Кабель Star quad - Википедия - Star quad cable

Кабель типа "звезда-четверка" предназначен для использования с одной двухпроводной схемой или двумя двухпроводными схемами. Часто используется с сигналами микрофона в профессиональное аудио.
Сечение кабеля звезда-четверка
Изображение в разобранном виде со звездообразным квадратом, показывающее геометрические центры двухпроводников, используемых для каждой ветви симметричной линии.
Для обеспечения магнитной устойчивости геометрические центры обоих двухпроводников должны быть совмещены с общей точкой.

Кабель звезда-четверка представляет собой четырехжильный кабель со специальным квадруполь геометрия, обеспечивающая защиту от магнитных полей при использовании в сбалансированная линия. Четыре проводника используются для переноса двух концов симметричной линии. Все четыре проводника должны находиться на одинаковом расстоянии от общей точки (обычно от центра кабеля). Четыре проводника расположены в виде четырехконечной звезды (образующей квадрат). Противоположные точки звезды соединяются вместе на каждом конце кабеля, образуя каждую ветвь сбалансированной цепи.

В кабелях типа «звездочка» часто используются элементы-заполнители, чтобы удерживать центры проводников в симметричном четырехточечном расположении относительно оси кабеля. Все точки звезды должны находиться на равном расстоянии от центра звезды. Когда противоположные точки соединены вместе, они действуют, как если бы они были одним проводником, расположенным в центре звезды. Эта конфигурация помещает геометрический центр каждой из двух ветвей сбалансированной схемы в центр звезды. Для магнитного поля обе ветви сбалансированной цепи кажутся точными в центре звезды. Это означает, что обе ветви симметричной схемы будут получать одинаковые помехи от магнитного поля и синфазная помеха сигнал будет произведен. Этот синфазный сигнал помехи будет отклонен сбалансированным приемником.

Магнитная невосприимчивость кабеля «звезда-четверка» зависит от точности геометрии «звезда-четверка», точности балансировки импеданса и коэффициента подавления синфазного сигнала сбалансированного приемника.[1] Кабель типа "звезда-четверка" обычно обеспечивает снижение на 10–30 дБ[2] при магнитно-индуцированных помехах.[3][4][5]

Преимущества

Когда кабель звезда-четверка используется для одиночного сбалансированная линия, Такие как профессиональное аудио приложения и двухпроводной телефонной связи два несмежных проводника соединены вместе на обоих концах кабеля, а два других проводника также соединены вместе. Помехи, улавливаемые кабелем, поступают в виде практически идеального синфазного сигнала, который легко устраняется с помощью трансформатора связи или дифференциальный усилитель. Комбинированные преимущества скручивания, дифференциальной передачи сигналов и квадрупольной диаграммы направленности обеспечивают исключительную помехоустойчивость, что особенно полезно для приложений с низким уровнем сигнала, таких как длинные микрофонные кабели, даже при установке очень близко к силовому кабелю. Это особенно выгодно по сравнению с витой парой, когда источники переменного магнитного поля находятся в непосредственной близости, например, каскадный кабель, который может прилегать к встроенному силовому трансформатору.[6]

Недостатки

Недостатком является то, что при соединении двух проводников звездообразный четырехжильный кабель обычно имеет большую емкость, чем аналогичный двухжильный скрученный и экранированный аудиокабель. Высокая емкость приводит к увеличению потерь высоких частот по мере увеличения расстояния.[7][8] Высокочастотные потери связаны с RC фильтр формируется выходным сопротивлением драйвера кабеля и емкостью кабеля. В некоторых случаях увеличение искажений может произойти в драйвере кабеля, если он испытывает трудности с управлением большей емкостью кабеля.

Емкость четырехжильного четырехжильного кабеля примерно равна емкости стандартного двухжильного кабеля примерно в 1,5 раза длиннее. Повышенная емкость кабеля со звездообразной четверкой обычно не является проблемой для коротких кабелей, но может быть проблемой для длинных кабелей. Например, кабель «звезда-четверка» длиной 8 м (25 футов) имеет емкость 150 пФ / м.[9] для общей емкости 1200 пФ по всей длине кабеля. При импедансе источника 150 Ом и емкости нагрузки 1200 пФ частотная характеристика этого RC схема составляет -0,02 дБ на частоте 20 кГц. Если длина кабеля составляет 80 м вместо 8 м, то частотная характеристика будет -0,2 дБ на 20 кГц и -3 дБ на 88 кГц.

Другие применения для кабеля с четырьмя звездами

В то время как вышеупомянутое обсуждение сосредоточено на предотвращении попадания шума (например, в микрофонный кабель), тот же звездный квадрант квадруполь конфигурация полезна для аудиокабеля динамика,[10] за двухфазная электроэнергия проводка, да еще и для звездочки без проводов линия передачи.

В этих случаях назначение звездообразной конфигурации меняется на противоположное. Геометрия звездного квадрата нейтрализует магнитные поля, создаваемые двумя парами проводников. Эта отмена снижает магнитное излучение кабеля. Для правильной работы кабель должен быть подключен так же, как в примере выше микрофонного кабеля. Провода на противоположных сторонах звезды должны быть закорочены вместе на каждом конце кабеля. Это означает, что для двухпроводной схемы требуется 4 проводника. Кроме того, эта схема работает только в том случае, если две пары проводников проводят равные и противоположные токи.

Если также необходим заземляющий провод, он должен быть добавлен таким образом, чтобы он не мешал геометрии звезды-квадрата. Его также следует добавить в геометрической конфигурации, которая подвергает заземляющий проводник равным помехам от всех четырех проводников типа звезда-четверка. Наиболее распространенное решение - обернуть звездочку цилиндрическим заземляющим проводом.

Кабель типа "звезда-четверка" можно использовать для двух цепей, например четырехпроводной телефонии и других телекоммуникационных приложений, но не обеспечивает магнитной защиты в этом приложении. В этой конфигурации каждая пара использует два несмежных проводника. Поскольку проводники всегда находятся на одинаковом расстоянии друг от друга, перекрестные помехи уменьшаются по сравнению с кабелями с двумя отдельными витые пары. Каждый проводник одной пары имеет одинаковую емкость с обоими проводами другой пары. Это устраняет емкостные перекрестные помехи между двумя парами. Геометрия также устраняет магнитные помехи между двумя парами.

Рекомендации

  1. ^ Важность микрофонного кабеля Star-Quad
  2. ^ Оценка характеристик и характеристик микрофонного кабеля
  3. ^ История звездного квадрата
  4. ^ Что особенного в кабеле Star-Quad?
  5. ^ Как работает Starquad
  6. ^ «Проект SynAudCon EMI».
  7. ^ Лампен, Стивен Х. (2002). Карманное руководство для установщика аудио / видео кабеля. Макгроу-Хилл. С. 32, 110, 112. ISBN  0071386211.
  8. ^ Рейберн, Рэй (2011). Книга Eargle «Микрофоны: от моно к стерео и объемному звучанию» - руководство по дизайну и применению микрофона (3-е изд.). Focal Press. С. 164–166. ISBN  0240820754.
  9. ^ "Характеристики кабеля звезда-четверка L-4E6AT". canare.com. Канаре.
  10. ^ Характеристики кабеля для четырех колонок Canare 4S11 Star