임피던스 정합이 필요하지만, 각각의 정합 네트워크는 15dB의 감쇠를 가질 수있어 문제를 멋지게 해결한다.
Simon Richter

답변:


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임피던스 불일치로 인한 재발 계수는 다음과 같습니다.-

RZoR+Zo

여기서 Zo는 케이블의 임피던스이고 R은 소스 또는 부하 저항입니다.

그리고 50/75 옴 설정의 경우 -0.2가됩니다. 따라서 3Vp-p의 케이블을 내려 놓은 신호는 0.6Vp-p의 반사를 생성합니다. 이거 너무 많나요? 대단하지 않지만 확실히 끔찍하지는 않습니다.


허. 나는 당신의 계산 된 0.6Vp-p가 나의 첫번째 오실로 그램의 반사와 얼마나 잘 일치하는지 확실히 즐깁니다. 이론이 입증되었습니다. 그러나 본인의 답변을 추가했다고 변명 해주십시오. 그 이유는 10base2가 충돌 감지를 처리하는 방식과 관련이 있습니다. 저항 정합 네트워크 유무에 관계없이 2 년 이상 셋업을 서비스 한 후에는 반사가 문제가되지 않지만 종단 저항을 통해 필터링 된 전류가 발생한다고보고 할 수 있습니다. 내 "백본"(haha. backbone! 10Mbit!)은 일치하는 네트워크없이 완벽하게 작동합니다. 네트워크를 사용하면 가끔 그렇습니다.
zebonaut

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경험 1 은 저항성 매칭 네트워크가 언뜻보기에 10베이스 2 이더넷에 적합한 옵션이라는 것을 보여주었습니다. RF 신호 품질과 관련하여 상황을 개선하는 데 도움이되지만 저주파수 효과이며 간단한 DC 고려 사항으로 이해할 수있는 10 base 2가 충돌 감지를 처리하는 방식으로 인한 문제를 간과했습니다.

연결은 50Ω 종단과 75Ω 케이블 세그먼트 사이의 저항 임피던스 매칭 네트워크없이 가장 잘 작동합니다.

불일치로 인한 신호 반사 및 오버 슈트는 트랜시버를 많이 방해하지 않지만 충돌 감지는 케이블의 평균 (필터링 된) 전류를 확인하며 저항 정합 네트워크의 경우 전류 레벨이 때때로 지정된 한계를 벗어납니다. 케이블의 50Ω 터미네이션 (I = U / R)에서 송신기 전압이 떨어짐으로 인해 생성 된 DC 전류를 고려해야합니다. 저항성 네트워크를 추가하면 종단에 대한 병렬 경로가 생성되고 DC 전류가 증가합니다. 때때로 충돌 감지로 인해 엉망이 될 수 있습니다. 내 경험에 따르면, 이것은 주로 동축의 유전체를 따라 증가 된 DC 누출로 인해 습도가 높은 더운 여름날에 발생합니다.

TL, DR : 10베이스 2는 75Ω 안테나 동축을 통해 전송되는 악용을 쉽게 처리합니다. 신호 RF 부분의 오버 슈트, 반사 및 기타 부작용은 문제가되지 않습니다. 그러나 충돌 감지는 저주파 전류를 보며 동축의 각 끝에 정확히 2 개의 50Ω 종단 저항이 필요합니다. 저항을 추가하면 (50 Ω) / 2 = 25 Ω의 DC 저항이 변경되어 충돌 감지 회로가 불안정하게 작동합니다.

인터넷 TM 을 읽고 꽤 경험이 많고 구식 LAN 전문가들과 이야기를 나 this을 때 이것은 매우 일반적인 오해라는 것을 보여주었습니다. 따라서 위의 굵은 글씨체를 변명하십시오. 이 관련 질문이 보여주는 것처럼 오해는 위키 백과 에도 있습니다.


각주:

1 원래의 질문 날짜를 살펴보면, 저항 정합 네트워크가 있거나없는 시스템이 이제 2 년 이상 사용되어 왔다는 것을 알게되었습니다. 나는 2015 년 여름에 더운 날에 문제를 겪었습니다. 그런 다음 저항 매칭 네트워크를 제거하고 그 이후로 전혀 문제가 없었습니다.

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