Сигнал, передаваясь по проводам в виде волны, испытывает определенное сопротивление. Оно называется импедансом. Для проведения интернета, видеонаблюдения, телефонии чаще всего задействуется стандартная витая пара. Важно, чтобы волновое сопротивление кабеля было идентично импедансу всех входящих в систему узлов. Тогда будет минимальное искажение, быстрая передача данных.
Ниже опишем, каким бывает волновое сопротивление у кабелей разного типа и как рассчитать данный параметр. Объясним, чем он отличается от омического сопротивления, и где нужно учитывать показатели обеих величин.
Что такое волновое сопротивление витой пары?
Витая пара, как проводник электрического тока, имеет обычное сопротивление, возникающее на пути движения электронов. Физически оно проявляется в нагреве жилы и потерях напряжения. Чем больше метров кабель, тем выше противодействие, а значит снижается подключаемая мощность. Этот показатель обозначается в Омах и измеряется обычным тестером. Важен он при запитывании оборудования по технологии PoE. Так подключаются видеокамеры, точки доступа, телефоны.
Если по витой паре не передается питающее напряжение, оборудование подключается отдельно. Тогда по скрученным проводам проходит только сигнал для передачи интернета или телефонии – это колебания электрического и магнитного полей с частотой в сотни МГц. Исходя из этого можно сформулировать определение:
Волновое сопротивление витой пары – это характеристика проводника, показывающая, как электрический сигнал распространяется по нему.
Поэтому не бывает волнового сопротивление витой пары на метр – это показатель поведения волны по всей длине провода. Но обозначается он тоже в Омах.
Значение зависит от:
- материала проводника (медь, алюминий);
- сечения жилы;
- расстояния между двумя проводниками (между их центрами);
- количества витков (скруток);
- типа и толщины изоляции (диэлектрической проницаемости).
Если линия включает элементы с разным диапазоном противодействия, то передача сигнала по сети будет нестабильной. Возможны задержки, помехи, из-за чего будет падать скорость. Важно, чтобы у сетевой карты, роутера, свитча и других элементов характеристика совпадала.
Формула для расчета
Чтобы убедиться и проверить, что используемый кабель соответствует по значению другим узлам, потребуется формула для расчета волнового сопротивления витой пары. Она довольно простая:
Z₀= √(L/C), где:
L – индуктивность на стандартную единицу длины провода;
C – емкость на фиксированную единицу длины;
Z₀ – искомое свойство скрученного провода по передаче волны.
Если сказать совсем просто для новичка – вычисление считается как корень квадратный из L/C. Приведем пример, как выполнить расчет волнового сопротивления витой пары. К примеру, у нас есть кабель 5е. Его индуктивность составляет L=525 нГн/м=525×10⁻⁹ Гн/м, а емкость – C=52 пФ/м=52×10⁻¹² Ф/м. Если подставить эти значения в нашу формулу, получится:
Полученное значение округляем до 100 Ом. Это самый распространенный показатель для витой пары. Поэтому большинство оборудования заранее выпускается с таким же значением, чтобы рабочие характеристики были согласованы. А вот омическое сопротивление бывает разным. Это важно учитывать в случаях запитывания оборудование по PoE.
Омическое сопротивление в зависимости от разных категорий/типов кабеля
Омическое противодействие, измеряемое в Ом/м необходимо учитывать при подаче питания по тому же проводнику, который используется для передачи сигнала. Если при большой длине значение будет слишком высоким, камера или точка доступа на другом конце может просто не запуститься.
В стандартах ISO/IEC четко прописаны допустимые значения, обеспечивающие приемлемую скорость сигнала при подаче питания. Для категорий Cat.5е и Cat.6 допускается не выше 9.38 Ом на 100 м. Для кабеля с более толстыми жилами (например, категории 7) допустимо до 17 Ом на петле. Под петлей подразумевается длина 200 м, чтобы сигнал нормально проходил туда и обратно. Прикладываем таблицу, помогающую быстро сориентироваться в значениях.
|
Тип, категория |
Диаметр, мм |
Площадь поперечного |
Сопротивление |
| 5e UTP, F/UTP | 0.511 | 0.205 | < 9.38 при длине 100 м |
| 6 UTP | 0.574 | 0.259 | < 9.38 при длине 100 м |
| 6A UTP | 0.574 | 0.259 | < 9.38 при длине 100 м |
| 6A F/UTP | 0.574 | 0.259 | < 8.5 при длине 100 м |
| 7/7A F/FTP, S/FTP | 0.574 | 0.259 | < 17.0 при длине 200 м |
| 7A S/FTP | 0.643 | 0.325 | < 17.0 при длине 200 м |
Ответы на популярные вопросы
1. Какое сопротивление витой пары на 100 метров?
У стандартного скрученного кабеля омическое противодействие составляет 9.38 Ом на 100 м. Но значение может меняться, если используются более толстые жилы, как, например, у Cat 7.
2. Сколько Ом в одной паре?
Если речь идет об импедансе, то обычно в витой паре оно составляет 100 Ом.
3. Зачем существуют витые пары с экраном?
У экранированного скрученного провода импеданс тоже 100 Ом, хотя экран концентрирует электромагнитное поле ближе к жилам (что увеличивает емкость). Но производители добиваются стандартного значения за счет уменьшения толщины изоляции и количества скруток. Экран защищает сигнал от внешних помех.
Итог
Не обязательно каждый раз вычислять по формуле волнового сопротивления витой пары, сколько Ом у конкретного проводника. У современных кабелей для телефонии, интернета, видеонаблюдения и других подобных систем выдерживается стандартное значение 100 Ом. По стандарту допускается отклонение 15 Ом в любую сторону, что считается нормой.
А вот обычное сопротивление требуется узнать, если по единому кабелю организована передача сигнала и питания. Чем выше частота сигнала, тем больше отражений и помех возникает при дисбалансе импеданса. Здесь важна согласованность значения у всех элементов в цепи. Если это невозможно, встраивают специальные согласующие трансформаторы, чтобы синхронизировать показатели, устранив отражения и потери. Единый показатель обеспечивает надежную работу сети.