Что представляет собой коаксиальный кабель. Из каких элементов состоит коаксиальный кабель. Какие типы коаксиальных кабелей существуют. Где применяется коаксиальный кабель. Какими характеристиками обладает коаксиальный кабель.
Строение коаксиального кабеля: основные элементы конструкции
Коаксиальный кабель имеет характерную многослойную структуру, состоящую из следующих ключевых элементов:
- Центральный проводник — металлический стержень, по которому передается сигнал. Обычно изготавливается из меди или сплавов на ее основе.
- Диэлектрик — изолирующий слой, окружающий центральный проводник. Чаще всего используется полиэтилен, фторопласт или пенополиуретан.
- Экран (оплетка) — внешний проводник в виде металлической сетки, обеспечивающий защиту от помех. Как правило, изготавливается из медной проволоки.
- Изолирующая пленка — дополнительный экранирующий слой из алюминиевой фольги.
- Внешняя оболочка — защитный слой из ПВХ или другого полимера, предохраняющий кабель от механических повреждений и воздействия окружающей среды.
Такая конструкция обеспечивает надежную передачу высокочастотных сигналов с минимальными потерями и высокой помехозащищенностью.
Типы коаксиальных кабелей и их особенности
Существует несколько основных типов коаксиальных кабелей, различающихся по своим характеристикам и области применения:
- Гибкий коаксиальный кабель — наиболее распространенный тип с плетеным внешним проводником. Отличается высокой гибкостью, но имеет неполное экранирование.
- Полужесткий коаксиальный кабель — имеет сплошной металлический внешний проводник в виде трубки. Обеспечивает отличное экранирование и стабильный импеданс, но менее гибкий.
- Триаксиальный кабель — оснащен двумя внешними экранами для лучшей помехозащищенности.
- Двойной коаксиальный кабель — содержит два независимых коаксиальных кабеля в общей оболочке.
Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, что определяет сферу его применения.
Основные характеристики коаксиальных кабелей
При выборе и использовании коаксиального кабеля важно учитывать следующие ключевые характеристики:
- Волновое сопротивление — определяет согласование кабеля с подключаемым оборудованием. Типичные значения: 50, 75 и 93 Ом.
- Коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) — показатель качества и однородности волнового сопротивления кабеля.
- Скорость распространения сигнала — зависит от диэлектрика и выражается в процентах от скорости света.
- Номинальное напряжение — максимально допустимое рабочее напряжение.
- Диапазон рабочих температур — температурный интервал, в котором кабель сохраняет свои характеристики.
Эти параметры определяют эффективность передачи сигнала и возможности применения кабеля в различных условиях.
Области применения коаксиальных кабелей
Коаксиальные кабели нашли широкое применение в различных сферах телекоммуникаций и радиоэлектроники:
- Компьютерные сети — использовались в ранних реализациях Ethernet.
- Кабельное телевидение — для передачи ТВ-сигнала от антенны к телевизору.
- Спутниковое телевидение — соединение спутниковой антенны с ресивером.
- Радиовещание — подключение антенн к передатчикам и приемникам.
- Мобильная связь — соединение базовых станций с антеннами.
- Измерительная техника — подключение датчиков и измерительных приборов.
Универсальность и надежность коаксиальных кабелей обеспечивают их востребованность в самых разных отраслях.
Преимущества и недостатки коаксиальных кабелей
Коаксиальные кабели обладают рядом достоинств и ограничений:
Преимущества:
- Высокая помехозащищенность благодаря экранированию
- Широкая полоса пропускания
- Низкие потери сигнала на высоких частотах
- Простота монтажа и подключения
Недостатки:
- Большой вес и габариты по сравнению с витой парой
- Ограниченная гибкость, особенно у полужестких типов
- Высокая стоимость качественных кабелей
- Сложность организации разветвленных сетей
Понимание этих особенностей позволяет правильно выбрать тип кабеля для конкретной задачи.
Маркировка и стандартизация коаксиальных кабелей
Для удобства выбора и применения коаксиальные кабели имеют стандартизированную маркировку:
- RG-6 — тонкий кабель с волновым сопротивлением 75 Ом, часто используемый в кабельном ТВ
- RG-11 — более толстый кабель на 75 Ом для магистральных линий
- RG-58 — тонкий кабель на 50 Ом, применявшийся в компьютерных сетях
- RG-213 — универсальный кабель на 50 Ом для различных применений
Буквы после номера (например, RG-58A/U) указывают на конструктивные особенности кабеля. Знание этой маркировки помогает быстро подобрать нужный тип кабеля для конкретной задачи.
Монтаж и эксплуатация коаксиальных кабелей
При работе с коаксиальными кабелями важно соблюдать ряд правил:
- Не допускать резких изгибов кабеля, соблюдать минимальный радиус изгиба
- Использовать специальные разъемы, соответствующие типу кабеля
- Обеспечивать надежное заземление экрана кабеля
- Избегать параллельной прокладки с силовыми кабелями
- Защищать кабель от механических повреждений и воздействия влаги
Соблюдение этих рекомендаций обеспечивает долговечность и стабильность характеристик кабельной системы.
Всё о коаксиальном кабеле
Среди внушительного многообразия проводников особое место отводится коаксиальному кабелю, применяемому для передачи радиочастотных сигналов в компьютерных сетях, системах кабельного телевидения, видеонаблюдения и многих других радиотехнических инженерных комплексах.
Строение коаксиального кабеля
1. Центральный проводник.
Может быть одиночным прямолинейным, многожильным или вовсе трубкой из сплавов меди, алюминия, стали и т.п.
2. Изоляция.
Обеспечивает соосность двух проводников и проявление диэлектрических свойств. Она может быть как полувоздушной, так и сплошной.
3. Внешний проводник.
Или по-другому — экран. Может быть исполнен из фольги, оплетки медной луженой проволокой, пленки, покрытой алюминием, и ленты из алюминиевых и медных сплавов.
4. Защитная оболочка.
Изоляция направлена на защиту от внешних воздействий вплоть до UV-излучения.
Как же эти 4 компонента работают вместе?
Ответ довольно прост! Изоляционный материал разделяет центральный и внешний проводники, а защитная оболочка выполняет функцию, прямо указанную в ее названии.
Варианты коаксиального кабеля
RG-6
- Центральный проводник из стали, плакированной медью
- Толщина 1,02 мм
- Волновое сопротивление в 75 Ом
- Оболочка из PVC и PE
- Не подходит для магистральной прокладки
RG-11
- Центральный проводник из стали, плакированной медью
- Толщина 1,63 мм
- Волновое сопротивление в 75 Ом
- Оболочка из PVC и PE
- Имеется модель с тросом для подвесной прокладки
Различие данных видов кабеля заключается в диаметре центрального проводника (RG-6 − 1,02 мм, RG-11 − 1,63 мм), а, соответственно, в степени затухания и качестве передачи сигнала.
Поэтому на конце кабеля типа RG-11 сигнал будет лучше, а кабель типа RG-6 предоставит большую гибкость и удобство монтажа.
Аксессуары для коаксиального кабеля
Кабельные соединители
Кабельные соединители (EC-CC-1F-1F-MT-100), или высокочастотные разъемы, предназначенные для соединения двух частей коаксиального кабеля, на концах которого расположены коннекторы F-разъема.
Применяется для наращивания и сращивания как кабелей одного, так и кабелей разного типа, также для подключения эфирного, кабельного и спутникового телевидения к телевизионному оборудованию.
Адаптер PAL-male предназначен для подключения теле- и радиооборудования со входом типа «male» кабелем, оконцованным F-разъемом. А адаптер PAL-female — для подключения теле- и радиооборудования со входом типа «female» кабелем, оконцованным F-разъемом.
Резьбовая (накручивающаяся) конструкция коннектора позволяет оконцовывать кабель без использования специального инструмента, а центральная жила кабеля напрямую соединяется с источником и получателем сигнала (наличие пина позволяет подключать и соединять разные форматы кабеля, выполняя роль переходника).
В ассортименте NETLAN есть и кабель, и аксессуары к нему – готовый комплект для организации сети.
Коаксиальный кабель . Создание и обслуживание сетей в Windows 7
Первой средой для объединения компьютеров в сеть с целью обмена информацией был коаксиальный кабель (Coaxial Cable). Сети с использованием коаксиального кабеля появились еще в начале 70-х годов прошлого века. На то время он считался идеальным вариантом для передачи данных. Скорости тогда были не столь высоки, как сегодня, и коаксиальный кабель полностью удовлетворял существующие потребности. Сетевое оборудование для работы с коаксиальным кабелем, согласно существующим сетевым стандартам, позволяет передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с, что даже сегодня в некоторых случаях является вполне достаточной скоростью.
Различают тонкий и толстый коаксиальные кабели. Несмотря на то что толстый коаксиальный кабель появился раньше, его технические характеристики (скорость, дальность связи и т. п.) существенно лучше, нежели у тонкого коаксиального кабеля, который появился после дальнейшего усовершенствования проводных сетевых стандартов.
Толстый и тонкий кабели внешне различаются только толщиной, хотя иногда могут быть и другие различия (рис. 7.1).
Рис. 7.1. Разные варианты коаксиального кабеля
Например, когда требуется прокладка кабеля снаружи здания, часто используется кабель с усилительным тросом, который выглядит как отдельная жила в отдельной оболочке.
Однако основные различия между этими типами кабелей заключаются в их строении: могут присутствовать дополнительные оплетки, диэлектрики, экраны из фольги и т. д.
Типичное строение самой простой реализации тонкого и толстого коаксиального кабеля показано на рис. 7.2 и 7.3.
Рис. 7.2. Строение тонкого коаксиального кабеля
Рис. 7.3.
Рассмотрим элементы коаксиального кабеля, показанные на рисунке.
1. Центральный проводник (Center Conductor). Представляет собой металлический стержень, цельный или состоящий из нескольких проводников.
В качестве металла, как правило, выступает медь или сплав с медью, например сплав меди с карбоном, омедненная сталь или омедненный алюминий. Толщина проводника обычно находится в пределах 1–2 мм.
2. Диэлектрик (Dielectric). Служит для надежного разделения и изолирования центрального проводника и оплетки, которая используется для передачи сигнала. Диэлектрик может изготавливаться из различных материалов, например из полиэтилена, фторопласта, пенополиуретана, поливинилхлорида, тефлона и т. д.
3. Оплетка (Braid). Является одним из носителей, который участвует в передаче сигнала. Кроме того, она играет роль заземления и защитного экрана от электромагнитных шумов и наводок. Как правило, оплетка сделана из медной или алюминиевой проволоки. Когда требуется увеличить помехозащищенность системы, может использоваться кабель с двойной и даже четверной оплеткой.
4. Изолирующая пленка (Foil). Выступает обычно в роли дополнительного экрана.
В качестве материала используется алюминиевая фольга.
5. Внешняя оболочка (Outer Jacket). Используется для защиты кабеля от воздействия внешней среды. Оболочка, как правило, имеет ультрафиолетовую защиту и защиту от возгорания, для чего используется материал с соответствующими свойствами, например поливинилхлорид, пластик, резина и т. д.
Волновое сопротивление коаксиального кабеля, используемого для передачи данных в локальных сетях, составляет 50 Ом. При этом толщина тонкого коаксиального кабеля – примерно 0,5–0,6 см, а толстого – 1–1,3 см.
Существует определенная маркировка (категория) кабелей, которая позволяет различать их характеристики. Например, кабель с волновым сопротивлением 50 Ом имеет маркировку R-8[1], RG-11 и RG-58. Различают также подкатегории кабелей, например RG-58/U (одножильный проводник) или RG-58A/U (многожильный проводник).
Наибольшее распространение получил тонкий коаксиальный кабель, поскольку он более гибкий и его легче прокладывать.
Тем не менее, если требуется увеличить длину центральной кабельной магистрали, то используется толстый коаксиальный кабель. Иногда тонкий и толстый кабели применяются одновременно: тонким кабелем соединяют близкорасположенные компьютеры, а толстым – компьютеры на большом удалении или разные сегменты сети.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Подробное описание конструкции коаксиального кабеля
Коаксиальные кабели. Введение
Уместный вопрос, который следует задать на данном этапе: использовать провод для передачи микроволновой энергии? Ответ — нет, так как обычный провод действует как излучающий элемент наподобие антенны приводит к потере мощности.
Распространение микроволнового сигнала по коаксиальному кабелю
предполагает, что размеры внутреннего проводника, внешнего
проводник и пространство между ними остаются однородными вдоль его
длина.
Если это не так, любое резкое изменение его размера
вызывает разрыв в этой точке, который изменяет характеристику
импеданс линии передачи, приводящий к отражениям сигнала
к источнику сигнала и распространение микроволнового излучения с потерями
энергия.
Рис. Элемент конструкции
Изготовитель кабеля гарантирует, что размер остается однородным за счет встраивания круглого внутреннего проводника в гибкий, но полужесткий диэлектрический материал, такой как политетрафторэтилен. (ПТФЭ), который легко сгибается и обрабатывается во время использования. Это позволяет избежать резких перегибов или разрывов, которые являются основными причиной отражения микроволновой энергии. На самом деле хорошее качество кабель измеряется с точки зрения его конструкции, однородности его размер, материалы, используемые в конструкции и электрическом такие параметры, как обратные потери, вносимые потери и утечки излучения.
Как упоминалось ранее, единственный режим распространения TEM
желательное свойство коаксиальной кабельной системы.
Что происходит
выше частоты среза или самой высокой частоты
работы, которую поддерживает коаксиальный кабель, другие режимы, такие как
поскольку TE и TM имеют тенденцию генерироваться (как в случае волновода).
Эти дополнительные моды, в свою очередь, мешают единственной доминирующей моде.
режиме (TEM), что приводит к нежелательным результатам, поскольку микроволновая печь
речь идет о передаче сигнала. Следует отметить, что
максимальная частота или частота среза определяется
размер внешнего проводника; меньше наружный диаметр,
выше порога и наоборот. По сравнению с воздушным диэлектриком
коаксиальная система, наличие твердого диэлектрического изолятора
такой материал, как ПТФЭ, снижает частоту среза и добавляет
к вносимым потерям. Для большинства практических целей коаксиальный
кабель изготовлен с использованием твердого диэлектрического материала между
внутренний и внешний проводник, компенсация вносимых потерь
и частота среза со стабильностью и силой, которые она предлагает
к анкеровке внешнего проводника на внутреннем проводнике
и поддержание одинаковых размеров по длине кабеля.
Внешний проводник экранирован от EMI (электромагнитных помех)
оболочкой внешнего покрытия, называемой курткой. Куртка
обычно изготавливается из поливинилхлоридного (ПВХ) материала и поставляется
в различных цветах, таких как черный, серый, белый и коричневый.
Все усилия при выборе сборки коаксиального кабеля входит в обеспечение того, чтобы кабель демонстрировал один режим ТЕМ распространение ниже частоты среза (заданной внешним размер проводника), сохраняя гибкость вдоль кабеля длина, низкие вносимые потери, КСВ, близкий к единице, поддержание равномерности внутренний размер проводника (соответствующий одному из отраслевых стандартный размер. Что касается проектирования и производства коаксиальный для военных и космических приложений, есть другие строгие требования, такие как суровое соответствие экологическим нормам, простая установка и быстрое развертывание в полевых условиях, управление температурным режимом и т. д.
Популярные диэлектрические материалы, используемые для изготовления кабеля:
| FPE – вспененный полиэтилен | PEAS полиэтилен с воздушным промежутком |
| ПФ вспененный полиэтилен | ФЭП Фторированный этиленпропилен |
| Вспененный полиэтилен PEF | LDPE полиэтилен низкой плотности |
| ПТФЭ представляет собой политетрафторэтилен | ПЭ пропилен |
| АСП — полиэтилен воздушно-капельный | Полутвердый полиэтилен PESS |
Основы коаксиальных кабелей, используемых в электронных и компьютерных системах ~ Изучение электротехники
Следующие характеристики/свойства помогают определить коаксиальный кабель, применяемый в электронных системах и компьютерных системах:
1.
Волновое сопротивление
2. Коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН)
3. Скорость распространения
4. Номинальное напряжение
5. Рабочая температура
Волновое сопротивление
Функция импеданса коаксиального кабеля его геометрия и материалы. Волновое сопротивление не зависит от длины и обычно составляет от 35 до 185 Ом. Наиболее распространенными значениями являются 50, 75 и 93 Ом. Характеристическое сопротивление кабеля отличается от полного сопротивления проводников в кабеле, которое зависит от длины.Наиболее эффективная передача энергии от источника к нагрузке происходит, когда все части системы имеют одинаковый характеристический импеданс. Чтобы иметь лучшую производительность с коаксиальным кабелем, необходимо согласование импеданса, особенно критичное на более высоких частотах, где последствия несоответствия более серьезны.
Коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН)
Коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) является мерой стоячих волн, возникающих в результате отражений.
Он выражает однородность или качество волнового сопротивления кабеля. Равномерность также измеряется как структурные обратные потери (SRL).
Скорость распространения
Скорость распространения — это скорость, с которой электромагнитная энергия распространяется по кабелю. В свободном пространстве или воздухе электромагнитная энергия распространяется со скоростью света, которая составляет 186 000 миль в секунду. Однако в других материалах энергия распространяется медленнее, в зависимости от диэлектрической проницаемости материала. Скорость распространения выражается в процентах от скорости света. Например, скорость 65 процентов означает, что энергия движется со скоростью 120,900 миль в секунду — или на 35 процентов медленнее, чем в открытом космосе. Диэлектрик (изоляция), разделяющий два проводника, определяет скорость распространения. Хотя электромагнитная энергия распространяется в диэлектрике, ток, связанный с этой энергией, распространяется главным образом снаружи центрального проводника и внутри внешнего проводника (экрана).
Два проводника связывают энергию внутри кабеля. Следовательно, качество диэлектрика важно для эффективной и быстрой передачи энергии. Скорость важна для инженеров, которые должны знать время прохождения сигналов для цифровой передачи.
Номинальное напряжение
Это максимальное напряжение, на которое рассчитан кабель.
Диапазон рабочих температур
Это минимальная и максимальная температуры, при которых кабель может работать.
Типы коаксиальных кабелей
Существует много типов коаксиальных кабелей, но обычно используются четыре типа:0002 4. Двойной коаксиальный кабель
Существует также твинаксиальный (твинаксиальный) кабель, используемый для высокоскоростной мультиплексной передачи в сбалансированном режиме в больших компьютерных системах.
Гибкий коаксиальный кабель
Гибкий коаксиальный кабель самого распространенного типа имеет плетеный внешний проводник (экран) из очень тонких проводов.
Хотя оплетка делает кабель гибким, она не обеспечивает полного экранирования — энергия (радиочастотные сигналы) может просачиваться через экран через крошечные промежутки в оплетке. Для борьбы с этим многие кабели имеют несколько слоев внешнего проводника. Кроме того, тонкая фольга иногда используется в дополнение к оплетке, чтобы обеспечить лучшее покрытие и большую эффективность экранирования. Чем больше охват, тем лучше щит
Полужесткий коаксиальный кабель
Полужесткий коаксиальный кабель имеет прочный трубчатый металлический внешний проводник, похожий на трубу. Такая конструкция дает кабелю очень однородный характеристический импеданс (низкий КСВ) и отличное экранирование, но за счет гибкости.
Триаксиальный кабель (Triax)
Этот коаксиальный кабель имеет два внешних проводника (экрана), разделенных диэлектрическим слоем. Один внешний проводник (экран) служит сигнальной землей, а другой служит заземлением, обеспечивая лучшую помехоустойчивость и экранирование.
