전기에 대한 탐구 초기에 저는 외부 덮개를 따라 "50옴"이라는 라벨이 인쇄된 동축 케이블을 발견했습니다(아래 그림). 동축 케이블은 단일 도체로 이루어진 2도체 케이블 로 , 땋은 전선 재킷으로 둘러싸여 있으며, 두 도체를 분리하는 플라스틱 절연 재료가 있습니다.
따라서 외부(브레이디드) 도체는 내부(단일 와이어) 도체를 완전히 둘러싸고 있으며, 두 도체는 케이블 전체 길이에 걸쳐 서로 절연되어 있습니다. 이러한 유형의 케이블은 외부 간섭으로부터 이러한 신호를 차폐하는 뛰어난 능력으로 인해 약한(저 진폭 ) 전압 신호를 전달하는 데 자주 사용됩니다.
동축 케이블 구조.
저는 이 동축 케이블에 붙은 "50옴" 라벨에 의아해했습니다. 비교적 두꺼운 플라스틱 층으로 서로 절연된 두 도체가 어떻게 50옴의 저항을 가질 수 있을까요?
오옴계를 사용하여 바깥쪽 도체와 안쪽 도체 사이의 저항을 측정해보니 , 두 개의 절연된 도체에서 예상했던 대로 무한대(개방 회로)가 나왔습니다.
케이블 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 두 도체의 저항을 측정한 결과 거의 0옴의 저항이 나타났습니다. 이는 끊어지지 않은 연속된 전선에서 예상했던 수치와 정확히 일치했습니다.
내가 오옴계를 어느 지점에 연결했는지와 관계없이, 이 케이블에서 50Ω의 저항을 측정할 수 있는 곳은 어디에도 없었습니다.
그 당시 제가 이해하지 못한 것은 케이블이 빠른 상승/하강 시간을 보이는 고주파 AC 신호와 펄스에 어떻게 반응하는지였습니다. 케이블의 저항을 확인하는 데 제 오옴계가 사용하는 것과 같은 연속 직류(DC)는 두 도체가 서로 완전히 절연되어 있고 두 도체 사이에 거의 무한한 저항이 있음을 보여줍니다.
그러나 케이블 길이에 따라 분포된 정전용량과 인덕턴스의 효과로 인해 케이블은 빠르게 변화하는 전압에 따라 유한한 임피던스로 작용하여 인가된 전압에 비례하여 전류를 흐르게 됩니다.
일반적으로 우리가 전선 한 쌍으로 치부하는 것은 빠르게 변화하는 과도 전류와 고주파 AC 신호가 있는 경우 중요한 회로 요소가 되며, 고유한 특성이 있습니다. 이러한 특성을 표현할 때 전선 쌍을 전송선이라고 합니다 .
이 장에서는 전송선 거동을 탐구합니다. 많은 전송선 효과는 전력선 주파수(50 또는 60Hz)의 AC 회로나 연속 DC 회로에서는 크게 나타나지 않으므로 지금까지 전기 회로를 연구하면서 이에 대해 신경 쓸 필요가 없었습니다.
그러나 높은 주파수 및/또는 매우 긴 케이블 길이가 포함된 회로에서는 그 효과가 매우 커집니다.
전송선 효과의 실제 응용 분야는 컴퓨터 네트워크를 포함한 무선 주파수 ("RF") 통신 회로와 전력선에 떨어지는 낙뢰와 같이 빠르게 변화하는 전압 과도("서지")에 노출된 저주파 회로에서 풍부합니다.