Обзор типов и характеристик коаксиального вч кабеля
Важной характеристикой высокочастотного коаксиального кабеля является волновое сопротивление. В системе усиления сигнала, с помощью репитера следует использовать только коаксиальные кабели с сопротивлением в 50 Ом. И предупреждаем что кабели предназначенные для Телевизионных сетей или систем видеонаблюдения не подходят для усиления сигнала сотовой связи. У подобных типов кабелей сопротивление, гораздо выше чем необходимо для передачи сотового сигнала, а при использовании кабеля с чрезмерно высоким сопротивлением при высокой мощности оборудования – сотовый репитер легко выйдет из строя.
Как правило, в системах усиления и ретрансляции сотового сигнала необходимо передать принимаемый сигнал на 10-15 метров, для таких целей используется коаксиальный кабель. Задача такого кабеля – передать сигнал от ретранслирующего устройства к антенне, а сигнал, принятый антенной – к устройству. но не редко и на значительное расстояние – к примеру, от стоящей на крыше многоэтажного здания антенны до расположенного в квартире одного из нижних этажей репитера.
Так что такое коаксиальный кабель? Высокочастотный кабель, или коаксиал – это два проводника, расположенные соосно и разделенные изоляцией. Состоит такой кабель из:
1. Центрального проводника – многожильного провода или трубки из меди, алюминия или сплава этих металлов ;
2. Изоляции – обеспечивающее соосность проводников диэлектрическое заполнение, полувоздушное или сплошное;
3. Основного Экрана – фольги из алюминия или другого металла;
4. Оплетки – Проволоки из алюминия, меди или другого металла;
5. Оболочки – полиэтиленовой, поливинилхлоридной или другой изоляции, устойчивой к ультрафиолетовому излучению.
Благодаря коаксиальности (от лат. co – совместно и axis – ось, то есть «соосности») потери электромагнитной энергии нивелируются, а сам кабель защищен от внешнего воздействия электромагнитных полей. На практике из-за отклонения геометрии от идеальности потерь энергии не избежать, но благодаря сосредоточенности компонентов электромагнитного поля между проводниками внутри изоляции, они сведены к минимуму.
Выбор кабеля для соединения антенн и репитера (системы усиления) не допускает случайности. Судите сами – при затухании свыше 3 dB параметры усиления начинают ухудшаться, при затухании 3-5 dB ухудшение будет уже ощутимым, а при уровне затухания свыше 6 dB кабель невозможно будет использовать для улучшения сигнала на дальних расстояниях, потери качества будут слишком существенными.
При выборе коаксиального кабеля необходимо учитывать в первую очередь расстояние, на котором антенна будет находиться от модема. Если расстояние относительно невелико, допустимо использовать недорогой кабель. Однако в том случае, если разброс составляет больше 10 метров, при использовании бюджетных вариантов будет наблюдаться значительное затухание сигнала. Обращайте также внимание на жесткость и сечение кабеля – чем ниже жесткость и меньше сечение, тем проще установка кабеля.
Скорость затухания сигнала в коаксиальном кабеле зависит от нескольких факторов. Одним из таких факторов является рабочая частота усилителя сигнала, а также длина соединительного кабеля и его качества как электрического проводника.
Наиболее распространённые типы коаксиального ВЧ кабеля
RG-58 является Самым распространённым типом антенного кабеля, в первую очередь за счет его небольшого диаметра и недорогой цены. Поставляется в комплектах с антеннами для проводного подключения к различным сотовым устройствам (модемам, роутерам, бустерам). Но из-за большого коэффициента затухания эффективен, только при хорошем внешнем сигнале и небольшой длине кабеля 3 метра (максимум 10м). В зависимости от модификации используется различный центральный проводник: в RG-58 A/U применяется сплошной (стандарт) или витой центральный проводник из чистой меди, в RG-58 A/U, физически вспененного диэлектрика и дополнительного экрана из фольги обеспечивает повышенный коэффициент экранирования и низкие потери в широком диапазоне частот.
5D-FB PVC — своего рода «классика» у профессионалов по установке усилителей сотового сигнала 800-2700 МГц. Кабель небольшого диаметра с плотным двойным экраном, сплошным центральным проводником из чистой меди с еще более высокими эксплуатационными параметрами, достигнутыми за счет использования физически вспененного диэлектрика (PEEG).
Коэффициент погонного затухания 5D-FB PVC не хуже, чем у кабеля RG-213 /U, имеющего в 1,5 раза больший диаметр. Оболочка кабеля изготовлена из материала, стойкого к ультрафиолетовому излучению. В модификации 5D-FB CCA изготавливается с центральной жилой и оплеткой из омедненного алюминия.
8D-FB PVC — коаксиальный кабель 50 Ом, с наружным диаметром 11.1 мм высокого класса, использующий технологию PEEG и наиболее полно отвечающий требованиям для аппаратуры большинства современных стандартов сотовой связи. По коэффициенту затухания эта модель не уступает самой популярной марке полувоздушного кабеля DX-10A (аналога BELDEN 9913A), при этом оставаясь совершенно невосприимчивой к влаге и обладая целым рядом других достоинств, присущих кабелям с физически вспененным диэлектриком (PEEG). В модификации 8D-FB CCA изготавливается с центральной жилой и оплеткой из омедненного алюминия, для жестких условий эксплуатации в климатическом исполнении модификации 8D-FB PE.
10D-FB PVC Профессиональный коаксиальный кабель 10D-FB PVC (диаметр 13.1 мм) очень высокого качества для построения различных систем усиления сотовой связи с фидерными трактами большой протяженности. Применение физически вспененного диэлектрика PEEG обеспечивает низкий коэффициент затухания в широкой полосе частот и долговременную стабильность параметров в течение всего срока службы. Повышенный коэффициент экранирования обусловлен плотной оплеткой из луженой меди в сочетании с двухсторонней алюминиевой фольгой. Оболочка ВЧ кабеля 10D-FB изготовлена из материала, стойкого к Уф излучению. В модификации 10D-FB CCA изготавливается с центральной жилой и оплеткой из омедненного алюминия, для жестких условий эксплуатации в климатическом исполнении модификации 10D-FB PE
| Характеристики | Данные затухание сигнала дБ/100м | ||||||||
| Производитель и Тип кабеля | Мат-л центр. проводника |
Мат-л Диэлектрик | Мат-л Экран | Мат-л Оболочка | Внешний диаметр ММ |
900 МГц | 1800 МГц | 1900 МГц | 2450 МГц |
| Radiolab RG-58 A/U | Чистая медь | физич. вспенен. полиэтилен |
Луженая медь |
поливинил- хлорид |
5 | 34,8 | 51.1 | 52.6 | 60.4 |
| Radiolab RG-58 A/U | Луженая медь |
физич. вспенен. полиэтилен |
Луженая медь |
поливинил- хлорид |
5.03 | 36. 6 |
53.8 | 55.5 | 64.7 |
| Radiolab RG-58 C/U | Луженая медь |
полиэтилен | Луженая медь |
поливинил- хлорид |
4.95 | 57.7 | 88.8 | 92.3 | 109.9 |
| Picocell 5D-FB PVC | Чистая медь | физич. вспенен. полиэтилен |
Луженая медь |
поливинил- хлорид |
7.5 | 19.7 | 28.9 | 29.8 | 34.4 |
| Radiolab 5D-FB PVC | Чистая медь | физич. вспенен. полиэтилен |
Луженая медь |
поливинил- хлорид |
7.5 | 19.7 | 28.9 | 29.8 | 34.4 |
| Radiolab 5D-FB CCA | Омедненный Алюминий |
физич. вспенен. полиэтилен |
луженый омедненный алюминий |
поливинил- хлорид |
7. 5 |
19.7 | 28.9 | 29.8 | 34.4 |
| PicoCell 8D-FB PVC | Медь | физич. вспенен. полиэтилен |
Луженая медь |
поливинил- хлорид |
11.1 | 13.6 | 21.0 | 21.7 | 25.1 |
| PicoCell 8D-FB CCA | Омедненный Алюминий |
физич. вспенен. полиэтилен |
Луженая медь |
поливинил- хлорид |
11.1 | 13.6 | 21.0 | 21.7 | 25.1 |
| Radiolab 8D-FB PVC | Чистая медь | физич. вспенен. полиэтилен |
Луженая медь |
поливинил- хлорид |
11.1 | 13.6 | 21.0 | 21.7 | 25.1 |
| Radiolab 8D-FB PE | Чистая медь | физич. вспенен. полиэтилен |
Луженая медь |
полиэтилен | 11.1 | 13.6 | 21.0 | 21.7 | 25.1 |
| Radiolab 8D-FB CCA | Омедненный Алюминий |
физич. вспенен. полиэтилен |
луженый омедненный алюминий | поливинил- хлорид |
11.1 | 13.6 | 21.0 | 21.7 | 25.1 |
| PicoCell 10D-FB CCA | Омедненный Алюминий |
физич. вспенен. полиэтилен |
Луженая медь |
поливинил- хлорид |
13.1 | 10.3 | 15.1 | 15.6 | 18.3 |
| PicoCell 10D-FB PE | Чистая медь | физич. вспенен. полиэтилен |
Луженая медь |
поливинил- хлорид |
13.1 | 10.3 | 15.1 | 15. 6 |
18.3 |
| Radiolab 10D-FB PVC | Чистая медь | физич. вспенен. полиэтилен |
Луженая медь |
поливинил- хлорид |
13.1 | 10.3 | 15.1 | 15.6 | 18.3 |
| Radiolab 10D-FB PE | Чистая медь | физич. вспенен. полиэтилен |
Луженая медь |
полиэтилен | 13.1 | 10.3 | 15.1 | 15.6 | 18.3 |
| Radiolab 10D-FB CCA | Омедненный Алюминий |
физич. вспенен. полиэтилен |
луженый омедненный алюминий |
поливинил- хлорид |
13.1 | 10.3 | 15.1 | 15.6 | 18.3 |
Коаксиальный кабель: виды, характеристики, применение, калькулятор
Это английское изобретение известно еще с 19-го века.
Основной конструктивной особенностью считаются два проводника, расположенные на одной оси и разделенные во внешней оболочке диэлектрическим материалом. В самом начале коаксиальный кабель применялся в общественных телевизионных антеннах для передачи сигнала к телевизорам. В дальнейшем он стал широко использоваться в компьютерных сетях, кабельном телевидении, системах видеонаблюдения и других инженерных радиотехнических комплексах.
Содержание
Устройство и принцип работы
Простейшая конструкция коаксиального кабеля включает в себя медную жилу, заключенную в изоляцию, металлическую экранирующую оплетку и внешнюю оболочку. В некоторых модификациях дополнительно присутствует слой фольги, что означает двойную экранизацию. Наиболее сильные помехи преодолеваются кабелями, содержащими четыре экранизации, включающей два слоя фольги и два слоя металлической оплетки. Это наиболее простой ответ на вопрос, как выглядит данная конструкция и что содержит внутри.
Некоторые кабели могут быть снаружи покрыты металлической сеткой, выполняющей функцию дополнительного экрана.
Он обеспечивает надежную защиту данных, передаваемых по кабелю, одновременно поглощая помехи или шумы в виде внешних электромагнитных сигналов. Наличие такого экрана не позволяет помехам искажать передаваемые данные.
Кодировка данных осуществляется с помощью электрических сигналов, передаваемых по жиле. Она может быть сплошной и состоять из одного медного провода или из нескольких проводков. Жилу окружает слой изоляции, отделяющей ее от металлической оплетки. Сама оплетка выполняет функцию заземления, устраняя электрические шумы и перекрестные помехи. Эти помехи являются электрическими наводками, появляющимися под влиянием проводов, расположенных рядом.
Не допускается соприкосновение металлической оплетки и проводящей жилы, поскольку это может привести к короткому замыканию. Помехи проникнут в жилу и разрушат передаваемые данные. Дополнительная защита от помех обеспечивается за счет наружной непроводящей оболочки, которая может быть резиновой, пластиковой или тефлоновой.
Где используется
До недавних пор коаксиальный кабель широко применялся в различных областях. Его технические характеристики обеспечивали надежную защиту от помех, высокую допустимую скорость передачи данных на значительные расстояния. Некоторые качества кабеля значительно выше, чем у витой пары. Поэтому вопроса, для чего нужен такой кабель, ни у кого не возникало. Однако со временем витая пара стала применяться все чаще, поскольку ее монтаж значительно проще и быстрее, по сравнению с коаксиальным кабелем, стоимость которого также более высокая.
Тем не менее, данные кабели широко применяются для соединения локальных компьютерных сетей, особенно там, где используются конфигурация в виде шины. В этих случаях концы каждой линии оборудуются специальными терминаторами, не допускающими внутренних отражений сигналов. Один из таких терминаторов подлежит обязательному заземлению, в противном случае металлическая оплетка не сможет защитить сеть от воздействия внешних помех и снизить излучение во внешнюю среду при передаче информации.
Дополнительно обеспечивается и требуемая скорость коаксиального кабеля.
Кроме шин, данная продукция может использоваться в сетевых конфигурациях «звезда» и «пассивная звезда». Такие подключения выполнять значительно проще, поскольку внешние терминаторы на концы не устанавливаются.
Кабели этого типа успешно используются для передачи сигналов высокой частоты в различных электронных и электротехнических системах.
- Это различные виды связи
- Компьютерные и вещательные сети
- Антенно-фидерные устройства
- Системы контроля и видеонаблюдения
- Автоматики и сигнализации
- Системы измерения, дистанционного управления и контроля
- Коаксиальные кабели применяются в военной технике и многих других областях специального назначения.
Виды коаксиальных кабелей
Все коаксиальные кабели, в соответствии с техническими характеристиками, имеют две основные разновидности.
К первому варианту относится тонкий коаксиальный кабель, диаметром не более 5 мм, отличающийся повышенной гибкостью.
С его помощью осуществляется передача на небольшие расстояния, поскольку затухание сигнала в нем происходит значительно быстрее, по сравнению с более толстой конструкцией. Тонкие кабели считаются наиболее оптимальным вариантом для прокладки локальных сетей и подключения к отдельным компьютерам. Использование специальных разъемов существенно упрощает монтаж, а сама конструкция не требует дополнительного оборудования.
Второй основной разновидностью является классический толстый коаксиальный кабель, диаметр которого составляет примерно 10 мм. Он отличается повышенной жесткостью, для монтажа требуются специальные дорогостоящие приспособления. Стоимость толстого кабеля в среднем в два раза дороже тонкого, поэтому он используется значительно реже, в тех случаях, когда без него совершенно не обойтись. Задержка распространения сигнала в толстом кабеле составляет примерно 4,5 нс/м, а в тонком – 5 нс/м.
Некоторые типы коаксиальных кабелей выпускаются с двумя экранами, один из которых помещается внутри другого.
Для их разделения используется дополнительный изоляционный слой. За счет этого они гораздо лучше защищены от помех и от прослушивания, в связи с чем пользуются повышенным спросом, несмотря на более высокую стоимость.
Существует еще один вид данных изделий – кабель силовой коаксиальный, применяющийся в электротехнике. С его помощью осуществляется передача и распределение электроэнергии в силовых и осветительных сетях. Конструкция состоит из внутреннего одножильного провода и наружного многожильного проводника. Между ними проложена изоляция, а весь кабель целиком защищен внешней пластмассовой диэлектрической оболочкой, дополненной стальными жилами в форме токопроводящей бронирующей арматуры.
Существенным недостатком этой конструкции считается большой вес одного погонного метра кабеля, что делает невозможным его использование в воздушных линиях. Возникает реальная опасность провисания и обрыва.
Характеристики коаксиального кабеля
Независимо от разновидности, все кабели этого типа, обладают общими техническими характеристиками.
Одной из основных считается волновое сопротивление коаксиального кабеля, определяющее качество проводника и передаваемого конечного сигнала. На данный параметр полностью влияет материал проводника и его свойства – диэлектрическая проницаемость, емкость, индуктивность и удельное сопротивление. От материала проводника зависит и погонное ослабление на различных частотах. Уровень сигнала понижается в зависимости от увеличения или уменьшения расстояния передачи.
Существуют такие понятия, как погонная емкость и индуктивность. В первом случае кабель характеризуется способностью к накоплению заряда, а во втором – способностью к созданию магнитного поля. Другие характеристики – диаметр центральной жилы, внутренний диаметр экрана, внешний диаметр оболочки и другие – используются в расчетах перед монтажом, для того чтобы правильно определить место установки, гарантирующее корректную работу всего кабеля.
Маркировка коаксиального кабеля
Каждый кабель имеет собственную маркировку, содержащую краткие характеристики того или иного изделия.
Это значительно облегчает выбор наиболее подходящего варианта.
Например, марка КМБ-4 соответствует магистральному коаксиальному кабелю в свинцовой оболочке с броней типа Б. В нем содержится 4 коаксиальные пары и 5 четверок медных жил в бумажной изоляции, расположенных симметрично. В зависимости от маркировки, изменяется и предназначение того или иного кабеля.
Основными разновидностями считаются: кабель КМГ – коаксиальный магистральный голый, прокладываемый в канализации, КМК – с броней из круглой проволоки для прокладки под водой, КМАБп – с алюминиевой оболочкой, устойчивый к грозовым явлениям. Все данные о всех известных типах кабелей сведены в специальные таблицы, помещенные в справочники, откуда и можно получить всю необходимую информацию.
Онлайн калькулятор: расчёт затухания в коаксиальном кабеле
| Расчёт затухания сигнала в коаксиальном кабеле | |||
|---|---|---|---|
| |||
Тип кабеля: | Российского производства | Andrew Heliax FXL-1480Andrew Heliax FXL-1873Andrew Heliax FXL-540Andrew Heliax FXL-780Andrew Heliax AVA5-50Andrew Heliax AVA5-50FXAndrew Heliax AVA6-50Andrew Heliax AVA7-50Andrew Heliax FSJ1-50AAndrew Heliax FSJ2-50Andrew Heliax FSJ4-50BAndrew Heliax HL4RP-50AAndrew Heliax LDF1-50Andrew Heliax LDF4-50AAndrew Heliax LDF4RK -50AAndrew Heliax LDF5 -50ABelden 8212(RG-59)Belden 8213(RG-11)Belden 8215(RG-6A)Belden 8216(RG-174)Belden 8219(RG-58A)Belden 8237(RG-8)Belden 8240(RG-58)Belden 8259(RG-58C)Belden 8261(RG-11A)Belden 8263(RG-59B)Belden 8267(RG-213)Belden 8268(RG-214)Belden 9201(RG-58)Belden 9258(RG-8X)Belden 9269(RG-62A)Belden 9273(RG-223)Belden 9913(RG-8)CommScope Drop Series 6 F6xxxCommScope Drop Series 6 E206хxxxCommScope Drop Series 11 F11xxxCommScope Drop Series 50 F50xxxCommScope Hardline Series 750 MC²®CommScope Hardline Series 750 P3® Aerial/Buried/RiserCommScope Hardline Series 750 P3® Indoor/PlenumCommScope Hardline Series CA511CommScope Hardline Series 540CommScope Hardline Series 565CommScope Hardline Series 650CommScope Hardline Series 700CommScope Hardline Series 715CommScope Hardline Series 750 MC²®CommScope Hardline Series 750 P3®CommScope Hardline Series 840CommScope Hardline Series 860CommScope Hardline Series 875CommScope Headend MiniCommScope Headend Series 59Davis RF Bury-FlexIdeal (без потерь) 50 ohmIdeal (без потерь) 75 ohmTMS FBT-195TMS FBT-200TMS FBT-240TMS FBT-300TMS FBT-400TMS FBT-500TMS FBT-600TMS LMR-100ATMS LMR-1200-LLPLTMS LMR-1200TMS LMR-1700TMS LMR-195-LLPLTMS LMR-195-UFTMS LMR-200-75TMS LMR-200-LLPLTMS LMR-200-UFTMS LMR-200TMS LMR-240-75TMS LMR-240-UFTMS LMR-240TMS LMR-300-75TMS LMR-300-LLPLTMS LMR-300-UFTMS LMR-300TMS LMR-400-75TMS LMR-400-LLPLTMS LMR-400-UFTMS LMR-400-UFTMS LMR-400TMS LMR-500-LLPLTMS LMR-500-UFTMS LMR-500TMS LMR-600-75TMS LMR-600-LLPLTMS LMR-600-UFTMS LMR-600TMS LMR-900-LLPLTMS LMR-900TMS LMR-LW195TMS LMR-LW200TMS LMR-LW240TMS LMR-LW400TMS LMR-LW600TMS LMR-SW396TMS LMR-SW540TMS PE-020SRTMS T-RAD-600-DBTMS T-RAD-600TMS T-RAD-900TMS TCOM-195TMS TCOM-200TMS TCOM-240TMS TCOM-300TMS TCOM-400TMS TCOM-500TMS TCOM-600 | |
Зарубежного производства | |||
Длина кабеля: | Футы Метры | ||
Частота сигнала (МГц): | |||
Коэффициент стоячей волны (КСВ): | |||
Мощность на входе (Вт): | |||
| |||
Активная составляющая (dB): | |||
Реактивная составляющая (dB): | |||
Общее затухание в кабеле (dB): | |||
Мощность на выходе (Вт): | |||
| |||
*Формат ввода — х. | |||
хх (разделитель — точка)|
Х. Марк Бауэрс
В моей летней колонке мы начали обзор исследований, проведенных Оливером Хевисайдом (1850–1925 гг.), английским физиком, инженером и математиком, чьи исследования помогли определить нашу отрасль. Если вы не читали мою последнюю колонку, посвященную сопротивлению, реактивному сопротивлению и импедансу, возможно, вы захотите прочитать это, прежде чем продолжить. https://broadbandlibrary.com/resistance-reactance-and-impedance/
Основы коаксиального кабеля
Большинство из нас знакомы с коаксиальным кабелем, который использовался в кабельном телевидении с момента создания первых систем в 1940-х и 1950-х годах.
Теперь давайте продолжим мою последнюю колонку с исследованием коаксиальной линии передачи. Коаксиальный кабель имеет внутренний проводник, окруженный трубчатым изолирующим слоем, окруженным трубчатым проводящим экраном. Термин коаксиальный используется потому, что внутренний и внешний проводники имеют общую геометрическую ось.
В 1880 году Оливер Хевисайд изучал так называемый скин-эффект в телеграфных линиях передачи. Он пришел к выводу, что обертывание изолирующей оболочки вокруг линии передачи увеличивает как четкость сигнала, так и долговечность кабеля. В следующем году он запатентовал первый коаксиальный кабель (британский патент № 1407). Четыре года спустя, в 1884 году, компания Siemens произвела первый коммерческий коаксиальный кабель. См. рис. 1.
Коаксиальный кабель используется для передачи высокочастотных электрических сигналов с относительно низкими потерями и используется в различных приложениях и отраслях. Он отличается от других экранированных кабелей тем, что размеры жил и разъемов кабеля более точно контролируются, чтобы обеспечить эффективную передачу электрической энергии от источника к нагрузке, экранируя сигнал от внешних помех.
В последующем анализе большинство параметров коаксиального кабеля можно охарактеризовать с помощью общепринятых формул; однако, за исключением характеристического импеданса (Z0), мы не будем их рассматривать, так как математический анализ не входит в мои основные цели.
Внешняя оболочка обычно имеет потенциал земли, а центральный проводник имеет потенциал, отличный от земли. Как и следовало ожидать, коаксиальный кабель интуитивно работает на более низких частотах (например, 60 Гц), поскольку это просто два проводника, разделенных изоляционным материалом. Однако на более высоких частотах производительность и анализ усложняются.
Рис. 1. Конструкция коаксиального кабеля
Рис. 2. Эквивалент коаксиального кабеля высокой частоты
900 03
Рисунок 3. Упрощенный эквивалент коаксиального кабеля
Эквивалент коаксиального кабеля Circuit
На более высоких частотах коаксиальный кабель приобретает сложные характеристики, которые лучше всего можно представить в виде ряда «распределенных» значений индуктивности, сопротивления, емкости и проводимости.
См. рис. 2.
Коаксиальные кабели часто анализируются как элементы с «потерями» с сосредоточенными значениями емкости и индуктивности, хотя электрические характеристики отрезка коаксиального кабеля, передающего высокочастотные сигналы, более сложны, чем это.
Последовательное сопротивление
Сопротивление постоянному току коаксиального кабеля указывается на единицу длины, при этом сопротивление центральной жилы и оболочки обычно указывается отдельно. Например, опубликованные производителями данные о сопротивлении кабеля P3 диаметром 0,500 дюйма составляют 1,35 Ом на 1000 м для центральной жилы и 0,37 Ом на 1000 м для оболочки. Сопротивление контура представляет собой сумму этих значений.
Последовательная индуктивность
Отрезок коаксиального кабеля, хотя и прямой, содержит некоторую индуктивность из-за магнитного поля вокруг центрального проводника при передаче энергии. Это магнитное поле представлено как последовательная катушка индуктивности, указанная в (микро) генри на единицу длины.
Шунтирующая емкость
Шунтирующая емкость представляет собой способность коаксиального кабеля нести заряд. Поскольку центральный проводник и оболочка представляют собой отдельные проводники с разным потенциалом напряжения, разделенные диэлектриком, длина коаксиального кабеля содержит емкость и указывается в (пико) фарадах на единицу длины.
Проводимость шунта
Проводимость противоположна сопротивлению. Это мера того, насколько легко электрический ток проходит через материал. Электропроводность обозначается буквой G и измеряется в сименсах (S) или первоначально в мосах (Ʊ ом, написанных наоборот) для нас, старожилов. Математически проводимость обратно пропорциональна сопротивлению: G = 1/R. Как правило, шунтирующая проводимость в коаксиальном кабеле невелика, поскольку современные диэлектрические материалы имеют отличные свойства с низкой диэлектрической проницаемостью. Однако на более высоких частотах диэлектрик допускает некоторую проводимость (утечку) между центральным проводником и оболочкой.
Диэлектрические потери
Диэлектрические потери возникают из-за поглощения энергии, поскольку электрическое поле быстро меняет полярность и возникает, когда проводимость больше нуля. Это одна из основных потерь в коаксиальном кабеле на высоких частотах. Потерянная энергия рассеивается в виде тепла и увеличивается непосредственно с приложенной частотой (и приложенным ВЧ-напряжением).
ВЧ-затухание
На более высоких частотах скин-эффект увеличивает эффективное сопротивление переменному току, ограничивая проводимость тонким внешним слоем каждого проводника. В дополнение к увеличению резистивных потерь, там, где присутствуют высокие частоты, также становится существенным влияние диэлектрических потерь. Я не привожу формулу для расчета радиочастотного затухания, поскольку по моему опыту результаты расчетов часто значительно отличаются от опубликованных производителем данных по разным причинам. Поэтому всегда используйте опубликованные производителем данные о радиочастотном затухании, когда они доступны.
Характеристическое сопротивление
Как обсуждалось в моей последней колонке, полное сопротивление представляет собой полное сопротивление протеканию тока и включает эффекты сопротивления наряду с индуктивным и емкостным сопротивлением. Поскольку часто присутствуют реактивные компоненты (если только цепь не является только резистивной), импеданс обычно представляет собой комплексную величину, то есть он имеет как амплитудную, так и фазовую составляющие. Большинство выпускаемых кабелей (в том числе некоаксиальных) имеют заданное волновое сопротивление Z 0 . Z 0 линии передачи бесконечной длины представляет собой импеданс в омах на заданной частоте.
Волновое сопротивление имеет ценное применение, которое легче понять с точки зрения его влияния на передачу энергии от источника к нагрузке. Если вход коаксиального кабеля с Z 0 75 Ом подключить к источнику сигнала с импедансом 75 Ом, а выход кабеля подключить к резистивной нагрузке 75 Ом, вся энергия будет передаваться от источника к нагрузке ( нулевая отраженная энергия).
Мы рассмотрим эту идею подробнее в моей следующей колонке.
В коаксиальном кабеле Z 0 определяется сопротивлением, емкостью, индуктивностью и проводимостью кабеля, как показано в следующей формуле.
Где:
z 0 = характерный импеданс (Ом)
R = Сопротивление серии на единицу длины (OHM)
L = индуктивность серии на длину единицы (Генри)
g = проводимость на длина единицы (Siemens. )
C = шунтирующая емкость на единицу длины (фарады)
j = угловой момент (фаза), вносимый индуктивной и емкостной составляющими
Теперь рассмотрим рисунок 3. Поскольку резистивная (R) и проводящая (G) составляющие в современном коаксиальном кабеле относительно малы по сравнению с другими факторами, первая формула Z 0 может быть упрощена до
для линии без потерь. . Обратите внимание, что отношение L/C должно оставаться приблизительно равным 5625, чтобы получить Z0, равное 75 Ом, для приложений кабельного телевидения.
Это соотношение между последовательной индуктивностью и шунтирующей емкостью возникает из соотношения расстояния между внутренним и внешним проводниками, а также типа и качества диэлектрического материала. Это дает третью формулу, которая будет знакома многим из вас.
где:
ε k = диэлектрическая проницаемость
D = внутренний диаметр внешнего проводника (оболочки) в дюймах или мм.
d = внешний диаметр внутреннего проводника (центрального проводника) в дюймах или мм.
Используя кабель P3 диаметром 0,500 дюйма в качестве примера, ε k , равное 1,3 (современный вспененный диэлектрик), плюс 0,452 дюйма для D и 0,109 дюйма для d дает Z 0 , равное 74,76 Ом.
В моей зимней колонке 2020 года мы будем использовать концепции из моих весенней и летней колонок, чтобы провести дополнительные наблюдения за коаксиальными линиями передачи, включая несколько измерений.
Х.
Марк Бауэрс,
Cablesoft Engineering, Inc.
[email protected] 90 003
Марк является вице-президентом по проектированию в компании Cablesoft Engineering, Inc. Он принимал участие в телефонии с 1968 года и кабельной промышленности с 1973 года. Его последняя должность в отрасли была вице-президентом по корпоративному инжинирингу Warner Cable Communications в Дублине, штат Огайо. Образование Марка включает в себя Военно-морскую школу ядерной инженерии США, а также степени бакалавра и магистра в области управления технологиями. Марк является членом SCTE•ISBE, IEEE, а также старшим членом и лицензированным главным инженером по телекоммуникациям в iNARTE.
Коаксиальный кабель — Utmel
Коаксиальный кабель представляет собой широкополосную линию передачи с низкими потерями и высокими характеристиками изоляции. Этот блог знакомит с классификацией, структурой, принципом работы, параметрами и характеристиками коаксиальных кабелей.
Каталог
Что такое коаксиальный кабель?
Коаксиальный кабель — это тип провода, который передает сигналы. Четыре слоя материалов образуют коаксиальный кабель: самая внутренняя линия представляет собой проводящий медный провод, а снаружи линия окружена слоем пластика (для изолятора и диэлектрика). Снаружи изолятора находится тонкий слой сетчатых проводников (обычно из меди или сплава). Снаружи проводника находится самый внешний изоляционный материал в виде внешней оболочки.
Коаксиальный кабель
Аналоговая и цифровая связь может передаваться по коаксиальным линиям . Их можно использовать для различных целей, наиболее распространенными из которых являются телевизионное вещание, междугородняя телефонная связь, соединения компьютерных систем на короткие расстояния и локальные сети. Популярность коаксиального кабеля как средства передачи телевизионных сигналов в тысячи домов возросла.
По коаксиальному кабелю для телевизионной системы можно передавать десятки, если не сотни, телеканалов с дальностью передачи в десятки километров. Междугородние телефонные сети годами используют коаксиальный кабель. Волоконная оптика, наземные микроволны и спутники — все это создает сегодня растущую конкуренцию.
Какие основные типы коаксиального кабеля существуют?
Коаксиальные кабели основной полосы частот и широкополосные коаксиальные кабели являются двумя основными типами коаксиальных кабелей .
Коаксиальный кабель основной полосы
Экранирующий слой коаксиального кабеля основной полосы обычно представляет собой медную сетчатую структуру с волновым сопротивлением 50. Наиболее распространенными являются версии RG-8 (толстый кабель) и RG-58 (тонкий кабель) для передачи цифровых сигналов. (тонкий кабель). Диаметр толстого кабеля по сравнению с тонким кабелем является наиболее очевидным различием. Толстый кабель идеально подходит для локальных сетей среднего размера.
Он имеет широкий стандартный диапазон и высокий уровень надежности. Однако толстая кабельная сеть требует приемопередатчиков и приемопередающих кабелей, которые сложны в установке, что приводит к высокой общей стоимости. С другой стороны, тонкий кабель проще и дешевле. Однако при монтаже кабель необходимо обрезать. В результате, когда стыков много, легко нарушиться контакт.
Широкополосный коаксиальный кабель
В большинстве случаев экранирующий слой широкополосного коаксиального кабеля выполнен из алюминия. Он имеет характеристическое сопротивление 75 Ом. Аналоговые сообщения обычно отправляются с использованием этого типа соединения. RG-59 — наиболее широко используемая модель. Это тип кабеля передачи, который обычно используется в сетях кабельного телевидения. Он может одновременно транслировать несколько каналов телевизионных сигналов по одному кабелю. Некоторые компьютерные сети также могут использовать широкополосный коаксиальный кабель в качестве метода передачи.
Как выглядит коаксиальный кабель?
В коаксиальном кабеле есть два коаксиальных проводника: один внутренний проводник, а другой внешний проводник. И их роль можно представить: один — это тракт передачи данных, а другой — петля передачи данных. Как показано ниже:
Внутренний и внешний проводники составляют коаксиальный провод. Два проводника расположены коаксиально, и сигнал передачи полностью ограничивается внешним проводником. Заземление внешнего проводника представляет собой экранированную линию передачи, обеспечивающую хорошее экранирование, низкие потери при передаче и надежную защиту от помех. Он часто используется для передачи высокочастотных сигналов. Для обычных коаксиальных кабелей с медными жилами изоляционным материалом обычно является тефлон или поливинилхлорид.
Как работают коаксиальные кабели?
Четыре слоя изнутри наружу образуют коаксиальный кабель: центральный медный провод (одножильный сплошной или многожильный), пластиковый изолятор, сетчатый проводящий слой и оболочка провода.
Токовая петля образована центральным медным проводом и сетчатым проводящим слоем. Коаксиальное взаимодействие между центральным медным проводом и сетчатым проводящим слоем дало ему название.
Материал коаксиального кабеля
Вместо постоянного тока коаксиальные кабели проводят переменный ток, что означает, что направление тока изменяется несколько раз каждую секунду.
Если для передачи высокочастотного тока используется обычный провод, то этот провод будет эквивалентен антенне, излучающей радиосигнал наружу. Мощность сигнала теряется, и в результате этого снижается мощность принимаемого сигнала.
Коаксиальный кабель может решить эту проблему. Радиосигнал, излучаемый центральным проводом, изолирован сетчатым проводящим слоем, который можно заземлить для управления излучаемым радиосигналом.
Также есть проблема с коаксиальными кабелями. Если определенный участок кабеля сжат или скручен, расстояние между центральным проводом и токопроводящим слоем сетки будет неравномерным, что повлияет на внутренние радиоволны.
В этом случае внутренние радиоволны будут отражаться обратно к источнику сигнала. Этот эффект снижает мощность принимаемого сигнала. Чтобы решить эту проблему, между центральным проводом и сетчатым проводящим слоем добавляется слой пластикового изолятора, чтобы обеспечить постоянное расстояние между ними. Это также приводит к тому, что кабель является относительно жестким и его нелегко согнуть.
Внешний проводник коаксиального кабеля существенно улучшен за счет экранирующего материала. Он превратился из трубчатого внешнего проводника в однослойный плетеный и двухслойный металлический. Хотя наружный трубчатый проводник обладает отличными экранирующими свойствами, его трудно сгибать и использовать. Эффективность экранирования однослойной оплётки наихудшая, а передаточный импеданс двухслойной оплётки в 3 раза ниже, чем у однослойной оплётки. Можно видеть, что экранирующий эффект двухслойного плетения значительно лучше, чем у однослойного плетения. Крупные производители коаксиальных кабелей постоянно совершенствуют структуру внешнего проводника кабеля, чтобы сохранить его характеристики.
Преимущества и недостатки коаксиального кабеля
Преимущество коаксиального кабеля заключается в том, что он может обеспечить широкополосную связь на большие расстояния без использования повторителя, но у него есть и недостатки. Во-первых, он большой, а диаметр тонкого кабеля составляет 3/8 дюйма, поэтому он занимает много места. В пайплайне места предостаточно. Второй недостаток заключается в том, что он не выдерживает запутывания, давления или резких изгибов, которые могут разрушить структуру кабеля и препятствовать передаче сигнала. И последнее, но не менее важное: это высокая стоимость, но витая пара может преодолеть все эти недостатки.
В чем разница между коаксиальным кабелем и обычным кабелем?
Различные материалы:
Коаксиальные кабели состоят из медных жил, разделенных изоляционными материалами.
Составными материалами обычных кабелей являются несколько проводов или группы проводов.
Различные категории:
Модулирующие и широкополосные коаксиальные кабели представляют собой два типа коаксиальных кабелей.
Кабели постоянного и переменного тока представляют собой два типа обычных кабелей.
Различные типы:
Коаксиальные кабели делятся на тонкие кабели RG-58 и толстые кабели RG-11.
Обычные кабели подразделяются на кабели с огнезащитной резиновой оболочкой, кабели для атомных электростанций, неизолированные провода и изделия с неизолированными проводниками, силовые кабели, кабели связи и оптические волокна, электромагнитные провода и гибкие огнестойкие кабели.
Параметр Индекс коаксиального кабеля
Электрические параметры
(1) Волновое сопротивление коаксиального кабеля: среднее волновое сопротивление коаксиального кабеля составляет 50±2 Ом. Периодическое изменение импеданса вдоль одиночного коаксиального кабеля представляет собой синусоиду.
Среднее центральное значение составляет ±3 Ом, а его длина менее 2 метров.
(2) Затухание в коаксиальном кабеле: Относится к значению затухания на 500-метровом кабеле в целом. Его значение не превышает 8,5 дБ (17 дБ/км) при измерении с помощью синусоиды 10 МГц и не превышает 6,0 дБ (12 дБ/км) при измерении с помощью синусоиды 5 МГц.
(3) Скорость распространения коаксиального кабеля: Минимальная необходимая скорость распространения составляет 0,77C (C — скорость света).
(4) Сопротивление контура постоянного тока коаксиального кабеля: сумма сопротивления центральной жилы кабеля и сопротивления экранирующего слоя не превышает 10 мОм/м (измерено при 20°C)
Физический параметр
Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, слоя изоляционного материала, экранирующего слоя, состоящего из сетчатой ткани, и внешнего слоя изоляционного материала.
Коаксиальный кабель достаточно гибкий, чтобы выдерживать радиус изгиба 254 мм (10 дюймов).
Центральный проводник представляет собой одножильный медный провод диаметром 2,17 мм ± 0,013 мм. Изоляционный материал должен соответствовать электрическим характеристикам коаксиального кабеля. Металлическая полоса или лист, отвечающие критериям импеданса передачи и ECM, служат в качестве экранирующего слоя. Внутренний диаметр защитного слоя составляет 6,15 мм, а внешний диаметр — 8,28 мм. Поливинилхлорид (ПВХ) или родственные полимеры обычно используются для внешней изоляции.
Каковы характеристики различных диэлектрических материалов коаксиального кабеля?
Как и другие кабели, коаксиальные кабели имеют разные диаметры проводов и диаметры жил, материалы проводников и изоляции, конструкции и материалы оболочки кабеля. Комбинация этих параметров определяет электрические характеристики, механические характеристики и способность коаксиального кабеля адаптироваться к условиям окружающей среды.
Влияние на задержку кабеля и скорость распространения
Диэлектрический изолятор (диэлектрик) в кабеле является основным фактором, влияющим на задержку и скорость распространения в кабеле.
Диэлектрические материалы в основном включают твердый полиэтилен (PE), вспененный полиэтилен (FE/PF), полиэтилен с воздушной изоляцией (ASP), вспененный полистирол (FS), твердый тефлон/твердый политетрафторэтилен (ST/SPTFE), тефлон с воздушной изоляцией (AST). ), и так далее. В следующей таблице в основном обобщено влияние различных материалов на задержку кабеля и скорость распространения.
Применимая рабочая температура изоляционной среды и внешней оболочки
Это определяет применимую среду выбранного кабеля, вы можете непосредственно посмотреть на следующую таблицу.
Материал оболочки кабеля
1) Если вам необходимо обернуть определенный кабель вокруг объекта, который необходимо соединить, предпочтительно использовать оболочку кабеля из высокоэластичной термопластичной резины (TPR). Но помните, что лучше не всегда перемещать кабель с этой оболочкой. Это повлияет на производительность.
2) Для кабелей, которые используются в лифтах и имеют требования к огнестойкости, вместо полиэтиленовых материалов должны использоваться специальные вертикальные кабели (CMR).
