كابل ستار كواد

في الهندسة الكهربائية ، يُعرف كابل النجمة الرباعية بأنه كابل كهربائي رباعي الموصلات ذو هندسة رباعية الأقطاب خاصة توفر مناعة مغناطيسية عند استخدامه في خط متوازن . ^{[ 1 ]} تُستخدم أربعة موصلات لنقل فرعي الخط المتوازن. يجب أن تكون جميع الموصلات الأربعة على مسافة متساوية من نقطة مشتركة (عادةً ما تكون مركز الكابل). تُرتّب الموصلات الأربعة على شكل نجمة رباعية الرؤوس (مُشكّلةً مربعًا ). تُوصل النقاط المتقابلة من النجمة معًا عند طرفي الكابل لتشكيل كل فرع من فروع الدائرة المتوازنة.

تستخدم كابلات النجمة الرباعية عادةً عناصر حشو لتثبيت مراكز الموصلات في ترتيب متناظر رباعي النقاط حول محور الكابل. يجب أن تقع جميع نقاط النجمة على مسافات متساوية من مركزها. عند توصيل النقاط المتقابلة، فإنها تعمل كما لو كانت موصلًا واحدًا يقع في مركز النجمة. يضع هذا التكوين المركز الهندسي لكل من فرعي الدائرة المتوازنة في مركز النجمة. بالنسبة للمجال المغناطيسي ، يبدو كلا فرعي الدائرة المتوازنة وكأنهما في مركز النجمة تمامًا. هذا يعني أن كلا فرعي الدائرة المتوازنة سيتلقيان نفس التداخل من المجال المغناطيسي، مما ينتج عنه إشارة تداخل مشتركة . سيتم رفض إشارة التداخل المشتركة هذه بواسطة جهاز الاستقبال المتوازن .

تعتمد المناعة المغناطيسية لكابلات النجمة الرباعية على دقة هندسة النجمة الرباعية، ودقة موازنة المعاوقة، ونسبة رفض الوضع المشترك لجهاز الاستقبال المتوازن. ^{[ 2 ]} توفر كابلات النجمة الرباعية عادةً تخفيضًا يتراوح بين 10  و30 ديسيبل ^{[ 3 ]} في التداخل الناتج عن المجال المغناطيسي. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} 

عند استخدام كابل رباعي الأقطاب نجمي لخط متوازن واحد ، كما هو الحال في تطبيقات الصوت الاحترافية وأنظمة الهاتف ثنائية الأسلاك ، يتم توصيل موصلين غير متجاورين معًا عند طرفي الكابل، وكذلك الموصلين الآخرين. يصل التداخل الذي يلتقطه الكابل كإشارة نمط مشترك مثالية تقريبًا، والتي يمكن إزالتها بسهولة باستخدام محول اقتران أو مضخم تفاضلي . توفر المزايا المُجتمعة للّف، والإشارة التفاضلية ، ونمط رباعي الأقطاب، مناعة فائقة ضد التشويش، وهو أمر مفيد بشكل خاص للتطبيقات ذات مستوى الإشارة المنخفض، مثل كابلات الميكروفونات الطويلة، حتى عند تركيبها بالقرب من كابل الطاقة. ويُعدّ هذا النوع من الكابلات مفيدًا بشكل خاص مقارنةً بالزوج المجدول عند وجود مصادر مجال مغناطيسي متناوب قريبة، على سبيل المثال كابل المسرح الذي قد يكون ملاصقًا لمحول طاقة مُدمج. ^{[ 7 ]}

تتمثل عيوب كابلات التوصيل النجمي الرباعي، التي تجمع بين موصلين، في امتلاكها سعةً كهربائيةً أكبر من كابلات الصوت المجدولة والمحمية ذات الموصلين. وتؤدي السعة العالية إلى زيادة فقدان الترددات العالية مع ازدياد المسافة. ^{[ 8 ] [ 9 ]} ويعود فقدان الترددات العالية إلى مرشح RC المتكون من مقاومة خرج مشغل الكابل وسعة الكابل نفسه. وفي بعض الحالات، قد يزداد التشوه في مشغل الكابل إذا واجه صعوبةً في تشغيل سعة الكابل العالية.

تُعادل سعة كابل رباعي التوصيل ذي أربعة موصلات تقريبًا سعة كابل قياسي ثنائي التوصيل  أطول منه بحوالي 1.5 مرة. لا تُشكل زيادة سعة كابل التوصيل الرباعي مشكلةً عادةً مع الكابلات القصيرة، ولكنها قد تُصبح مشكلةً مع الكابلات الطويلة. على سبيل المثال، يبلغ طول كابل التوصيل الرباعي ذي 80  مترًا (260 قدمًا) 150 بيكوفاراد/متر ^{[ 10 ]} ، أي بسعة إجمالية قدرها 12 نانوفاراد على طول الكابل بالكامل. عند مقاومة مصدر تبلغ 600 أوم، يكون استجابة التردد لدائرة RC هذه -3 ديسيبل عند 19 كيلوهرتز، و-0.02 ديسيبل عند 5 كيلوهرتز.        

بينما تركز المناقشة أعلاه على منع الضوضاء من الدخول (على سبيل المثال في كابل الميكروفون) فإن نفس تكوين النجمة الرباعية رباعي الأقطاب مفيد لكابل مكبر الصوت الصوتي، ^{[ 11 ]} ولأسلاك الطاقة الكهربائية ذات الطور المنفصل ، وحتى لخط نقل النجمة الرباعية ذي الأسلاك المفتوحة .

في هذه الحالات، ينعكس الغرض من تكوين النجمة الرباعية. إذ تعمل هندسة النجمة الرباعية على إلغاء جزئي للمجالات المغناطيسية الناتجة عن زوجي الموصلات، مما يقلل من الانبعاثات المغناطيسية للكابل. ولضمان عمل الكابل بشكل صحيح، يجب توصيله بنفس طريقة كابل الميكروفون المذكور أعلاه. يجب توصيل الأسلاك على الجانبين المتقابلين من النجمة معًا عند طرفي الكابل. هذا يعني أن الدائرة الكهربائية ثنائية الأسلاك تتطلب أربعة موصلات. علاوة على ذلك، لا يعمل هذا المخطط إلا إذا كان زوجا الموصلات يحملان تيارات متساوية ومتعاكسة.

إذا لزم وجود موصل أرضي، فيجب إضافته بطريقة لا تؤثر على هندسة نظام النجمة الرباعية. كما يجب إضافته بتكوين هندسي يضمن تعرضه لتداخل متساوٍ من جميع موصلات نظام النجمة الرباعية الأربعة. الحل الأكثر شيوعًا هو لف نظام النجمة الرباعية بموصل أرضي أسطواني.

يمكن استخدام كابلات النجمة الرباعية لتوصيل دائرتين، مثل أنظمة الهاتف ذات الأربعة أسلاك وتطبيقات الاتصالات الأخرى، لكنها لا توفر مناعة مغناطيسية في هذا التطبيق. في هذا التكوين، يستخدم كل زوج موصلين غير متجاورين. ولأن المسافة بين الموصلات ثابتة، يقل التشويش المتبادل مقارنةً بالكابلات ذات الزوجين الملتويين المنفصلين . يتعرض كل موصل في أحد الزوجين لسعة متساوية مع كلا السلكين في الزوج الآخر، مما يلغي التشويش السعوي المتبادل بين الزوجين. كما يلغي هذا التكوين التداخل المغناطيسي بينهما.