Кабель типа «звезда-четверка» представляет собой четырехжильный кабель со специальной квадрупольной геометрией, обеспечивающей устойчивость к магнитным полям при использовании в симметричной линии . Четыре проводника используются для переноса двух ветвей симметричной линии. Все четыре проводника должны находиться на одинаковом расстоянии от общей точки (обычно 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 цепи в центр звезды. Для магнитного поля обе ветви сбалансированной цепи кажутся точными в центре звезды. Это означает, что обе ветви симметричной схемы будут получать точно такие же помехи от магнитного поля, и будет создаваться синфазный сигнал помехи . 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 симметричного приемника. [1] Кабель типа «звезда-четверка» обычно обеспечивает снижение на 10–30 дБ [2] магнитно-индуцированных помех. [3] [4] [5]
Преимущества [ править ]
Когда кабель типа «звезда-четверка» используется для одной симметричной линии , например, в профессиональных аудиоприложениях и двухпроводной телефонной связи, два несмежных проводника соединяются вместе на обоих концах кабеля, а два других проводника также соединяются вместе. Помехи, улавливаемые кабелем, поступают в виде практически идеального синфазного сигнала, который легко устраняется с помощью трансформатора связи или дифференциального усилителя.. Комбинированные преимущества скручивания, дифференциальной передачи сигналов и квадрупольной диаграммы направленности обеспечивают превосходную 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 [ править ]
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 возникают из-за RC-фильтра, образованного 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 четырехпроводного кабеля примерно равна емкости стандартного двухжильного кабеля примерно в 1,5 раза длиннее. Повышенная емкость кабеля со звездообразным квадратом 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] при общей емкости 1200 пФ для всей длины кабеля. При импедансе источника 150 Ом и нагрузочной емкости 1200 пФ частотная характеристика этой RC-цепи составляет -0,02 дБ на частоте 20 кГц. Если длина кабеля составляет 80 м, а не 8 м, то частотная характеристика будет -0,2 дБ на 20 кГц и -3 дБ на 88 кГц.
Другие приложения для кабеля "звездочка" [ править ]
Хотя вышеупомянутое обсуждение сосредоточено на предотвращении проникновения шума (например, в кабель микрофона), такая же конфигурация квадруполя со звездой и квадруполем полезна для кабеля аудиоколонки [10], для разводки электропитания с разделением фаз и даже для разомкнутой звезды четырехъядерная 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 проводов несут 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 проводов типа звезда-четверка. Наиболее распространенное решение - обернуть звездочку цилиндрическим заземляющим проводом.
Кабель типа «звезда-четверка» можно использовать для двух цепей, например, для четырехпроводной телефонной связи и других телекоммуникационных приложений, но он не обеспечивает магнитной устойчивости 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 витыми парами . Каждый проводник одной пары имеет одинаковую емкость с обоими проводами другой пары. Это устраняет емкостные перекрестные помехи между двумя парами. Геометрия также устраняет магнитную интерференцию между двумя парами.
Ссылки [ править ]
- ^ Важность микрофонного кабеля Star-Quad
- ^ Оценка характеристик и характеристик микрофонного кабеля
- ↑ История Звездного квадрата
- ^ Что особенного в кабеле Star-Quad?
- ^ Как работает Starquad
- ^ «Проект SynAudCon EMI» .
- ^ Лэмпен, Стивен Х. (2002). Карманное руководство для установщика аудио / видео кабеля . Макгроу-Хилл. с. 32, 110, 112. ISBN 0071386211.
- ^ Rayburn, Ray (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.
- ^ "Характеристики кабеля" звезда-четверка L-4E6AT " . canare.com . Канаре.
- ^ Технические характеристики кабеля для четырех акустических систем Canare 4S11 Star
