WO2020218935A1 - Method for reducing the inductance and wave impedance of a transmission line and audio cable - Google Patents
Method for reducing the inductance and wave impedance of a transmission line and audio cable Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020218935A1 WO2020218935A1 PCT/RU2019/000285 RU2019000285W WO2020218935A1 WO 2020218935 A1 WO2020218935 A1 WO 2020218935A1 RU 2019000285 W RU2019000285 W RU 2019000285W WO 2020218935 A1 WO2020218935 A1 WO 2020218935A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- conductors
- wire
- audio cable
- transmission line
- inductance
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
- H01B7/08—Flat or ribbon cables
Definitions
- the present invention relates to electrical signal transmission lines, preferably audio cables, as analog signal transmission lines.
- the disadvantage of the prototype is that the inductance and characteristic impedance of the transmission line decreases in proportion to the number of connected two-wire transmission lines. For example, to reduce inductance and characteristic impedance 10 times, 10 two-wire transmission lines will need to be connected in parallel.
- the proposed invention eliminates this disadvantage of the prototype: the number of parallel-connected two-wire transmission lines is significantly reduced to achieve the required reduction in inductance and characteristic impedance of the transmission line.
- I the frequencies of the electrical signal in the audio range
- the characteristic impedance Z n of the line is equal to the impedance Z H of the load (acoustic system), it behaves like an infinitely long line, without signal reflection from the load.
- the amplifier is loaded only by the impedance Z H of the load, as if there were no transmission lines. Consequently, there is no distortion of the transmitted signal.
- Z n the test rectangular pulse has no distortion at the load (see the oscillogram of FIG. 1 given in [6]).
- the test rectangular pulse has aperiodic surges at the leading and trailing edges, which, with a significant mismatch, turn into damped high-frequency oscillations at the natural resonance frequency of the cable (in the case of an active load) or at the resonance frequency between the cable inductance and the load capacitance, which may already be in the high-frequency part of the audio range.
- the loudspeaker (acoustic system) has an impedance module Z H from 2 to 16 ohms (as a rule,
- 8 ohms.
- the audio cable according to US patent N ° US 539393 3A contains a two-wire transmission line in the form of two parallel strips (buses) located one after the other with a dielectric insulator between them.
- Characteristic impedance of an audio cable Z 2 ⁇ 8 OM.
- the disadvantage of this technical solution is the manifestation of the known proximity effect (a «b), which leads to an increase in the active resistance and inductance of the transmission line wires (see, for example, LA Bessonov Theoretical Foundations of Electrical Engineering ([3] pp. 700-702).
- the calculation showed an increase in inductance by a factor of 6 and an increase in resistance by a factor of 3.
- the busbars of the cable do not allow it to be arbitrarily bent without the risk of violating the stability of electrical parameters.
- the audio cable disclosed by David Saltz in US Pat. No. JVT® US 8569627 contains a plurality of conductors, each of which consists of two or more metallic conductors arranged in a plane and touching each other, essentially forming parallel strips (tires).
- the conductors are run in parallel within at least two extruded insulators, which are installed back to back.
- the package of extruded insulators with conductors is twisted in the form of a spiral in the longitudinal direction and placed in a protective extruded sheath.
- the disadvantage of the prototype is the relatively high characteristic impedance. Depending on the cable modification, Z> 23 ohm.
- the proposed invention eliminates this disadvantage of the prototype by implementing in the audio cable the claimed method for reducing the inductance and wave impedance of the transmission line. This results in an audio cable with low inductance and reduced characteristic impedance to the level of the loudspeaker impedance.
- the matching of the audio cable to the load allows a multiple increase in the cable length in comparison with the accepted standard dimensions without compromising the fidelity of sound reproduction.
- a method for reducing the inductance and characteristic impedance of a transmission line which consists in the fact that at least two two-wire transmission lines are connected in parallel.
- two-wire transmission lines are sequentially arranged one after another in such a way that the forward wire of each subsequent two-wire transmission line is placed behind the return wire of the previous two-wire transmission line, respectively, the return wire of each subsequent two-wire transmission line is placed behind the forward wire of the previous two-wire transmission line.
- An audio cable that implements the method contains a plurality of conductors, each of which consists of two or more metal cores located in a plane and touching among themselves, the conductors are laid in parallel in the same plane inside at least two extruded insulators of N - pieces in each, where N> 1, extruded insulators with parallel rows of N conductors are installed close to each other, so that each conductor from the previous row of N conductors is aligned with the corresponding conductor from the next row of N conductors, a package of extruded insulators with conductors is twisted in the form of a spiral in the longitudinal direction and placed in a protective extruded sheath, one part of the plurality of conductors forms a straight wire of the audio cable, and the other part from multiple conductors form the return wire of the audio cable.
- groups of S conductors belonging to the direct wire of the audio cable alternate with groups of S conductors belonging to the return wire of the audio cable, where S> 1, and behind each conductor belonging to the direct wire of the audio cable from the previous row N conductors there is a conductor belonging to the return wire of the audio cable from the next row of N conductors, respectively, behind each conductor belonging to the return wire of the audio cable from the previous row of N conductors, there is a conductor belonging to the direct wire of the audio cable from the next row of N conductors.
- FIG. 2 oscillograms of a rectangular pulse at the load S and at the output of the pulse generator A in the case of a mismatch between the transmission line and the load Z L > Z H.
- FIG. 3 is a schematic diagram of the parallel connection of 4 two-wire transmission lines.
- FIG. 4 is a diagram of an arrangement of forward and reverse flat wires when 4 two-wire transmission lines are connected in parallel according to the inventive method.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of an audio cable with four rows of conductors in extruded insulators with two flat conductors in each row and six contacting cores in each
- FIG. 6 is a cross-sectional view of an audio cable with four rows of conductors in extruded insulators, with four conductors from two contacting conductors in each row.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of an audio cable with four rows of conductors in extruded insulators with two groups of two conductors in each row and two contacting conductors in each conductor.
- FIG. 8 is a cross-sectional view of an audio cable with six rows of conductors in extruded insulators with six conductors from two contacting conductors in each row.
- the conductors belonging to the direct wire of the audio cable are conventionally marked in white, and the conductors belonging to the return wire are in gray.
- the forward wire 45 of the subsequent two-wire transmission line 42 is placed behind the return wire 46 of the previous
- the return wire 46 of the subsequent two-wire transmission line 42 is placed behind the forward wire 45 of the previous two-wire transmission line 41, etc.
- the emf is equal to
- the mutual induction coefficient is related to the value of the flux linkage of the contours of a pair of lines and depends on the distance between the lines - the smaller the distance, the greater the mutual induction coefficient. Pairs of adjacent lines have the highest mutual induction coefficient, that is
- the method for reducing the inductance and characteristic impedance of a transmission line is implemented in an audio cable, four embodiments of which are presented below.
- the audio cable Fig. 5 contains 12 flat conductors, each of which consists of 8 copper conductors 51 with a diameter of 0.4 mm, located in the plane and in contact with each other.
- the conductors are laid in parallel in one plane inside 6 extruded insulators 52, 1.25 mm thick, two conductors 53 and 54 in each.
- the conductors 53 of the extruded insulators 52 belong to the forward wire (not shown) of the audio cable, and the conductors 54 belong to the return wire (not shown) of the audio cable.
- Extruded insulators 52 with two conductors are installed side-by-side such that conductor 54 from a subsequent extruded insulator 52 is located behind conductor 53 from a previous extruded insulator 52, and conductor 53 from a subsequent extruded insulator 52 is located behind conductor 54 from a previous extruded insulator 52
- the material of the insulators 52 is polyethylene or other extrudable polymer.
- all conductors 53 and all conductors 54 with insulators removed are electrically connected to each other, for example by soldering tin silver-plated solder, respectively forming the direct and return wires of the audio cable.
- the four pairs of conductors 53 and 54 are, in fact, two-wire transmission lines connected in parallel with each other according to the method of the invention.
- the width of the flat conductors 53, 54 W - 3.2 mm and the distance between the two-wire lines of the audio cable Fig. 5 approximately coincide with the corresponding dimensions of the parallel connection of 6 lines in the above experiment according to the method of the invention.
- the gap 5 0.5mm between conductors 53, 54 is 4 times smaller. It is known that a decrease in the spacing S in a coplanar strip line leads to a decrease in the characteristic impedance (characteristic impedance) of the Z line.
- the characteristic impedance Z of a two-wire line will decrease by 1.5 times (see the graph of the dependence of Z on the ratio 5 / (5 4- 2 W) in [8] page 262). Consequently, the characteristic impedance of the audio cable should also be reduced by 1.5 times compared to the parallel connection of 6 lines in the experiment according to the method of the invention. That is, when implementing the invention, one should expect Z ⁇ 4 ohms.
- the audio cable of Fig. 6 contains 16 conductors, each of which consists of 2 copper cores 61 located in a plane and in contact with each other.
- the conductors are laid in parallel in the same plane inside four extruded insulators 62, 4 conductors 63, 64, 65, 66 each.
- Conductors 63 and 65 belong to the forward wire of the audio cable and conductors 64 and 66 belong to the return wire of the audio cable.
- Extruded insulators 62 with parallel rows of four conductors 63, 64, 65, 66 are mounted side by side so that behind conductors 63 and 65 of the previous extruded insulator 62 conductors 64 and 66 from the subsequent extruded insulator 62 are located, and behind the conductors 64 and 66 from the previous extruded insulator 62 are conductors 63 and 65 from the subsequent extruded insulator 62.
- all conductors 63, 65 and, respectively, all conductors 64, 66 with removed insulators are electrically connected to each other, for example, by soldering with tin-silver solder, respectively forming a forward and return wire of the audio cable.
- the audio cable of Fig. 7 contains 16 conductors, each of which consists of 2 metal cores 71 located in the plane and in contact with each other.
- the conductors are laid in parallel in the same plane inside four extruded insulators 72 with 2 groups of conductors 73, 74 and 75, 76 in each.
- the group of conductors 73, 74 belongs to the forward wire of the audio cable, and the group of wires 75, 76 belongs to the return wire of the audio cable.
- all conductors 73, 74 and, accordingly, all conductors 75, 76 with removed insulators are electrically connected to each other, for example, by soldering with tin-silver solder, respectively forming a direct and return wire of the audio cable.
- linear inductance L 0.082 ⁇ H / m
- linear capacitance C 378 pF / m
- the audio cable of Fig. 8 contains 36 conductors, each of which consists of 2 copper conductors 81 located in a plane and in contact with each other.
- the conductors are laid in parallel in the same plane inside six extruded insulators 82 with six conductors 83, 84, 85, 86, 87, 88 in each.
- Conductors 83, 85, 87 belong to the forward wire of the audio cable and conductors 84, 86, 88 belong to the return wire of the audio cable.
- Extruded insulators 82 with parallel rows of six conductors 83, 84, 85, 86, 87, 88 are installed side by side, so that behind conductors 83, 85, 87 from the previous extruded insulator 82 are conductors 88, 86, 84 of subsequent of the extruded insulator 82, and behind the conductors 84, 86, 88 from the previous extruded insulator 82 are the conductors 87, 85, 83 from the subsequent extruded insulator 82.
- all conductors 83, 85, 87 and, respectively, all conductors 84, 86, 88 with removed insulators are electrically connected to each other, for example, by soldering with tin-silver solder, respectively forming a forward and return wire of the audio cable.
Abstract
A method for reducing the inductance and wave impedance of a transmission line consists in the parallel connection of two-wire transmission lines, wherein two-wire transmission lines are arranged consecutively one after the other such that the forward wire of each subsequent transmission line is arranged downstream of the reverse wire of the preceding transmission line and, accordingly, the reverse wire of each subsequent two-wire transmission line is arranged downstream of the forward wire of the preceding transmission line. An audio cable for implementing said method comprises a plurality of substantially flat insulated conductors, each of which consists of two or more contiguous metallic strands laid in parallel in rows inside extruded insulators. A portion of the plurality of conductors forms a forward wire of the audio cable, and the other portion of the plurality of conductors forms a reverse wire. The extruded insulators having parallel rows of conductors are mounted end-to-end in immediate contact with one another such that in each row of conductors the conductors pertaining to the forward wire of the audio cable alternate with the conductors pertaining to the reverse wire.
Description
Способ уменьшения индуктивности и волнового сопротивления линии передачи и звуковой кабель. Method to reduce inductance and characteristic impedance of transmission line and audio cable.
Область изобретения Scope of invention
Настоящее изобретение относится к линиям передачи электрических сигналов предпочтительно к звуковым кабелям, как линиям передачи аналоговых сигналов. The present invention relates to electrical signal transmission lines, preferably audio cables, as analog signal transmission lines.
Описание предшествующего уровня техники Description of the prior art
Известен способ уменьшения индуктивности и волнового сопротивления линии передачи путем параллельного соединения двухпроводных линий передачи (витых пар проводов) раскрытый в книге Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике [1] стр. 22- 23. A known method of reducing the inductance and wave impedance of a transmission line by parallel connection of two-wire transmission lines (twisted pairs of wires) disclosed in the book Ed E. Reference manual on high-frequency circuitry [1] pp. 22-23.
Данное техническое решение принято за прототип способа. This technical solution is taken as a prototype of the method.
Недостатком прототипа являются то, что индуктивность и волновое сопротивление линии передачи уменьшается пропорционально числу соединяемых двухпроводных линий передачи. Например, для уменьшения индуктивности и волнового сопротивления в 10 раз потребуется параллельно соединить 10 двухпроводных линий передачи. The disadvantage of the prototype is that the inductance and characteristic impedance of the transmission line decreases in proportion to the number of connected two-wire transmission lines. For example, to reduce inductance and characteristic impedance 10 times, 10 two-wire transmission lines will need to be connected in parallel.
Предлагаемым изобретением устраняется этот недостаток прототипа: многократно сокращается число параллельно соединяемых двухпроводных линий передачи для достижения требуемого уменьшения индуктивности и волнового сопротивления линии передачи. The proposed invention eliminates this disadvantage of the prototype: the number of parallel-connected two-wire transmission lines is significantly reduced to achieve the required reduction in inductance and characteristic impedance of the transmission line.
Поясним цель уменьшения индуктивности и волнового сопротивления звукового кабеля. Звуковой кабель (кабель громкоговорителя), как линия передачи аналоговых сигналов, работает на частотах электрического сигнала звукового диапазона (J = 10Гц ··· 50кГц). В технике линий передачи такая линия считается «короткой»: I « Я, где / - длина линии, Я -
длина волны (l = 2nf). Поэтому для оценки влияния линии передачи на сигнал ограничиваются анализом эквивалентной цепи из сосредоточенных параметров линии передачи: индуктивности L, активного сопротивления г включенных последовательно нагрузки ZH, и емкости С включенной параллельно нагрузки ZH. Но в случае согласования «короткой» линии с нагрузкой, когда волновое сопротивление (характеристический импеданс) Zn линии равен импедансу ZH нагрузки (акустической системы), она ведет себя уже как бесконечно длинная линия, без отражения сигнала от нагрузки. Не смотря на присутствие мнимых сопротивлений от распределенных вдоль линии индуктивности L и емкости С, волновое сопротивление Zn = jL/C есть действительное сопротивление (см. [2] стр.185-188, [3] стр.466-468). Вся мощность от усилителя, если не принимать во внимание малые потери на сопротивлении г линии, поглощается нагрузкой. Усилитель нагружен только импедансом ZH нагрузки так, как будто линия передачи отсутствует. Следовательно, отсутствуют и искажения передаваемого сигнала. На осциллограмме для Zn тестовый прямоугольный импульс не имеет искажений на нагрузке (см. осциллограмму ФИГ.1 приведенную в [6]). Let us explain the purpose of reducing the inductance and characteristic impedance of a sound cable. An audio cable (loudspeaker cable), like an analog signal transmission line, operates at the frequencies of the electrical signal in the audio range (J = 10Hz 50kHz). In the technology of transmission lines, such a line is considered "short": I "I, where / is the length of the line, I is wavelength (l = 2nf). Therefore, to assess the influence of the transmission line on the signal, they are limited to analyzing the equivalent circuit from the lumped parameters of the transmission line: inductance L, active resistance r of the load Z H connected in series, and capacitance C of the load Z H connected in parallel. But in the case of matching the "short" line with the load, when the characteristic impedance (characteristic impedance) Z n of the line is equal to the impedance Z H of the load (acoustic system), it behaves like an infinitely long line, without signal reflection from the load. Despite the presence of imaginary resistances from the inductance L and capacitance C distributed along the line, the characteristic impedance Z n = jL / C is the actual resistance (see [2] p.185-188, [3] p.466-468). All the power from the amplifier, if we do not take into account the small losses in the impedance of the line, is absorbed by the load. The amplifier is loaded only by the impedance Z H of the load, as if there were no transmission lines. Consequently, there is no distortion of the transmitted signal. On the oscillogram for Z n, the test rectangular pulse has no distortion at the load (see the oscillogram of FIG. 1 given in [6]).
Когда имеет место рассогласование, например Zh > ZH, типичный случай для звуковых кабелей, входное сопротивление линии передачи
где Lp - индуктивность“рассогласования”. То есть линия проявляет себя как частотно зависимое реактивное сопротивление индуктивного характера вплоть до ZH = 0, (короткого замыкания конца линии) (см.[3] стр.471). Величина такой индуктивности“рассогласования” Lp тем большая, чем больше рассогласование и больше индуктивность L линии. Расчет входного сопротивления ZBX эквивалентной цепи из сосредоточенных параметров и измерение импеданса звукового кабеля с разными нагрузками показали, что для Zn = 1, 1ZH индуктивность
“рассогласования” Ip = 0, 181, для Zh = 2 ZH индуктивность Lp = 0.75 L, a для Zn > 10ZH индуктивность Lp « L. На осциллограммах для Zn > 2ZH тестовый прямоугольный импульс имеет “завал” переднего фронта и “затягивание” заднего фронта импульса по экспоненте, характерные для цепи из последовательно соединённых индуктивности и сопротивления, (см. осциллограмму ФИГ.2 приведенную в [6]). When there is a mismatch, such as Z h > Z H , typical for audio cables, the input impedance of the transmission line where L p is the "mismatch" inductance. That is, the line manifests itself as a frequency-dependent inductive reactance up to Z H = 0, (short circuit of the line end) (see [3] p. 471). The magnitude of such an inductance "mismatch" L p is the greater, the greater the mismatch and the greater the inductance L of the line. Calculation of the input impedance Z BX of the equivalent circuit from lumped parameters and measurement of the impedance of the audio cable with different loads showed that for Z n = 1, 1Z H inductance “Mismatch” I p = 0, 181, for Z h = 2 Z H inductance L p = 0.75 L, and for Z n > 10Z H inductance L p “ L. On oscillograms for Z n > 2Z H, the test rectangular pulse has“ collapse "of the leading edge and" pulling "the trailing edge of the pulse exponentially, characteristic of a circuit of series-connected inductance and resistance, (see the oscillogram of FIG. 2 given in [6]).
К выводу о том, что звуковой кабель должен иметь минимальную индуктивность, в противовес бытующему мнению, что для верного звуковоспроизведения звуковой кабель должен иметь минимальную емкость, пришла известный специалист в области электроакустики И.А. Алдошина. В своей статье“Громкоговоерители, часть 7”, основываясь на представлении эквивалентной цепи линии передачи как фильтра низких частот второго порядка, И.А. Алдошина проанализировала амплитудно- частотные характеристики (АЧХ) по напряжению промышленно выпускаемых звуковых кабелей с активной нагрузкой в 1 ом. Только один звуковой кабель с наименьшей погонной индуктивностью из 12-ти исследованных кабелей имел плоскую АЧХ в звуковом диапазоне и волновое сопротивление ZL ~ 7 ом (оценка по приведенным в статье диаграммам). Волновые сопротивления 10-ти из 12-ти кабелей лежат в диапазоне от 32 ом до 210 ом [4]. The well-known expert in the field of electroacoustics I.A. came to the conclusion that a sound cable should have a minimum inductance, in contrast to the popular opinion that for correct sound reproduction, a sound cable should have a minimum capacity. Aldoshin. In his article “Loudspeakers, part 7”, based on the representation of the equivalent circuit of the transmission line as a second-order low-pass filter, I.A. Aldoshina analyzed the amplitude-frequency characteristics (AFC) of the voltage of commercially produced audio cables with an active load of 1 ohm. Only one audio cable with the smallest linear inductance out of 12 investigated cables had a flat frequency response in the audio range and a characteristic impedance Z L ~ 7 ohms (estimated from the diagrams given in the article). Characteristic impedances of 10 out of 12 cables are in the range from 32 ohms to 210 ohms [4].
Если Zл < ZH линия проявляет себя уже как частотно зависимое реактивное сопротивление емкостного характера вплоть до ZH = оо, (холостого хода конца линии) (см.[3] стр.471). В этом случае, на осциллограмме тестовый прямоугольный импульс имеет апериодические выбросы на переднем и заднем фронтах, переходящие при значительном рассогласовании в затухающие высокочастотные колебания на частоте собственного резонанса кабеля (в случае активной нагрузки) или на частоте резонанса между индуктивностью кабеля и емкостью нагрузки,
который уже может находиться в высокочастотной части звукового диапазона. If Z l <Z H the line manifests itself already as a frequency-dependent reactance of a capacitive nature up to Z H = oo, (no-load of the line end) (see [3] p. 471). In this case, on the oscillogram, the test rectangular pulse has aperiodic surges at the leading and trailing edges, which, with a significant mismatch, turn into damped high-frequency oscillations at the natural resonance frequency of the cable (in the case of an active load) or at the resonance frequency between the cable inductance and the load capacitance, which may already be in the high-frequency part of the audio range.
Оба варианта рассогласования Zn > ZH и Zh < ZH приводят к нарушению верности звуковоспроизведения. Но если первый вариант является следствием ошибочного подхода в конструировании звукового кабеля, то второй проявляется при согласовании звукового кабеля с акустической системой имеющей значительную неравномерность импеданса в полосе воспроизводимых частот (см. например [4], где приведена зависимость модуля импеданса от частоты 3-х полосной акустической системы, который изменяется в диапазоне от 5 ом до 25 ом, при номинальном импедансе в 15 ом на частоте 1000 гц.). Both variants of the mismatch Z n > Z H and Z h <Z H lead to a violation of the fidelity of sound reproduction. But if the first option is a consequence of an erroneous approach in the design of an audio cable, then the second manifests itself when the audio cable is matched with an acoustic system having significant impedance unevenness in the reproducible frequency band (see, for example, [4], which shows the dependence of the impedance modulus on the frequency of a 3-band speaker system, which ranges from 5 ohms to 25 ohms, with a nominal impedance of 15 ohms at 1000 Hz.).
Резюмируем выше сказанное. Let us summarize the above.
Для уменьшения искажений сигнала вносимых звуковым кабелем нужно стремиться к согласованию его с нагрузкой. Громкоговоритель (акустическая система), имеет модуль импеданса ZH от 2-х до 16 ом (как правило, |Zh| = 8 OM). Поэтому основным требованием к звуковому кабелю является равенство волнового сопротивления Zh и импеданса громкоговорителя ZH, например ZL = |ZH| = 8 ом. To reduce the distortion of the signal introduced by the audio cable, you need to strive to match it with the load. The loudspeaker (acoustic system) has an impedance module Z H from 2 to 16 ohms (as a rule, | Z h | = 8 OM). Therefore, the main requirement for an audio cable is the equality of the characteristic impedance Z h and the impedance of the loudspeaker Z H , for example Z L = | Z H | = 8 ohms.
Для расширения допустимого рассогласования импеданса ZL звукового кабеля с импедансом ZH нагрузки нужно уменьшать индуктивность звукового кабеля. To expand the permissible mismatch of the impedance Z L of the audio cable with the impedance Z H of the load, it is necessary to reduce the inductance of the audio cable.
Известно техническое решение, патент США N2 US 5510578А, по которому для уменьшения волнового сопротивления использован выше описанный способ - прототип уменьшения индуктивности и волнового сопротивления линии передачи путем параллельного соединения витых пар проводов (двухпроводных линий передачи). Звуковой кабель содержит 18 витых пар проводов соединенных параллельно. Измеренное волновое сопротивление звукового кабеля Z = 8 ом. [5]
Недостатком известно технического решения является чрезвычайно большое число витых пар проводов в конструкции кабеля. Known technical solution, US patent N2 US 5510578A, according to which the above described method is used to reduce the wave resistance - a prototype of reducing the inductance and wave impedance of a transmission line by parallel connection of twisted pairs of wires (two-wire transmission lines). The audio cable contains 18 twisted pairs of wires connected in parallel. The measured characteristic impedance of the audio cable is Z = 8 ohms. [five] The disadvantage of the known technical solution is the extremely large number of twisted pairs of wires in the cable design.
Звуковой кабель по патенту США N° US 539393 ЗА содержит двухпроводную линию передачи в виде двух параллельных полосок (шин) расположенных одна за другой с диэлектрическим изолятором между ними. Волновое сопротивление звукового кабеля Z = 2 ··· 8 OM, Измеренное волновое сопротивление Z = 4 ом получено с шинами шириной 9,5 мм толщиной b = 0,25мм и промежутком из полиэфирной пленки толщиной а = 0,076мм [6]. The audio cable according to US patent N ° US 539393 3A contains a two-wire transmission line in the form of two parallel strips (buses) located one after the other with a dielectric insulator between them. Characteristic impedance of an audio cable Z = 2 ··· 8 OM. The measured characteristic impedance Z = 4 ohms was obtained with 9.5 mm wide tires with b = 0.25 mm thickness and a polyester film gap with a = 0.076 mm thickness [6].
Недостатком такого технического решения является проявление известного эффекта близости (а « Ь), который приводит к увеличению активного сопротивления и индуктивности проводов линии передачи (см. например, Л.А. Бессонов Теоретические основы электротехники ([3] стр. 700-702). Расчет показал увеличение индуктивности в 6 раз, и увеличение сопротивления в 3 раза. Кроме того шины кабеля не позволяют его произвольно изгибать без риска нарушения стабильности электрических параметров. The disadvantage of this technical solution is the manifestation of the known proximity effect (a «b), which leads to an increase in the active resistance and inductance of the transmission line wires (see, for example, LA Bessonov Theoretical Foundations of Electrical Engineering ([3] pp. 700-702). The calculation showed an increase in inductance by a factor of 6 and an increase in resistance by a factor of 3. In addition, the busbars of the cable do not allow it to be arbitrarily bent without the risk of violating the stability of electrical parameters.
Звуковой кабель, раскрытый Дэвидом Зальцем в патенте США JVT® US 8569627, содержит множество проводников, каждый из которых состоит из двух или более металлических жил расположенных в плоскости и соприкасающихся между собой, по сути, образуя параллельные полоски (шины). Проводники параллельно проложены внутри, по крайней мере, двух экструдированных изоляторов, которые установлены вплотную друг за другом. Пакет экструдированных изоляторов с проводниками скручен в форме спирали в продольном направлении и помещен в защитную экструдированную оболочку. [7]
В техническом решении нет недостатков присущих вышеизложенным аналогам: отсутствует эффект близости (а > Ь), кабель компактен, гибок и имеет стабильные электрические параметры. The audio cable disclosed by David Saltz in US Pat. No. JVT® US 8569627 contains a plurality of conductors, each of which consists of two or more metallic conductors arranged in a plane and touching each other, essentially forming parallel strips (tires). The conductors are run in parallel within at least two extruded insulators, which are installed back to back. The package of extruded insulators with conductors is twisted in the form of a spiral in the longitudinal direction and placed in a protective extruded sheath. [7] The technical solution has no disadvantages inherent in the above analogs: there is no proximity effect (a> b), the cable is compact, flexible and has stable electrical parameters.
Данное техническое решение принято за прототип звукового кабеля. This technical solution was taken as a prototype of a sound cable.
Недостатком прототипа является относительно высокое волновое сопротивление. В зависимости от модификации кабеля Z > 23 ом. The disadvantage of the prototype is the relatively high characteristic impedance. Depending on the cable modification, Z> 23 ohm.
Предлагаемым изобретением устраняется этот недостаток прототипа, путем реализации в звуковом кабеле заявленного способа уменьшения индуктивности и волнового сопротивления линии передачи. При этом получаем звуковой кабель с низкой индуктивностью и сниженным волновым сопротивлением до уровня импеданса громкоговорителя. Кроме того согласование звукового кабеля с нагрузкой допускает многократное увеличение длины кабеля по сравнению с принятыми стандартными размерами без ухудшения верности звуковоспроизведения. The proposed invention eliminates this disadvantage of the prototype by implementing in the audio cable the claimed method for reducing the inductance and wave impedance of the transmission line. This results in an audio cable with low inductance and reduced characteristic impedance to the level of the loudspeaker impedance. In addition, the matching of the audio cable to the load allows a multiple increase in the cable length in comparison with the accepted standard dimensions without compromising the fidelity of sound reproduction.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Способ уменьшения индуктивности и волнового сопротивления линии передачи, заключающийся в том, что, по крайней мере, две двухпроводные линии передачи соединяют параллельно. A method for reducing the inductance and characteristic impedance of a transmission line, which consists in the fact that at least two two-wire transmission lines are connected in parallel.
В отличие от прототипа, двухпроводные линии передачи последовательно располагают одну за другой таким образом, что прямой провод каждой последующей двухпроводной линии передачи размещают за обратным проводом предыдущей двухпроводной линии передачи, соответственно обратный провод каждой последующей двухпроводной линии передачи размещают за прямым проводом предыдущей двухпроводной линии передачи. Unlike the prototype, two-wire transmission lines are sequentially arranged one after another in such a way that the forward wire of each subsequent two-wire transmission line is placed behind the return wire of the previous two-wire transmission line, respectively, the return wire of each subsequent two-wire transmission line is placed behind the forward wire of the previous two-wire transmission line.
Звуковой кабель, реализующий способ, содержит множество проводников, каждый из которых состоит из двух или более металлических жил расположенных в плоскости и соприкасающихся
между собой, проводники параллельно проложены в одной плоскости внутри, по крайней мере, двух экструдированных изоляторов по N - штук в каждом, где N > 1, экструдированные изоляторы с параллельными рядами из N проводников установлены вплотную друг за другом, таким образом, что каждый проводник из предыдущего ряда N проводников совмещен с соответствующим проводником из последующего ряда N проводников, пакет из экструдированных изоляторов с проводниками скручен в форме спирали в продольном направлении и помещен в защитную экструдированную оболочку, одна часть из множества проводников образует прямой провод звукового кабеля, а другая часть из множества проводников образует обратный провод звукового кабеля. An audio cable that implements the method contains a plurality of conductors, each of which consists of two or more metal cores located in a plane and touching among themselves, the conductors are laid in parallel in the same plane inside at least two extruded insulators of N - pieces in each, where N> 1, extruded insulators with parallel rows of N conductors are installed close to each other, so that each conductor from the previous row of N conductors is aligned with the corresponding conductor from the next row of N conductors, a package of extruded insulators with conductors is twisted in the form of a spiral in the longitudinal direction and placed in a protective extruded sheath, one part of the plurality of conductors forms a straight wire of the audio cable, and the other part from multiple conductors form the return wire of the audio cable.
В отличие от прототипа, в каждом ряду из N проводников чередуются группы из S проводников принадлежащих прямому проводу звукового кабеля с группами из S проводников принадлежащих обратному проводу звукового кабеля, где S > 1, причем за каждым проводником принадлежащим прямому проводу звукового кабеля из предыдущего ряда N проводников расположен проводник принадлежащий обратному проводу звукового кабеля из последующего ряда N проводников, соответственно за каждым проводником принадлежащим обратному проводу звукового кабеля из предыдущего ряда N проводников расположен проводник принадлежащий прямому проводу звукового кабеля из последующего ряда N проводников. Unlike the prototype, in each row of N conductors, groups of S conductors belonging to the direct wire of the audio cable alternate with groups of S conductors belonging to the return wire of the audio cable, where S> 1, and behind each conductor belonging to the direct wire of the audio cable from the previous row N conductors there is a conductor belonging to the return wire of the audio cable from the next row of N conductors, respectively, behind each conductor belonging to the return wire of the audio cable from the previous row of N conductors, there is a conductor belonging to the direct wire of the audio cable from the next row of N conductors.
Краткое описание чертежей Brief Description of Drawings
ФИГ.1 - осциллограммы прямоугольного импульса на нагрузке S и на выходе генератора импульса А в случае согласования линии передачи с нагрузкой Zn = ZH. FIG. 1 - oscillograms of a rectangular pulse at the load S and at the output of the pulse generator A in the case of matching the transmission line with the load Z n = Z H.
ФИГ.2 - осциллограммы прямоугольного импульса на нагрузке S и на выходе генератора импульса А в случае рассогласования линии передачи с нагрузкой ZL > ZH.
ФИГ.З - принципиальная схема параллельного соединения 4-х двухпроводных линий передачи. FIG. 2 - oscillograms of a rectangular pulse at the load S and at the output of the pulse generator A in the case of a mismatch between the transmission line and the load Z L > Z H. FIG. 3 is a schematic diagram of the parallel connection of 4 two-wire transmission lines.
ФИГ.4 - схема расположения прямого и обратного плоских проводов при параллельном соединении 4-х двухпроводных линий передач согласно изобретенному способу. FIG. 4 is a diagram of an arrangement of forward and reverse flat wires when 4 two-wire transmission lines are connected in parallel according to the inventive method.
ФИГ.5 - вид поперечного сечения звукового кабеля с четырьмя рядами проводников в экструдированных изоляторах по два плоских проводника в каждом ряду и шестью контактирующими жилами в каждом FIG. 5 is a cross-sectional view of an audio cable with four rows of conductors in extruded insulators with two flat conductors in each row and six contacting cores in each
проводнике. conductor.
ФИГ.6 - вид поперечного сечения звукового кабеля с четырьмя рядами проводников в экструдированных изоляторах по четыре проводника из двух контактирующих жил в каждом ряду. FIG. 6 is a cross-sectional view of an audio cable with four rows of conductors in extruded insulators, with four conductors from two contacting conductors in each row.
ФИГ.7 - вид поперечного сечения звукового кабеля с четырьмя рядами проводников в экструдированных изоляторах по две группы из двух проводников в каждом ряду и двумя контактирующими жилами в каждом проводнике. FIG. 7 is a cross-sectional view of an audio cable with four rows of conductors in extruded insulators with two groups of two conductors in each row and two contacting conductors in each conductor.
ФИГ.8 - вид поперечного сечения звукового кабеля с шестью рядами проводников в экструдированных изоляторах по шесть проводников из двух контактирующих жил в каждом ряду. FIG. 8 is a cross-sectional view of an audio cable with six rows of conductors in extruded insulators with six conductors from two contacting conductors in each row.
На ФИГ.З - ФИГ.8 проводники принадлежащие прямому проводу звукового кабеля, условно обозначены белым цветом, а проводники принадлежащие обратному проводу - серым цветом. In FIG. 3 - FIG. 8, the conductors belonging to the direct wire of the audio cable are conventionally marked in white, and the conductors belonging to the return wire are in gray.
Подробное описание изобретения Detailed description of the invention
Как в способе прототипе, так и в способе изобретения параллельно соединяют двухпроводные линии передачи. На схеме Фиг.З это Both in the prior art method and in the method of the invention, two-wire transmission lines are connected in parallel. In the diagram of Fig. 3, this is
двухпроводные линии передачи 31, 32, 33, 34 с прямыми проводами 35 и обратными проводами 36. В результате получают линию передачи с
уменьшенным волновым сопротивлением, где 37 - прямой провод линии передачи, 38 - обратный провод. two-wire transmission lines 31, 32, 33, 34 with straight wires 35 and return wires 36. As a result, a transmission line with reduced characteristic impedance, where 37 is the forward wire of the transmission line, 38 is the return wire.
Способ изобретения проиллюстрирован схемой Фиг.4, где The method of the invention is illustrated by the diagram of Fig. 4, where
двухпроводные линии передачи 41, 42, 43, 44 последовательно two-wire transmission lines 41, 42, 43, 44 in series
располагают одну за другой с минимально допустимым зазором между линиями передачи. Прямой провод 45 последующей двухпроводной линии передачи 42 размещают за обратным проводом 46 предыдущей placed one after the other with a minimum allowable gap between the transmission lines. The forward wire 45 of the subsequent two-wire transmission line 42 is placed behind the return wire 46 of the previous
двухпроводной линии передачи 41, соответственно обратный провод 46 последующей двухпроводной линии передачи 42 размещают за прямым проводом 45 предыдущей двухпроводной линии передачи 41 и т. д. of the two-wire transmission line 41, respectively, the return wire 46 of the subsequent two-wire transmission line 42 is placed behind the forward wire 45 of the previous two-wire transmission line 41, etc.
Докажем, что в изобретенном способе имеет место уменьшение индуктивности и волнового сопротивления в сравнении с прототипом, при одинаковом числе двухпроводных линий передачи в параллельном соединении и равных волновых сопротивлений исходных (до соединения) линий передачи. В каждой из N двухпроводных линий передачи (далее по тексту - линии) наводится электродвижущая сила (э.д.с.) вызванная самоиндукцией в линии и взаимоиндукцией с остальными N-1 линиями. Let us prove that in the invented method there is a decrease in inductance and wave impedance in comparison with the prototype, with the same number of two-wire transmission lines in parallel connection and equal impedances of the original (before connection) transmission lines. In each of the N two-wire transmission lines (hereinafter referred to as the lines), an electromotive force (emf) is induced due to self-induction in the line and mutual induction with the rest of the N-1 lines.
В первой линии, по порядку следования в последовательности линий, э.д.с равна
In the first line, in the order of the sequence of lines, the emf is equal to
в четвертой линии э.д.с равна
и так далее, где L - коэффициент самоиндукции линии, Mjk - коэффициентin the fourth line emf is equal to and so on, where L is the self-induction coefficient of the line, M jk is the coefficient
• „ dii • „dii
взаимоиндукции j-ои линии с к-ои линиеи, —
- скорость изменения тока в k-ой линии. В выражениях (1) для э.д.с Mjk = Mkj·. Индекс к в обозначении тока к- ой линии можно опустить так как модуль реактивного сопротивления линий на два-три порядка меньше активного сопротивления (\XL— Хс\ « R) поэтому токи и скорости их изменения в линиях можно принять равными между собой. mutual induction of the j-th line with the k-th line, - is the rate of change of the current in the k-th line. In expressions (1) for the emf M jk = M kj · . The index k in the designation of the current of this line can be omitted since the modulus of the reactance of the lines is two to three orders of magnitude less than the active resistance (\ X L - X c \ "R), therefore, the currents and the rate of their change in the lines can be taken equal to each other.
Учитывая выше изложенное, перепишем формулы (1) для случая N = 4. Taking into account the above, we rewrite formulas (1) for the case N = 4.
где выражения в круглых скобках суть индуктивность Lj для j - линии. Коэффициент взаимоиндукции связан с величиной потокосцепления контуров пары линий и зависит от расстояния между линиями - чем меньше расстояние, тем больше коэффициент взаимоиндукции. Пары смежных линий имеют наибольший коэффициент взаимоиндукции, то есть
where the expressions in parentheses are the inductance L j for the j - line. The mutual induction coefficient is related to the value of the flux linkage of the contours of a pair of lines and depends on the distance between the lines - the smaller the distance, the greater the mutual induction coefficient. Pairs of adjacent lines have the highest mutual induction coefficient, that is
Следовательно, индуктивность Lj линий в формулах (2): Therefore, the inductance L j lines in formulas (2):
L± = (L - M2i + М31— М41) < L,
и делаем вывод об уменьшение индуктивности в линиях, что приводит в параллельном соединении к индуктивности
или в общем случае для параллельного соединения N линий
· L ± = (L - M 2 i + M 31 - M 41 ) <L, and we conclude about a decrease in inductance in the lines, which leads to a parallel connection to inductance or in general for parallel connection of N lines ·
Если в способе-прототипе емкость С £
= N - С, где
- емкость параллельного соединения, Ск - емкость k-ой линии. То в способе изобретения емкость С ^ увеличивается многократно, особенно в схемах Фиг.З и Фиг.4, где чередуются один за другим плоский прямой и обратный провод (ср. с устройством конденсатора). Волновое сопротивление, вычисляемое по формуле Z =
многократно уменьшается по сравнению с прототипом, и If in the prototype method the capacity C £ = N - С, where - capacity of the parallel connection, C to - capacity of the k-th line. Then, in the method of the invention, the capacitance C ^ increases many times, especially in the circuits of Fig. 3 and Fig. 4, where a flat forward and backward wire alternate one after the other (compare with a capacitor device). Characteristic impedance calculated by the formula Z = decreases many times compared to the prototype, and
Вычисление коэффициентов взаимоиндукции Mjk не имеет большого практического смысла. Поэтому приведем результаты экспериментальной проверки способа. В качестве двухпроводной линии передачи использовалась линия передачи промышленно выпускаемого звуковою кабеля с копланарным расположением полосковых проводов в изоляторе из фторопласта (см. Фиг.4). Параметры звукового кабеля: ширина полосок W = Змм, промежуток между полосками S = 2мм, толщина 0,2мм, толщина кабеля в изоляторе 1мм.; погонная индуктивность L = 0,75 мкГн/м, погонная емкость С = 20 пФ/м, волновое сопротивление Z = [Щ = 194 ом. Calculation of the mutual induction coefficients M jk does not make much practical sense. Therefore, we present the results of an experimental verification of the method. As a two-wire transmission line, a transmission line of a commercially available audio cable with a coplanar arrangement of strip wires in a fluoroplastic insulator was used (see Fig. 4). Audio cable parameters: width of strips W = 3mm, gap between strips S = 2mm, thickness 0.2mm, cable thickness in insulator 1mm .; linear inductance L = 0.75 μH / m, linear capacitance C = 20 pF / m, characteristic impedance Z = [W = 194 ohms.
В параллельном соединении 4-х линий по способу изобретения имеем. Измеренные, погонная индуктивность
= 0,043 мкГн/м., погонная емкость С£ = 667 пФ/м. Волновое сопротивление Z =
= 8,03 ом. In parallel connection of 4 lines according to the method of the invention we have. Measured, linear inductance = 0.043 μH / m., Linear capacity C £ = 667 pF / m. Characteristic impedance Z = = 8.03 ohm.
Для достижения волнового сопротивления Z = 8 ом в параллельном соединении по способу прототипа, который реализован в звуковом кабеле по патенту US 5510578, потребовалось 18 линий (витых пар проводов), каждая с волновым сопротивлением Z = 144 ом. [5].
В параллельном соединении 6-ти линий по способу изобретения имеем. Измеренные, погонная индуктивность
= 0,029 мкГн/м., погонная емкость С^ = 1112 пФ/м. Волновое сопротивление Z = jL^/C^ = 5,1 ом. To achieve a characteristic impedance Z = 8 ohms in a parallel connection according to the prototype method, which is implemented in an audio cable according to US Pat. No. 5,510,578, 18 lines (twisted pairs of wires) were required, each with a characteristic impedance Z = 144 ohms. [five]. In parallel connection of 6 lines according to the method of the invention we have. Measured, linear inductance = 0.029 μH / m., Linear capacitance C ^ = 1112 pF / m. Characteristic impedance Z = jL ^ / C ^ = 5.1 ohms.
Способ уменьшения индуктивности и волнового сопротивления линии передачи реализован в звуковом кабеле, четыре варианта осуществления которого представлены ниже. The method for reducing the inductance and characteristic impedance of a transmission line is implemented in an audio cable, four embodiments of which are presented below.
Звуковой кабель Фиг.5, содержит 12 плоских проводников, каждый из которых состоит из 8-ми медных жил 51 диаметром 0,4мм, расположенных в плоскости и соприкасающихся между собой. Проводники параллельно проложены в одной плоскости внутри 6-ти экструдированных изоляторов 52, толщиной 1,25мм, по два проводника 53 и 54 в каждом. Проводники 53 экструдированных изоляторов 52 принадлежат прямому проводу (не показано) звукового кабеля, а проводники 54 принадлежат обратному проводу (не показано) звукового кабеля. Экструдированные изоляторы 52 с двумя проводниками установлены вплотную друг за другом, таким образом, что за проводником 53 из предыдущего экструдированного изолятора 52 расположен проводник 54 из последующего экструдированного изолятора 52, а за проводником 54 из предыдущего экструдированного изолятора 52 расположен проводник 53 из последующего экструдированного изолятора 52. Материалом изоляторов 52 является полиэтилен или другой полимер допускающий процесс экструзии. Пакет из экструдированных изоляторов 52 с проводниками 53 и 54, размером 7,5 X 7,5 мм, скручен в форме спирали в продольном направлении с шагом 30мм (не показано) и помещен в защитную экструдированную оболочку 55. На концах звукового кабеля все проводники 53 и все проводники 54 с удаленными изоляторами электрически соединены между собой, например пайкой оловянно-
серебренным припоем, соответственно образуя прямой и обратный провода звукового кабеля. The audio cable Fig. 5 contains 12 flat conductors, each of which consists of 8 copper conductors 51 with a diameter of 0.4 mm, located in the plane and in contact with each other. The conductors are laid in parallel in one plane inside 6 extruded insulators 52, 1.25 mm thick, two conductors 53 and 54 in each. The conductors 53 of the extruded insulators 52 belong to the forward wire (not shown) of the audio cable, and the conductors 54 belong to the return wire (not shown) of the audio cable. Extruded insulators 52 with two conductors are installed side-by-side such that conductor 54 from a subsequent extruded insulator 52 is located behind conductor 53 from a previous extruded insulator 52, and conductor 53 from a subsequent extruded insulator 52 is located behind conductor 54 from a previous extruded insulator 52 The material of the insulators 52 is polyethylene or other extrudable polymer. A package of extruded insulators 52 with conductors 53 and 54, measuring 7.5 X 7.5 mm, coiled in the longitudinal direction with a pitch of 30 mm (not shown) and placed in a protective extruded sheath 55. At the ends of the audio cable, all conductors 53 and all conductors 54 with insulators removed are electrically connected to each other, for example by soldering tin silver-plated solder, respectively forming the direct and return wires of the audio cable.
Таким образом, четыре пары проводников 53 и 54 являясь, по сути, двухпроводными линиями передачи параллельно соединены между собой по способу изобретения. Ширина плоских проводников 53, 54 W— 3,2мм и расстояния между двухпроводными линиями звукового кабеля Фиг.5 примерно совпадают с соответствующими размерами параллельного соединения 6-ти линий в выше рассмотренном эксперименте по способу изобретения. А промежуток 5 = 0,5мм между проводниками 53, 54 в 4-е раза меньше. Известно, что уменьшение промежутка S в копланарной полосковой линии приводит к уменьшению волнового сопротивления (характеристического импеданса) Z линии. В нашем случае волновое сопротивление Z двухпроводной линии уменьшится в 1 ,5 раза (см. график зависимости Z от соотношения 5/(5 4- 2 W ) в [8] стр.262). Следовательно, и волновое сопротивление звукового кабеля должно уменьшится в 1,5 раза по сравнению с параллельным соединением 6-ти линий в экперементе по способу изобретения. То есть, при реализации изобретения следует ожидать Z < 4 ом. Thus, the four pairs of conductors 53 and 54 are, in fact, two-wire transmission lines connected in parallel with each other according to the method of the invention. The width of the flat conductors 53, 54 W - 3.2 mm and the distance between the two-wire lines of the audio cable Fig. 5 approximately coincide with the corresponding dimensions of the parallel connection of 6 lines in the above experiment according to the method of the invention. And the gap 5 = 0.5mm between conductors 53, 54 is 4 times smaller. It is known that a decrease in the spacing S in a coplanar strip line leads to a decrease in the characteristic impedance (characteristic impedance) of the Z line. In our case, the characteristic impedance Z of a two-wire line will decrease by 1.5 times (see the graph of the dependence of Z on the ratio 5 / (5 4- 2 W) in [8] page 262). Consequently, the characteristic impedance of the audio cable should also be reduced by 1.5 times compared to the parallel connection of 6 lines in the experiment according to the method of the invention. That is, when implementing the invention, one should expect Z <4 ohms.
Звуковой кабель Фиг.6, содержит 16 проводников, каждый из которых состоит из 2-х медных жил 61 расположенных в плоскости и соприкасающихся между собой. Проводники параллельно проложены в одной плоскости внутри четырех экструдированных изоляторов 62 по 4-е проводника 63, 64, 65, 66 в каждом. Проводники 63 и 65 принадлежат прямому проводу звукового кабеля, а проводники 64 и 66 принадлежат обратному проводу звукового кабеля. Экструдированные изоляторы 62 с параллельными рядами из четырех проводников 63, 64, 65, 66 установлены вплотную друг за другом, таким образом, что за проводниками 63 и 65 из предыдущего экструдированного изолятора 62
расположены проводники 64 и 66 из последующего экструдированного изолятора 62, а за проводниками 64 и 66 из предыдущего экструдированного изолятора 62 расположены проводники 63 и 65 из последующего экструдированного изолятора 62. The audio cable of Fig. 6 contains 16 conductors, each of which consists of 2 copper cores 61 located in a plane and in contact with each other. The conductors are laid in parallel in the same plane inside four extruded insulators 62, 4 conductors 63, 64, 65, 66 each. Conductors 63 and 65 belong to the forward wire of the audio cable and conductors 64 and 66 belong to the return wire of the audio cable. Extruded insulators 62 with parallel rows of four conductors 63, 64, 65, 66 are mounted side by side so that behind conductors 63 and 65 of the previous extruded insulator 62 conductors 64 and 66 from the subsequent extruded insulator 62 are located, and behind the conductors 64 and 66 from the previous extruded insulator 62 are conductors 63 and 65 from the subsequent extruded insulator 62.
Пакет из экструдированных изоляторов 62 с проводниками 63, 64, 65, 66, размером 5 x 5 мм, скручен в форме спирали в продольном направлении с шагом 30 мм (не показано) и помещен в защитную экструдированную оболочку 67. A package of extruded insulators 62 with conductors 63, 64, 65, 66, measuring 5 x 5 mm, is coiled in the longitudinal direction with a pitch of 30 mm (not shown) and placed in a protective extruded sheath 67.
На концах звукового кабеля все проводники 63, 65 и соответственно все проводники 64, 66 с удаленными изоляторами электрически соединены между собой, например пайкой оловянно-серебренным припоем, соответственно образуя прямой и обратный провод звукового кабеля. At the ends of the audio cable, all conductors 63, 65 and, respectively, all conductors 64, 66 with removed insulators are electrically connected to each other, for example, by soldering with tin-silver solder, respectively forming a forward and return wire of the audio cable.
В структуре звукового кабеля на Фиг.6 видим две области с параллельным соединением двухпроводных линий передачи по способу изобретения. Одна область 68 выделена пунктирной линией. Параллельное соединение двухпроводных линий передачи в этих областях имеет волновое сопротивление Z0 = 18,6 ом. В итоге для звукового кабеля имеем погонную индуктивность L = 0,068 мкГн/м, погонную емкость С = 832 пФ/м и волновое сопротивление Z= / L/C = 9 ом. In the structure of the audio cable in Fig. 6, we see two regions with parallel connection of two-wire transmission lines according to the method of the invention. One area 68 is highlighted with a dashed line. Parallel connection of two-wire transmission lines in these areas has a characteristic impedance Z 0 = 18.6 ohms. As a result, for a sound cable we have linear inductance L = 0.068 μH / m, linear capacitance C = 832 pF / m and characteristic impedance Z = / L / C = 9 ohms.
Звуковой кабель Фиг.7, содержит 16 проводников, каждый из которых состоит из 2-х металлических жил 71 расположенных в плоскости и соприкасающихся между собой. Проводники параллельно проложены в одной плоскости внутри четырех экструдированных изоляторах 72 по 2-е группы из проводников 73, 74 и 75, 76 в каждом. Группа из проводников 73, 74 принадлежат прямому проводу звукового кабеля, а группа из проводников 75, 76 принадлежат обратному проводу звукового кабеля. Экструдированные изоляторы 72 с параллельными рядами из четырех проводников 73, 74, 75, 76 установлены вплотную
друг за другом, таким образом, что за группой из проводников 73, 74 из предыдущего экструдированного изолятора 72 расположена группа из проводников 75, 76 из последующего экструдированного изолятора 72, а за группой из проводников 75, 76 из предыдущего экструдированного изолятора 72 расположена группа из проводников 73, 74 из последующего экструдированного изолятора 72. The audio cable of Fig. 7 contains 16 conductors, each of which consists of 2 metal cores 71 located in the plane and in contact with each other. The conductors are laid in parallel in the same plane inside four extruded insulators 72 with 2 groups of conductors 73, 74 and 75, 76 in each. The group of conductors 73, 74 belongs to the forward wire of the audio cable, and the group of wires 75, 76 belongs to the return wire of the audio cable. Extruded insulators 72 with parallel rows of four conductors 73, 74, 75, 76 installed side-by-side one after another, so that behind the group of conductors 73, 74 from the previous extruded insulator 72 is a group of conductors 75, 76 from the subsequent extruded insulator 72, and behind the group of conductors 75, 76 from the previous extruded insulator 72 is a group of conductors 73, 74 from the subsequent extruded insulator 72.
Пакет из экструдированных изоляторов 72 с проводниками 73, 74, 75, 76, размером 5 х 5 мм, скручен в форме спирали в продольном направлении с шагом 30 мм (не показано) и помещен в защитную экструдированную оболочку 77. A package of extruded insulators 72 with conductors 73, 74, 75, 76, measuring 5 x 5 mm, is twisted in the form of a spiral in the longitudinal direction with a pitch of 30 mm (not shown) and placed in a protective extruded sheath 77.
На концах звукового кабеля все проводники 73. 74 и соответственно все проводники 75, 76 с удаленными изоляторами электрически соединены между собой, например пайкой оловянно-серебренным припоем, соответственно образуя прямой и обратный провод звукового кабеля. At the ends of the audio cable, all conductors 73, 74 and, accordingly, all conductors 75, 76 with removed insulators are electrically connected to each other, for example, by soldering with tin-silver solder, respectively forming a direct and return wire of the audio cable.
В этом варианте звукового кабеля имеем погонную индуктивность L = 0,082 мкГн/м, погонную емкость С = 378 пФ/м и волновое сопротивление Z = yJL/C = 13 ом. In this version of the audio cable, we have linear inductance L = 0.082 μH / m, linear capacitance C = 378 pF / m and characteristic impedance Z = yJL / C = 13 ohms.
Звуковой кабель Фиг.8, содержит 36 проводников, каждый из которых состоит из 2-х медных жил 81 расположенных в плоскости и соприкасающихся между собой. Проводники параллельно проложены в одной плоскости внутри шести экструдированных изоляторов 82 по шесть проводников 83, 84, 85, 86, 87, 88 в каждом. Проводники 83, 85, 87 принадлежат прямому проводу звукового кабеля, а проводники 84, 86, 88 принадлежат обратному проводу звукового кабеля. Экструдированные изоляторы 82 с параллельными рядами из шести проводников 83, 84, 85, 86, 87, 88 установлены вплотную друг за другом, таким образом, что за проводниками 83, 85, 87 из предыдущего экструдированного изолятора 82 расположены проводники 88, 86, 84 из последующего
экструдированного изолятора 82, а за проводниками 84, 86, 88 из предыдущего экструдированного изолятора 82 расположены проводники 87, 85, 83 из последующего экструдированного изолятора 82. The audio cable of Fig. 8 contains 36 conductors, each of which consists of 2 copper conductors 81 located in a plane and in contact with each other. The conductors are laid in parallel in the same plane inside six extruded insulators 82 with six conductors 83, 84, 85, 86, 87, 88 in each. Conductors 83, 85, 87 belong to the forward wire of the audio cable and conductors 84, 86, 88 belong to the return wire of the audio cable. Extruded insulators 82 with parallel rows of six conductors 83, 84, 85, 86, 87, 88 are installed side by side, so that behind conductors 83, 85, 87 from the previous extruded insulator 82 are conductors 88, 86, 84 of subsequent of the extruded insulator 82, and behind the conductors 84, 86, 88 from the previous extruded insulator 82 are the conductors 87, 85, 83 from the subsequent extruded insulator 82.
Пакет из экструдированных изоляторов 82 с проводниками 83, 84, 85, 86, 87, 88, размером 7,5 X 7,5 мм, скручен в форме спирали в продольном направлении с шагом 30 мм (не показано) и помещен в защитную экструдированную оболочку 89. A package of extruded insulators 82 with conductors 83, 84, 85, 86, 87, 88, measuring 7.5 X 7.5 mm, twisted in the form of a spiral in the longitudinal direction with a pitch of 30 mm (not shown) and placed in a protective extruded sheath 89.
На концах звукового кабеля все проводники 83, 85, 87 и соответственно все проводники 84, 86, 88 с удаленными изоляторами электрически соединены между собой, например пайкой оловянно-серебренным припоем, соответственно образуя прямой и обратный провод звукового кабеля. At the ends of the audio cable, all conductors 83, 85, 87 and, respectively, all conductors 84, 86, 88 with removed insulators are electrically connected to each other, for example, by soldering with tin-silver solder, respectively forming a forward and return wire of the audio cable.
В структуре звукового кабеля на Фиг.8 по вертикали вид ем три области с параллельным соединением двухпроводных линий передачи по способу изобретения. Одна область 90 выделена пунктирной линией. Поскольку области 90 содержат по шесть двухпроводных линий передачи, против четырех в областях 68 кабеля Фиг.6, то волновые сопротивления Z'0 параллельных соединений линий в областях 90 будет в 1,5 раза меньше волновых сопротивления Z0 = 18,6 ом в областях 68 (см. описание кабеля Фиг.6), то есть Z’0 * 12,4 ом. Следовательно, при осуществлении изобретения ожидаемое волновое сопротивление звукового кабеля Z « 4 ом. In the structure of the audio cable in Fig. 8, three regions are seen vertically with parallel connection of two-wire transmission lines according to the method of the invention. One area 90 is highlighted with a dashed line. Since the regions 90 contain six two-wire transmission lines, against four in the regions 68 of the cable Fig. 6, the wave impedances Z ' 0 of parallel line connections in the regions 90 will be 1.5 times less than the wave impedances Z 0 = 18.6 ohms in the regions 68 (see cable description Fig. 6), that is, Z ' 0 * 12.4 ohm. Therefore, when carrying out the invention, the expected characteristic impedance of the audio cable is Z "4 ohms.
Технологическое замечание. Перед пайкой во всех вариантах звукового кабеля проводники защищаются электроизоляционным лаком по всей оголенной длине за исключением места пайки. Technological note. Before soldering, in all versions of the audio cable, the conductors are protected with electrical insulating varnish along the entire bare length, except for the soldering point.
Описанные варианты осуществления служат примерами настоящего изобретения и не ограничивают объем изобретения.
Источники информации The described embodiments are examples of the present invention and do not limit the scope of the invention. Sources of information
1. Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. 1. Ed E. Reference manual for high-frequency circuitry.
Схемы, блоки, 50-омная техника. Пер. с нем.- М.: 1990. (прототип) Circuits, blocks, 50-ohm technology. Per. from German - M .: 1990. (prototype)
2. Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс Фейнмановские лекции по физике вып.6 Электродинамика. 2. R. Feynman, R. Leighton, M. Sands Feynman Lectures on Physics, issue 6 Electrodynamics.
3. Л. А. Бессонов Теоретические основы электротехники (в трех частях), изд.5. 3. L. A. Bessonov Theoretical Foundations of Electrical Engineering (in three parts), ed. 5.
4. И.А. Алдошина Статья “Громкоговоерители, часть 7”, htlp:// vvw w .mo in Г in Го /articles Kui i speaker-- 7 4. I.A. Aldoshina Article “Loudspeakers, part 7”, htlp: // vvw w .mo in Г in Go / articles Kui i speaker-- 7
5. Патент США US5510578A. 5. US patent US5510578A.
6. Патент США Ш US5393933A. 6. US patent W US5393933A.
7. Патент США N» US 8569627. (прототип) 7. US patent N "US 8569627. (prototype)
8. Е. F. Kuester Theory of waveguides and transmission lines (Course notes for ECEN 5114) https://b-ok.org/book/3429343/b767b9
8. E. F. Kuester Theory of waveguides and transmission lines (Course notes for ECEN 5114) https://b-ok.org/book/3429343/b767b9
Claims
1. Способ уменьшения индуктивности и волнового сопротивления линии передачи, заключающийся в том, что, по крайней мере, две двухпроводные линии передачи соединяют параллельно, отличающий тем, что двухпроводные линии передачи последовательно располагают одну за другой таким образом, что прямой провод каждой последующей двухпроводной линии передачи размещают за обратным проводом предыдущей двухпроводной линии передачи, соответственно обратный провод каждой последующей двухпроводной линии передачи размещают за прямым проводом предыдущей двухпроводной линии передачи. 1. A method of reducing the inductance and characteristic impedance of a transmission line, which consists in the fact that at least two two-wire transmission lines are connected in parallel, characterized in that the two-wire transmission lines are arranged in series one after the other in such a way that the straight wire of each subsequent two-wire line the transmissions are placed behind the return wire of the previous two-wire transmission line, respectively, the return wire of each subsequent two-wire transmission line is placed behind the forward wire of the previous two-wire transmission line.
2. Звуковой кабель, реализующий способ по п.1, содержит множество проводников, каждый из которых состоит из двух или более металлических жил расположенных в плоскости и соприкасающихся между собой, проводники параллельно проложены в одной плоскости внутри, по крайней мере, двух экструдированных изоляторов по N - штук в каждом, где N > 1, экструдированные изоляторы с параллельными рядами из N проводников установлены вплотную друг за другом, таким образом, что каждый проводник из предыдущего ряда N проводников совмещен с соответствующим проводником из последующего ряда N проводников, пакет экструдированных изоляторов с проводниками скручен в форме спирали в продольном направлении и помещен в защитную экструдированную оболочку, одна часть из множества проводников образует прямой провод звукового кабеля, а другая часть из множества проводников образует обратный провод звукового кабеля, отличающий тем, что в каждом ряду из N проводников чередуются группы из S проводников принадлежащие прямому проводу звукового кабеля с группами из S проводников 2. A sound cable that implements the method according to claim 1 contains a plurality of conductors, each of which consists of two or more metal cores located in a plane and touching each other, the conductors are laid in parallel in the same plane inside at least two extruded insulators along N - pieces in each, where N> 1, extruded insulators with parallel rows of N conductors are installed close to each other, so that each conductor from the previous row of N conductors is aligned with the corresponding conductor from the next row of N conductors, a package of extruded insulators with conductors are twisted in the form of a spiral in the longitudinal direction and placed in a protective extruded sheath, one part of the plurality of conductors forms a direct wire of the audio cable, and the other part of the plurality of conductors forms the return wire of the audio cable, characterized in that in each row of N conductors groups alternate of S conductors belonging directly mu wire of an audio cable with groups of S conductors
18 18
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
принадлежащими обратному проводу звукового кабеля, где S > 1, причем за каждым проводником принадлежащим прямому проводу звукового кабеля из предыдущего ряда N проводников расположен проводник принадлежащий обратному проводу звукового кабеля из последующего ряда N проводников, соответственно за каждым проводником принадлежащим обратному проводу звукового кабеля из предыдущего ряда N проводников расположен проводник принадлежащий прямому проводу звукового кабеля из последующего ряда N проводников. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) belonging to the return wire of the audio cable, where S> 1, and behind each conductor belonging to the direct wire of the audio cable from the previous row of N conductors there is a conductor belonging to the return wire of the audio cable from the next row of N conductors, respectively, behind each conductor belonging to the return wire of the audio cable from the previous row N conductors is a conductor belonging to the direct wire of the audio cable from the next row of N conductors.
19 nineteen
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/RU2019/000285 WO2020218935A1 (en) | 2019-04-22 | 2019-04-22 | Method for reducing the inductance and wave impedance of a transmission line and audio cable |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/RU2019/000285 WO2020218935A1 (en) | 2019-04-22 | 2019-04-22 | Method for reducing the inductance and wave impedance of a transmission line and audio cable |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2020218935A1 true WO2020218935A1 (en) | 2020-10-29 |
Family
ID=72940635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2019/000285 WO2020218935A1 (en) | 2019-04-22 | 2019-04-22 | Method for reducing the inductance and wave impedance of a transmission line and audio cable |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2020218935A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5393933A (en) * | 1993-03-15 | 1995-02-28 | Goertz; Ole S. | Characteristic impedance corrected audio signal cable |
US5510578A (en) * | 1993-05-04 | 1996-04-23 | Dunlavy; John H. | Audio loudspeaker cable assembly |
US8569627B1 (en) * | 2009-09-01 | 2013-10-29 | Wireworld By David Salz, Inc. | High speed, low noise, low inductance transmission line cable |
-
2019
- 2019-04-22 WO PCT/RU2019/000285 patent/WO2020218935A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5393933A (en) * | 1993-03-15 | 1995-02-28 | Goertz; Ole S. | Characteristic impedance corrected audio signal cable |
US5510578A (en) * | 1993-05-04 | 1996-04-23 | Dunlavy; John H. | Audio loudspeaker cable assembly |
US8569627B1 (en) * | 2009-09-01 | 2013-10-29 | Wireworld By David Salz, Inc. | High speed, low noise, low inductance transmission line cable |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
M, MIR.: "E.Red Spravochnoe posobie po vysokochastgotnoi skhemotekhnike , Skhemy, bloki", 50-OMNAIA TEKHNIKA, 1990, pages 22 - 23 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Magnusson et al. | Transmission lines and wave propagation | |
US7674973B2 (en) | Electrical conductor and cable utilizing same | |
US4945189A (en) | Asymmetric audio cable for high fidelity signals | |
US3320556A (en) | Impedance transformer | |
US4012703A (en) | Transmission line pulse transformers | |
EP0689716B1 (en) | Characteristic impedance corrected audio signal cable | |
US4683450A (en) | Line with distributed low-pass filter section wherein spurious signals are attenuated | |
US6750752B2 (en) | High power wideband balun and power combiner/divider incorporating such a balun | |
US5510578A (en) | Audio loudspeaker cable assembly | |
WO2000062308A1 (en) | Audio signal interconnect cable | |
US6023201A (en) | Electrical signal transmission device protected against electromagnetic interference | |
WO2000077795A1 (en) | A specific cable ratio for high fidelity audio cables | |
US4718100A (en) | High current demand cable | |
Wheeler | Transmission lines with exponential taper | |
USRE31477E (en) | Flat multi-signal transmission line cable with plural insulation | |
US5064966A (en) | Multiple segment audio cable for high fidelity signals | |
WO2020218935A1 (en) | Method for reducing the inductance and wave impedance of a transmission line and audio cable | |
US3783415A (en) | Transformer | |
US3262075A (en) | Impedance matching transformer | |
WO2013074149A1 (en) | Wide pitch differential pair cable | |
CN1321425C (en) | Reflective surge suppressing cable | |
US3594665A (en) | Delay lines with added shunt conductance | |
EP0677978B1 (en) | Appliance for signal transmission from an amplifier to a loudspeaker | |
JP2006279462A (en) | Electric noise filter and electric noise removal method | |
CN107545955A (en) | Differential signal transmission is with cable and multicore differential signal transmission cable |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19926375 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205N DATED 14/12/2021) |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19926375 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |