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利用电缆均衡器将信号传送得更远 作者：Mark Sauerwald 应用工程师 美国国家半导体 基本上，每一个问题都有解决方法。可是，任何一个拥有名贵跑车的人都知道如果离合器出 现问题的话，那么解决的方法需要花费昂贵的代价。工程师常遇到的问题是需要把数据从一 个地方传送到另一个地方。假如数据量少距离也不远的话，那当然不是问题。可是，随着数 据速率越来越大，传送的距离越来越远，问题就变得更具挑战性。传送数据最节约成本的方 法是通过铜制电缆，对于中等数量的数据和中等距离而言，可采用较廉价的电缆，例如家庭 网络使用的CAT-3 电缆，这类电缆虽成本低廉，但已足够在家庭范围内传送电话通话所需 的数据量。假如我们使用的是视频电话，数据量的要求便大大增加，此时我们会发现CAT-3 电缆所能覆盖的距离将大幅下降，甚至不足以覆盖家中的范围。毫无疑问，最佳的解决方法 是采用较高质量(即较昂贵) 的电缆。目前，一般用于家居范围内传输视频数据的电缆为75 的同轴电缆，这类电缆明显比用于电话的CAT-3 电缆昂贵。此外，随着有线电视系统升级 到数字电视，之后再升级到高清，附带随之大幅增加的频道数量，每次转变均使频宽的需求 变得更大，其中有些电缆已不胜负荷，而最常用的解决方法便是改用比较昂贵的高级电缆。 究竟有没有其他的解决方案？是否可以从接收器的电子系统着手，进而把现行电缆的性能尽 量发挥，以获取等同昂贵电缆一样的性能？现行电缆的性能可以达到什么极限？而所节省的 金钱是否足以支付汽车修理费？本文将探讨这些问题，并解释电缆均衡器的运作原理和它改 善电缆性能及降低系统成本的方法。 同轴电缆的结构和应用限制 图1 所示为一条同轴电缆的结构。最外的绝缘体包裹着保护层，该保护层一般由编织导线或 金属薄片制成，内里藏着电介质物料，中心是导电体，通常以铜作材料。 图 1：同轴电缆的结构。 同轴电缆的基本特性可以下列数式表示： 电容： 7.36 * C pf/ft D Log d 电感： D L 0.140*Log μH/ft d 及特性阻抗为： L 138 D   Z Log   C  d   式中的ε 为电介质物料的介电常数，而D 和d 则分别为保护层的直径和内层导线的直径。 从上述式子可见，影响这些特性的最重要因素是D/d 比例，这不失为一件好事，因为这意味 着我们可以肆无忌惮地把电缆设计得小，藉此降低成本和提高灵活性。不过，我们要注意当 事情看上去太过完美时，很容易会忽略一些重要的细节。毫无疑问，这里就是一个例子。 同轴电缆的损耗 造成同轴电缆损耗主要有三个原因：导线损耗、介电损耗、辐射损耗。现让我们逐一说明。 导线损耗 当传送极低频的信号(或直流) ，或传送的距离很远，又或当电缆的电阻与负载的阻抗属于同 一数量级时，电缆的电阻性损耗便会很明显。因此，假如电缆每1000 英尺有10 的电阻性 损耗，当其负载为75和距离超越75000 英尺或25000 米时，我们就必须考虑电阻性损耗。 假如电缆的长度增加，问题便会更加严重。电缆制造商可通过采用较高质量的导线来降低电 阻性损耗，例如用银线取代铜线或增加导线的直径，可是任何一种方法都会增加电缆的成本。