Efek pencocokan impedansi antara 50 dan 75 Ohm kabel koaksial untuk 10 Mbit / s, sinyal berkode Manchester (20 MHz)

TL, DR:

Ini cukup banyak teks karena saya telah memasukkan banyak info latar belakang. Namun, akhirnya akan ada pertanyaan yang bagus dan tepat: Haruskah saya menggunakan jaringan pencocokan impedansi saat menghubungkan kabel dengan impedansi berbeda seperti 50 Ω dan 75 Ω? Kemungkinan jawaban akan dimulai dengan "Itu tergantung ...", dan inilah sebabnya saya memberikan banyak info latar belakang terlebih dahulu.

Intro

Saya ingin menyingkirkan kabel Ethernet yang dilemparkan ke bawah sepanjang tangga rumah saya. Kabel coax cadangan yang ada yang semula saya pasang untuk TV satelit tampaknya menjanjikan sebagai alternatif, tersembunyi dengan rapi di dinding. Tepat ketika saya akan membeli kotak kecil yang tepat untuk ethernet-over-antenna-style-coax (75 Ω, mampu sekitar 270 Mbit / s), saya ingat10base2 - sistem ethernet coaxial BNC / RG58 tua yang baik, dan memutuskan bahwa 10 Mbit / s lebih dari cukup untuk kebutuhan saya. Pasar bekas untuk hub dengan konektor BNC atau bahkan "Ethernet Converters" (membujuk pasangan twisted) masih sangat bagus. Satu-satunya hal yang saya tidak yakin tentang masalah impedansi. 10base2 menggunakan instalasi 50 with dengan kabel RG58, dan cukup banyak membujuk untuk sistem antena rumah (seperti kabel cadangan saya untuk TV satelit) memiliki impedansi 75 Ω.

Saya sekarang senang melaporkan bahwa 10base2 cukup kuat untuk menangani penyalahgunaan dijalankan melalui 10 ... 20 m dari 75 inappropriate coax tidak pantas. Di sana, saya memperbaikinya! Yay!

Namun, ...

Saya masih penasaran apakah retasan yang saya lakukan benar-benar buruk (seperti pada: nyaris tidak cukup baik) atau bahkan mungkin cukup dapat diterima. Saya melihat sinyal dengan osiloskop. Setupnya seperti ini:

Tanpa ada kecocokan antara segmen 50 Ω dan 75 of dari coax, hasilnya menunjukkan jumlah yang sangat jelas dari suara yang dipantulkan. Meskipun ada kekurangan ini, "mata" masih terbuka lebar, dan para decoder dengan senang hati dapat melakukan pekerjaan mereka, yang mengakibatkan hilangnya paket persis nol. Kami sedang melihat kombinasi dari sinyal yang dikirim dan diterima oleh hub ethernet di dekat osiloskop. Dilihat oleh bagian "bersih", sinyal yang ditransmisikan memiliki sekitar. 1.9 V _pkpk , dan sinyal yang diterima memiliki 1.6 V _pkpk . Jika aman untuk mengasumsikan bahwa kedua driver memiliki output dengan amplitudo yang sama, kita bahkan dapat menghitung kerugian yang ditimbulkan oleh kabel: 20 × log (1,6 / 1.9) dB = 1,5 dB. Cukup bagus, karena perhitungan untuk 15 m tipikal coax dengan 6,6 dB / 100 m menghasilkan 1 dB.

Kebisingan sangat berkurang ketika jaringan yang cocok dimasukkan pada ujung 75 Ω bagian dekat atau jauh dari coax. Sepertinya ini (Kredit ke sumber ini ) ...

Dengan jaringan yang cocok di ujung dekat ... ... masih ada beberapa pantulan yang terlihat bergerak kembali dari ujung yang tak tertandingi.

Dengan jaringan yang cocok di ujung yang jauh, harus ada refleksi sepanjang kabel 50 short yang relatif pendek antara hub dan diskontinuitas yang berlabel "dekat", tetapi seperti yang saya pelajari dari seorang teman, ruang lingkup tidak dapat "melihat" mereka, karena mereka diserap oleh pengemudi. Juga, bagian dari sinyal dari driver "jauh" tercermin dan bergerak kembali sepanjang kabel 75 ", dan akan diakhiri ke jaringan yang cocok di ujung:

Dibandingkan dengan pengaturan yang tak tertandingi, amplitudo sinyal dari ujung jauh lebih rendah setengahnya (-6 dB), dan ini sesuai dengan teori yang memprediksi hilangnya 5,6 dB melalui jaringan dan impedansinya "terlihat" ke.

Semua pekerjaan di atas, yaitu tidak ada jaringan yang cocok atau satu jaringan yang cocok di dekat atau jauh. "Bekerja" berarti saya dapat ping -fmelewati segmen selama berjam-jam tanpa satu paket hilang.

Sekarang, mengapa tidak menggunakan dua jaringan yang cocok di "dekat" dan "jauh"? Nah, 10base2 dirancang untuk panjang maksimum 185 m dari RG58, memiliki kerugian 6,6 dB / 100 m atau 12,2 dB / 185 m. Oleh karena itu, dua jaringan pencocokan resistif saya akan memakan hampir semua sinyal dan membawa saya begitu dekat dengan batas yang diizinkan sehingga, termasuk kabel, ada terlalu banyak kerugian sama sekali. Saya masih ragu bahwa solusi transformator berbasis rugi-rugi yang rendah akan bekerja karena saya pikir 10base2 ("cheapernet") membutuhkan jalur DC: "TINGKAT DC: Komponen sinyal DC harus antara 37 mA dan 45 mA Toleransi di sini ketat karena tabrakan dideteksi dengan memonitor level DC rata-rata pada coax. " ( Sumber: hal.4 ; juga didukung oleh lembar data ini) Kemudian lagi; jaringan pencocokan resistif juga akan menimbulkan masalah DC ...

Lagipula,

... pertanyaan singkat lagi: Haruskah saya menggunakan jaringan pencocokan impedansi saat menghubungkan kabel dengan impedansi berbeda seperti 50 Ω dan 75 Ω?

Apa pun di antara "Saya lebih suka pengaturan yang tidak cocok / cocok karena saya suka osilasi ini / itu lebih baik" untuk jawaban dengan banyak info latar belakang tentang RF atau perangkat keras tingkat rendah 10base2 sangat dihargai.

Edit

Jika Anda memiliki akses ke bagian dalam Coaxial Transceiver Interface (CTI), Anda dapat memodifikasi sirkuit antara chip ( 8392 tampaknya merupakan jenis yang dibuat oleh berbagai macam produsen dan juga jenis yang digunakan hampir secara eksklusif untuk hampir semua antarmuka yang dibuat oleh siapa saja untuk adaptor 10base2) dan konektor BNC. Pertukaran untuk kabel dengan 75 Ω dan 93 Ω dimungkinkan dengan biaya panjang bus yang diizinkan. National Semiconductor membuat Catatan Aplikasi tentang topik ini, yang disebut AN-620 (pdf, September 1992).

Tetapi bahkan setelah menemukan catatan aplikasi ini, akan sangat bagus untuk menemukan beberapa informasi latar belakang tentang apa yang ada di dalam 8392, yaitu apa yang harus digunakan untuk membangun antarmuka menggunakan bagian-bagian yang terpisah dan mungkin beberapa logika lem dan opamps.

Koefisien penolakan karena ketidakcocokan impedansi adalah: -

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

Di mana Zo adalah impedansi kabel dan R adalah sumber atau tahanan beban.

Dan, untuk pengaturan 50/75 ohm Anda akan -0.2. Jadi sinyal yang Anda letakkan kabel (katakanlah) 3Vp-p akan menghasilkan pantulan 0,6Vp-p. Apakah ini terlalu berlebihan? Ini tidak bagus tetapi tentu saja tidak mengerikan.

Pengalaman ¹ telah menunjukkan bahwa jaringan pencocokan resistif adalah pilihan yang baik untuk 10 basis 2 Ethernet hanya pada pandangan pertama. Ini membantu meningkatkan situasi ketika datang ke kualitas sinyal RF, tapi saya telah mengabaikan masalah yang disebabkan oleh cara 10 basis 2 menangani deteksi tabrakan, yang merupakan efek frekuensi rendah dan dapat dipahami dengan pertimbangan DC sederhana.

Sambungan akan bekerja paling baik tanpa jaringan pencocokan impedansi resisitif antara 50 Ω terminasi dan segmen kabel 75..

Refleksi sinyal dan overshoot yang disebabkan oleh ketidakcocokan tidak akan terlalu mengganggu transceiver, tetapi deteksi tabrakan melihat rata-rata (tersaring) arus ke dalam kabel, dan dengan jaringan pencocokan resistif, level saat ini kadang-kadang di luar batas yang ditentukan. Semuanya bermuara pada pertimbangan arus DC yang diciptakan oleh voltase pemancar yang jatuh melintasi terminasi kabel 50 ((I = U / R). Menambahkan jaringan resistif akan membuat jalur paralel ke terminasi dan meningkatkan arus DC. Ini kadang-kadang dapat mengacaukan deteksi tabrakan. Dalam pengalaman saya, ini terutama akan terjadi pada hari-hari musim panas dengan tingkat kelembaban tinggi, mungkin karena peningkatan kebocoran DC di sepanjang dielektrik dalam coax.

TL, DR: 10 base 2 akan dengan mudah menangani penyalahgunaan pengiriman lebih dari 75 Ω antena coax. Overshoot, refleksi, dan efek samping lain dari bagian RF sinyal tidak menjadi masalah. Namun, deteksi tabrakan terlihat pada arus frekuensi rendah, dan membutuhkan tepat dua resistor Ω 50 at di setiap ujung coax. Menambahkan resistor akan mengubah resistansi DC dari (50 2) / 2 = 25 Ω dan menyebabkan sirkuit pendeteksian tabrakan tidak berfungsi dengan baik.

Setelah membaca seputar internets ^TM dan setelah berbicara dengan beberapa ahli LAN yang sudah cukup berpengalaman, menunjukkan bahwa ini adalah kesalahpahaman yang sangat umum. Karenanya, mohon permisi huruf font tebal di atas. Kesalahpahaman ini bahkan ada di wikipedia , seperti yang ditunjukkan oleh pertanyaan terkait ini .

Catatan kaki:

¹ Melihat tanggal pertanyaan awal, saya perhatikan bahwa sistem, dengan dan tanpa jaringan pencocokan resistif, sekarang telah digunakan selama lebih dari dua tahun. Saya mengalami masalah pada beberapa hari yang panas di musim panas 2015. Kemudian, saya menghapus jaringan pencocokan resistif dan tidak memiliki masalah sama sekali sejak itu.