อ่าน 2 นาที
สายเคเบิลสี่เส้นรูปดาว
ในวิศวกรรมไฟฟ้าสายเคเบิลแบบสตาร์-ควอดคือสายเคเบิลไฟฟ้าที่มีตัวนำสี่ตัว ซึ่งมีรูปทรง ควอดรูโพล พิเศษ...
สายเคเบิลสี่เส้นรูปดาว




ในวิศวกรรมไฟฟ้าสายเคเบิลแบบสตาร์-ควอดคือสายเคเบิลไฟฟ้าที่มีตัวนำสี่ตัว ซึ่งมีรูปทรง ควอดรูโพล พิเศษ ที่ให้ความต้านทานต่อสนามแม่เหล็กเมื่อใช้ในสายสมดุล[ 1 ]ตัวนำสี่ตัวถูกใช้เพื่อส่งขาของสายสมดุลทั้งสองขา ตัวนำทั้งสี่ตัวต้องอยู่ห่างจากจุดร่วม (โดยปกติคือจุดศูนย์กลางของสายเคเบิล) ในระยะเท่ากัน ตัวนำทั้งสี่ตัวถูกจัดเรียงเป็นรูปดาวสี่แฉก (ก่อตัวเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ) จุดตรงข้ามของดาวจะเชื่อมต่อกันที่ปลายแต่ละด้านของสายเคเบิลเพื่อสร้างขาแต่ละขาของวงจรสมดุล
สายเคเบิลแบบสตาร์ควอดมักใช้ส่วนประกอบเติมเต็มเพื่อยึดศูนย์กลางของตัวนำให้อยู่ในตำแหน่งสมมาตรสี่จุดรอบแกนของสายเคเบิล จุดทั้งหมดของดาวจะต้องอยู่ห่างจากศูนย์กลางของดาวในระยะเท่ากัน เมื่อเชื่อมต่อจุดตรงข้ามเข้าด้วยกัน จุดเหล่านั้นจะทำหน้าที่เสมือนเป็นตัวนำเดียวที่อยู่ตรงกลางของดาว การจัดเรียงแบบนี้ทำให้จุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตของขาแต่ละข้างของวงจรสมดุลอยู่ที่ศูนย์กลางของดาว เมื่อมองผ่านสนามแม่เหล็กขาทั้งสองข้างของวงจรสมดุลจะปรากฏอยู่ที่ศูนย์กลางของดาวพอดี ซึ่งหมายความว่าขาทั้งสองข้างของวงจรสมดุลจะได้รับสัญญาณรบกวนจากสนามแม่เหล็กในปริมาณที่เท่ากัน และ จะเกิดสัญญาณ รบกวนแบบโหมดร่วมขึ้นสัญญาณรบกวนแบบโหมดร่วมนี้จะถูกปฏิเสธโดย ตัวรับสัญญาณ แบบ สมดุล
ความต้านทานต่อสนามแม่เหล็กของสายเคเบิลแบบสตาร์ควอดขึ้นอยู่กับความแม่นยำของรูปทรงเรขาคณิตแบบสตาร์ควอด ความแม่นยำของการปรับสมดุลอิมพีแดนซ์ และอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดร่วมของตัวรับสัญญาณแบบสมดุล[ 2 ] โดยทั่วไปสายเคเบิลแบบสตาร์ควอดจะช่วยลด สัญญาณรบกวนที่เกิดจากสนามแม่เหล็กได้10 dB ถึง 30 dB [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
ข้อดี
เมื่อใช้สายเคเบิลแบบสตาร์-ควอดสำหรับสายสมดุล เส้นเดียว เช่น ในงานด้าน เสียงระดับมืออาชีพและ โทรศัพท์ แบบสองสาย ตัวนำสองตัวที่ไม่ติดกันจะถูกต่อเข้าด้วยกันที่ปลายทั้งสองข้างของสายเคเบิล และตัวนำอีกสองตัวก็ถูกต่อเข้าด้วยกันเช่นกัน สัญญาณรบกวนที่สายเคเบิลรับมาจะมาในรูปแบบสัญญาณโหมดร่วมที่สมบูรณ์แบบ ซึ่งสามารถกำจัดออกได้ง่ายโดยใช้หม้อแปลงคัปปลิ้งหรือแอมพลิฟายเออร์แบบดิฟเฟอเรนเชียลข้อดีที่รวมกันของการบิดการส่งสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียลและรูปแบบควอดรูโพลทำให้มีภูมิคุ้มกันต่อสัญญาณรบกวนที่โดดเด่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีประโยชน์สำหรับงานระดับสัญญาณต่ำ เช่น สายไมโครโฟนยาว แม้ว่าจะติดตั้งใกล้กับสายไฟมากก็ตาม มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อเทียบกับสายคู่บิดเมื่อ แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็ก กระแสสลับอยู่ใกล้กัน เช่น สายเคเบิลบนเวทีที่สามารถวางชิดกับหม้อแปลงไฟฟ้าแบบอินไลน์ได้[ 7 ]
ข้อเสีย
ข้อเสียคือ สายเคเบิลแบบสตาร์ควอดซึ่งรวมตัวนำสองตัวเข้าด้วยกัน มักจะมีความจุมากกว่าสายเคเบิลเสียงแบบบิดเกลียวและหุ้มฉนวนสองตัวนำที่คล้ายกัน ความจุสูงทำให้เกิดการสูญเสียความถี่สูงเพิ่มขึ้นเมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น[ 8 ] [ 9 ]การสูญเสียความถี่สูงเกิดจากตัวกรอง RCที่เกิดจากอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของตัวขับสายเคเบิลและความจุของสายเคเบิล ในบางกรณีอาจเกิดการบิดเบือนเพิ่มขึ้นในตัวขับสายเคเบิลหากมีปัญหาในการขับความจุของสายเคเบิลที่สูงขึ้น
ค่าความจุของสายเคเบิลแบบควอดสตาร์สี่ตัวนำโดยประมาณจะเท่ากับค่าความจุของสายเคเบิลแบบสองตัวนำมาตรฐานที่มีความยาวประมาณ 1.5 เท่า ค่าความจุที่เพิ่มขึ้นของสายเคเบิลแบบควอดสตาร์มักไม่เป็นปัญหาสำหรับสายเคเบิลที่มีความยาวสั้น แต่สามารถเป็นปัญหาได้สำหรับสายเคเบิลที่มีความยาวมาก ตัวอย่างเช่น สายเคเบิลแบบควอดสตาร์ยาว 80 เมตร (260 ฟุต) มีค่าความจุ 150 pF/m [ 10 ]สำหรับค่าความจุรวม 12 nF ตลอดความยาวของสายเคเบิล ด้วยอิมพีแดนซ์แหล่งกำเนิด 600 โอห์มการตอบสนองความถี่ ของ วงจร RCนี้คือ -3 dB ที่ 19 kHz และ -0.02 dB ที่ 5 kHz
การใช้งานอื่นๆ สำหรับสายเคเบิลแบบสตาร์ควอด
ในขณะที่การอภิปรายข้างต้นมุ่งเน้นไปที่การป้องกันเสียงรบกวนไม่ให้เข้ามา (เช่น เข้าไปในสายไมโครโฟน) การกำหนดค่าแบบดาว- ควอดควอดรูโพล แบบเดียวกันนี้ มีประโยชน์สำหรับสายลำโพงเสียง[ 11 ]สำหรับ การเดินสาย ไฟฟ้าแบบแยกเฟสและแม้กระทั่งสำหรับสายส่ง แบบดาว-ค วอด แบบเปิด
ในกรณีเหล่านี้ จุดประสงค์ของการจัดเรียงแบบดาวสี่ขั้วจะกลับกัน รูปทรงแบบดาวสี่ขั้วจะหักล้างสนามแม่เหล็กที่เกิดจากตัวนำสองคู่บางส่วน การหักล้างนี้จะช่วยลดการปล่อยสนามแม่เหล็กของสายเคเบิล เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง สายเคเบิลจะต้องต่อสายในลักษณะเดียวกับตัวอย่างสายไมโครโฟนข้างต้น สายไฟที่อยู่ด้านตรงข้ามของรูปดาวจะต้องลัดวงจรเข้าด้วยกันที่ปลายแต่ละด้านของสายเคเบิล ซึ่งหมายความว่าต้องใช้ตัวนำสี่ตัวสำหรับวงจรสองสาย นอกจากนี้ วิธีการนี้จะใช้ได้ก็ต่อเมื่อตัวนำสองคู่มีกระแสไฟฟ้าเท่ากันและทิศทางตรงกันข้ามเท่านั้น
หากจำเป็นต้องใช้ตัวนำลงดินด้วย จะต้องเพิ่มตัวนำลงดินในลักษณะที่ไม่รบกวนรูปทรงเรขาคณิตของโครงสร้างแบบดาวสี่แฉก และควรเพิ่มในรูปแบบทางเรขาคณิตที่ทำให้ตัวนำลงดินได้รับสัญญาณรบกวนอย่างเท่าเทียมกันจากตัวนำทั้งสี่ของโครงสร้างแบบดาวสี่แฉก วิธีที่นิยมใช้มากที่สุดคือการพันโครงสร้างแบบดาวสี่แฉกด้วยตัวนำลงดินทรงกระบอก
สายเคเบิลแบบสตาร์-ควอด สามารถใช้สำหรับวงจรสองวงจร เช่น โทรศัพท์ แบบสี่สายและแอปพลิเคชันโทรคมนาคมอื่นๆ แต่จะไม่ให้ความต้านทานต่อสนามแม่เหล็กในแอปพลิเคชันเหล่านี้ ในการกำหนดค่านี้ แต่ละคู่ใช้ตัวนำสองตัวที่ไม่ติดกัน เนื่องจากตัวนำอยู่ห่างกันในระยะเท่ากันเสมอ การรบกวนข้ามสายจึงลดลงเมื่อเทียบกับสายเคเบิลที่มีคู่สายบิดเกลียว แยกกันสอง คู่ ตัวนำแต่ละตัวของคู่หนึ่งจะเห็นค่าความจุเท่ากันกับสายทั้งสองในอีกคู่หนึ่ง ซึ่งจะหักล้างการรบกวนข้ามสายแบบความจุระหว่างสองคู่ นอกจากนี้ รูปทรงเรขาคณิตยังช่วยลดการรบกวนทางแม่เหล็กระหว่างสองคู่อีกด้วย
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สายเคเบิลสี่เส้นรูปดาว
ในวิศวกรรมไฟฟ้าสายเคเบิลแบบสตาร์-ควอดคือสายเคเบิลไฟฟ้าที่มีตัวนำสี่ตัว ซึ่งมีรูปทรง ควอดรูโพล พิเศษ...
ข้อดี
เมื่อใช้สายเคเบิลแบบสตาร์-ควอดสำหรับ สายสมดุล เส้นเดียว เช่น ในงานด้าน เสียงระดับมืออาชีพ และ โทรศัพท์ แบบสอง สาย ตัวนำสองตัวที่ไม่ติดกันจะถูกต่อเข้าด้วยกันที่ปลายทั้งสองข้างของสายเคเบิล และตัวนำอีกสองตัวก็ถูกต่อเข้าด้วยกันเช่นกัน...
ข้อเสีย
ข้อเสียคือ สายเคเบิลแบบสตาร์ควอดซึ่งรวมตัวนำสองตัวเข้าด้วยกัน มักจะมีความจุมากกว่าสายเคเบิลเสียงแบบบิดเกลียวและหุ้มฉนวนสองตัวนำที่คล้ายกัน ความจุสูงทำให้เกิดการสูญเสียความถี่สูงเพิ่มขึ้นเมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น [ 8 ] [ 9 ] การสูญเสียความถี่สูงเกิดจาก ตัวกรอง RC...
การใช้งานอื่นๆ สำหรับสายเคเบิลแบบสตาร์ควอด
ในขณะที่การอภิปรายข้างต้นมุ่งเน้นไปที่การป้องกันเสียงรบกวนไม่ให้เข้ามา (เช่น เข้าไปในสายไมโครโฟน) การกำหนดค่าแบบดาว- ควอดควอดรูโพล แบบเดียวกันนี้ มีประโยชน์สำหรับสายลำโพงเสียง [ 11 ] สำหรับ การเดินสาย ไฟฟ้าแบบแยกเฟส และแม้กระทั่งสำหรับ สายส่ง แบบดาว-ค วอด...