Затухание в коаксиальном кабеле: факторы, расчет и способы минимизации потерь — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Каковы основные факторы, влияющие на затухание сигнала в коаксиальном кабеле. Как рассчитать затухание на разных частотах. Какие существуют способы минимизации потерь в коаксиальном кабеле. Почему важно учитывать затухание при проектировании систем связи.

Содержание

Что такое затухание в коаксиальном кабеле и почему оно возникает

Затухание в коаксиальном кабеле — это уменьшение мощности сигнала при его прохождении по кабелю. Оно измеряется в децибелах на единицу длины (обычно дБ/100 м) и зависит от частоты сигнала. Затухание возникает из-за следующих факторов:

Резистивные потери в проводниках кабеля
Диэлектрические потери в изоляции
Потери на излучение через экран
Потери из-за отражений сигнала при неоднородностях

Чем выше частота сигнала и длина кабеля, тем больше затухание. Поэтому при проектировании систем связи важно правильно рассчитывать и учитывать затухание в кабелях.

Основные составляющие затухания в коаксиальном кабеле

Рассмотрим подробнее основные факторы, вызывающие затухание сигнала в коаксиальном кабеле:

1. Резистивные потери

Резистивные потери возникают из-за сопротивления центрального проводника и экрана кабеля. При прохождении тока по проводникам происходит выделение тепла, что приводит к потерям энергии сигнала. Резистивные потери увеличиваются пропорционально квадратному корню из частоты сигнала.

2. Диэлектрические потери

Диэлектрические потери происходят в изоляции между центральным проводником и экраном. Они вызваны поляризацией молекул диэлектрика под действием переменного электромагнитного поля. Диэлектрические потери растут линейно с увеличением частоты.

3. Потери на излучение

Часть энергии сигнала может излучаться через экран кабеля в окружающее пространство. Это приводит к дополнительным потерям, особенно на высоких частотах. Потери на излучение зависят от качества экранирования кабеля.

Как рассчитать затухание в коаксиальном кабеле

Для расчета затухания в коаксиальном кабеле можно использовать следующую формулу:

A = k1 * √f + k2 * f

Где:

A — затухание в дБ/100 м
f — частота сигнала в МГц
k1, k2 — коэффициенты, зависящие от конструкции кабеля

Коэффициент k1 характеризует резистивные потери, а k2 — диэлектрические. Их значения приводятся в спецификациях на конкретные марки кабелей.

Для приближенного расчета можно использовать правило: затухание удваивается при увеличении частоты в 4 раза. Например, если на частоте 100 МГц затухание составляет 10 дБ/100 м, то на 400 МГц оно будет примерно 20 дБ/100 м.

Факторы, влияющие на величину затухания

На затухание сигнала в коаксиальном кабеле влияют следующие основные факторы:

Частота сигнала

С ростом частоты затухание увеличивается из-за скин-эффекта и роста диэлектрических потерь. Зависимость близка к квадратному корню из частоты.

Диаметр кабеля

Кабели большего диаметра имеют меньшее затухание за счет большей площади сечения проводников. Например, кабель РК 75-4-11 имеет затухание примерно в 2 раза меньше, чем РК 75-2-11 того же типа.

Материал диэлектрика

Кабели с воздушным диэлектриком имеют наименьшие потери. Диэлектрики из вспененного полиэтилена обеспечивают меньшее затухание, чем сплошной полиэтилен.

Качество экранирования

Кабели с двойным экраном и высокой плотностью оплетки имеют меньшие потери на излучение, особенно на высоких частотах.

Способы минимизации затухания в коаксиальном кабеле

Для уменьшения затухания сигнала в коаксиальных кабелях можно использовать следующие методы:

Выбор кабеля с большим диаметром центрального проводника и экрана
Использование кабелей с воздушным диэлектриком или вспененным полиэтиленом
Применение высококачественных материалов для проводников (медь, посеребренная медь)

Улучшение экранирования за счет двойного экрана и плотной оплетки
Оптимизация геометрии кабеля для снижения потерь
Использование компенсаторов затухания в длинных линиях

При проектировании систем связи важно правильно выбирать тип кабеля с учетом требуемой длины и рабочего диапазона частот.

Влияние затухания на качество передачи сигнала

Высокое затухание в коаксиальном кабеле может привести к следующим негативным эффектам:

Снижение уровня сигнала ниже порога чувствительности приемника
Ухудшение отношения сигнал/шум
Искажение формы импульсных сигналов
Ограничение максимальной дальности связи
Необходимость использования усилителей в длинных линиях

Поэтому при проектировании систем связи важно тщательно рассчитывать бюджет линии с учетом затухания в кабелях. Это позволяет обеспечить требуемое качество передачи сигнала.

Измерение затухания в коаксиальных кабелях

Для измерения затухания в коаксиальных кабелях используются следующие методы:

Метод вносимого затухания с применением генератора и измерителя уровня
Метод обратного рассеяния с использованием рефлектометра
Резонансный метод на основе измерения добротности резонатора
Калориметрический метод для измерения потерь мощности

Наиболее распространен метод вносимого затухания, при котором измеряется разность уровней сигнала на входе и выходе отрезка кабеля заданной длины. Измерения проводятся на разных частотах в рабочем диапазоне кабеля.

Зависимость затухания от температуры

Затухание в коаксиальных кабелях зависит от температуры окружающей среды. При повышении температуры наблюдается рост затухания из-за следующих факторов:

Увеличение сопротивления проводников
Рост диэлектрических потерь в изоляции
Изменение геометрических размеров кабеля

Типичное увеличение затухания составляет 0.2-0.5% на градус Цельсия. Это необходимо учитывать при проектировании систем, работающих в широком диапазоне температур.

Заключение

Затухание является важнейшей характеристикой коаксиальных кабелей, определяющей их применимость в системах связи. Правильный выбор типа кабеля с учетом требуемого затухания позволяет обеспечить качественную передачу сигналов на заданные расстояния. При проектировании необходимо учитывать зависимость затухания от частоты, температуры и других факторов. Минимизация затухания за счет оптимизации конструкции кабелей — важное направление их совершенствования.

Затухание кабеля на расстоян… — Delta

Группа продуктов

Язык:
БългарскиČeskýDanskDeutschEestiΕλληνικάEnglishEspañolFrançaisItalianoLatviešu Lietuvių MagyarNederlandsPolskiPortuguêsPусскийRomânăSlovenskiSlovenskýSuomiSvenska

Валюта:
1 AUD — 3.0547 PLN1 CAD — 3.5159 PLN1 CHF — 4.8760 PLN1 CZK — 0.1922 PLN1 DKK — 0.6335 PLN1 EUR — 4.7119 PLN1 GBP — 5.3765 PLN1 HUF — 0.0110 PLN1 NOK — 0.4555 PLN1 PLN — 1.0000 PLN1 SEK — 0.4282 PLN1 USD — 4.9134 PLN

Бюллетень E-mail

TopТехнический словарьЗатухание кабеля на расстоянии 100 м

Наиболее часто используемый антенный кабель представляет собой коаксиальный кабель. Его также называют «концентратором» или коаксиальным кабелем — благодаря своей структуре.

Рис.1. Конструкция примерного коаксиального какбеля
	1 — центральная жила (медный провод) 2 — диэлектрик (изолятор) 3 — алюминиевая или медная фольга 4 — оплетка (экран) 5 — защитная фольга для экрана 6 — внешнее пальто

Используемый сигнал передается медным центральным проводом. Роль изолятора состоит в том, чтобы изолировать центральную вену от экрана. Алюминиевая фольга создает дополнительный экран для кабеля. Оплетка предназначена для изоляции электромагнитного поля, генерируемого в центральной вене, так что оно не выходит наружу, то есть не мешает другим соседним устройствам, находящимся вблизи. Вторая задача экрана состоит в том, чтобы изолировать полезный сигнал от внешнего мешающего электромагнитного поля. Экран увеличивает сопротивление помехам и перекрестным кабелям.

Явление перекрестных помех, когда один кабель, когда один кабель действует на другой, вызывая появление нежелательных сигналов. Это появляется в искаженном изображении в случае телевизионного сигнала и создает впечатление недостаточного качества сигнала.

Для обеспечения правильной работы сети коаксиальный кабель не должен иметь никакого демпфирования. Однако каждый элемент, используемый для передачи сигнала, обладает определенными физическими и электрическими свойствами, например.:

Затухание волны, выраженное в децибелах на 100 м [100дБ], является параметром, определяющем отношение мощности сигнала в начале пути передачи (кабеля) к мощности сигнала на определенном расстоянии от начала пути передачи (напр.

100 м)

Затухание кабеля зависит от его возраста, влажности, частоты, передаваемого сигнала и материала, составляющего среднюю вену. Следует помнить, что чем выше частота, тем больше затухание (рис.2). Чтобы избежать потерь, необходимо использовать высококачественные концентраты, что означает более высокие затраты.

Рис.2. Пример амплитудной и частотной характеристики затухания кабеля на участке 100 м в диапазоне от 0 до 2000 МГц

Затухание кабеля также зависит от его структуры, а более конкретно, от толщины и качества используемых материалов, что непосредственно влияет на потери в центральной вене и в диэлектрике. Дополнительные потери, связанные с эксплуатацией ( так называемой усталостью), зависят от влагопоглощения и возраста кабеля. Однако, прежде всего, ослабление линии передачи определяет частоту устройств, которые передают и принимают сигнал.

Волновое сопротивление, выраженное в Ohmach [Ω] (чит. омах), является параметром, определяющим отношение переменного напряжения на входе к текущему в нем току. Волновое сопротивление напрямую зависит от геометрии кабеля, его структуры и материала, из которого он изготовлен. Обычно импеданс антенных кабелей составляет 50 Ω или 75 Ω.

Cуществует также параметр, называемый отношением стоячей волны (в сокращении WFS или SWR – англ. Standing Wave Ratio), который определяет степень согласования антенны с линией электропередач. Это отношение максимальной амплитуды к минимальной, поэтому оно является безразмерным значением. WFS варьируется в пределе от 1 до бесконечности [∞].

Рис.3. Зависимость % отраженной волны от WFS
	A — % отраженной волны B — WFS

Наиболее желательной ситуацией является ситуация, когда WFS = 1. Это означает, что импеданс антенны равен импедансу линии электропередачи. Это приводит к передаче 100 % мощности сигнала — отражение полезной волны не происходит. Однако, когда WFS = 3, отражается 25 % мощности желаемого сигнала. На практике связь возможна до значения WFS около 2.

Чем больше несоответствие, тем большая часть сигнала вернется к передатчику. В то же время меньшая часть сигнала будет приниматься приемником. Поэтому на практике выбор импеданса имеет большое значение. В крайних случаях несоответствие импеданса может даже повредить уровень мощности передатчика.

Плотность волокон, выраженная в [%] — чем выше значение плотности волокон кабеля, тем лучше эффективность экранирования. На практике больше проводов, составляющих концентрат косы, означает лучшую плотность косы.

Эффективность экранирования, выраженная в децибелах [дБ] определяется как отношение электрического или магнитного поля без экрана к значению электростатического или магнитного поля вне кабеля с используемым экраном. На практике достаточно высокое значение эффективности экранирования дает возможность размещения бок о бок несколько концентраторов, без отрицательного влияния друг на друга.

Затухание коаксиальных кабелей и плотность их оплетки имеют большое значение в электроустановках в жилых домах. В таких местах при выборе прокладки кабелей для монтажа следует учитывать действующее Распоряжение министра инфраструктуры от 22 апреля 20002 года ( должность министра инфракструктуры действовала до 31 октября 2005 года, на сегодняшний день роль министра инфраструктуры выполняет министр инфраструктуры и строительства) в соответствии с техническими требованиями, которым должны отвечать здания и их местонахождение (сводный текст, Законодательный вестник 2015, ст.1422).

В контексте этой статьи наиболее важным является 192f пункт 6, в котором говорится, что в коллективной установке антенны, используемой для приема цифровых телевизионных и радиопрограмм, распространяемых наземным способом, нужно использовать: » коаксиальные кабели категории RG-б или выше, изготовленные в классе А, содержащие двойной экран — алюминевую фольгу и оплетку плотностью не менее 77% и медный внутренний сердечник диаметром не менее одного миллиметра, где темпфирование каждой дорожки, созданной из коаксиальных кабелей, не должно превышать значение 12 Дб на частоте 860 МГц”.

Преимущества коаксиальных кабелей:

помехоустойчивость благодаря экранированию, что приводит к хорошему качеству передачи;

устойчивость к механическим повреждениям;

хорошее соответствие импедансу, эффективное экранирование.

Недостатки антенных кабелей:

менее качественные антенные кабеля не устойчивы к атмосферным явлениям, из-за чего быстро снижаются их физические и электрические параметры;

ограниченная полоса пропускания до 10 Мб;

С более дешевыми кабелями могут возникнуть проблемы с завершением их разъемом BNC из-за использования некачественных материалов.


Нетто:	0. 00	EUR
Брутто:	0.00	EUR
Вес:	0.00	kg

Особенно рекомендуем

РУКОЯТКА КАМЕРЫ BD-B116

Нетто: 2.72 EUR

РЕГИСТРАТОР AHD, HD-CVI, HD-TVI, CVBS, TCP/IP XVR5116HS-I3 16 КАНАЛОВ DAHUA

Нетто: 386.04 EUR

ДИСК ДЛЯ РЕГИСТРАТОРА HDD-ST4000VX005 4TB 24/7 SkyHawk SEAGATE

Нетто: 76.33 EUR

ВНЕШНИЙ ИНФРАКРАСНЫЙ ПРОЖЕКТОР 3N-80/60S2

Нетто: 45.16 EUR

IP-КАМЕРА IPC-HFW3841E-AS-0280B-S2 WizSense — 8.3 Mpx 4K UHD 2.8 mm DAHUA

Нетто: 328.74 EUR

ПОДВЕСНОЙ ШКАФ RACK EPRADO-R19-6U/450

Нетто: 81.16 EUR

РЕГИСТРАТОР IP NVR4108-4KS2/L 8 КАНАЛОВ DAHUA

Нетто: 174.03 EUR

IP-КАМЕРА IPC-HFW5541T-ASE-0280B — 5 Mpx 2.8 mm DAHUA

Нетто: 313.46 EUR

ВИДЕОТРАНСФОРМАТОР TR-1D*P2

Нетто: 2.40 EUR

Расчет затухания в коаксиальном кабеле

Информация о материале: Создано: 01 января 2013; Просмотров: 39710

Калькулятор позволяет автоматизировать расчет потерь в коаксиальном кабеле.

Отечественные коаксиальные кабели:

ВВЕСТИ ДАННЫЕ:

Выбрать марку коаксиального кабеля		РК-50-4-11РК-50-4-13РК-50-4-22РК-50-7-11РК-50-7-12РК-50-7-13РК-50-7-15РК-50-7-24РК-50-7-25РК-50-7-26РК-50-7-27РК-50-7-16РК-50-9-11РК-50-9-12РК-50-9-21РК-50-11-11РК-50-11-13РК-50-11-22РК-50-13-21РК-75-4-11РК-75-4-12РК-75-4-13РК-75-4-14РК-75-4-15РК-75-4-16РК-75-4-18РК-75-4-21РК-75-4-22РК-75-4-100РК-75-7-11РК-75-7-12РК-75-7-15РК-75-7-16РК-75-7-21РК-75-7-22РК-75-9-12РК-75-9-13РК-75-9-14РК-75-9-16РК-75-9-23РК-75-13-11РК-75-17-12РК-75-17-22
Частота [МГц]		Ввести частоту вручнуюLTE 800 (b20)LTE 900 (b8)LTE 1800 (b3)LTE 2100 (b1)Wi-Fi 2400, BluetoothLTE 2600 (b7)Wi-Fi 5500
SWR		КСВ в кабеле
S [м]		Длина кабеля

Рассчитать

РЕЗУЛЬТАТ:

A_base [dB]	Затухание в кабеле при КСВ=1
A_extra [dB]	Дополнительное затухание (extra loss)
A_total [dB]	Суммарное затухание в фидере

A_swr [dB]	Потери рассогласования (mismatch loss)
A_sum [dB]	Общие потери

Зарубежные коаксиальные кабели:

ВВЕСТИ ДАННЫЕ:

Выбрать марку коаксиального кабеля		RG6RG8RG11RG12RG22RG23RG24RG34RG58RG59RG62RG111RG142RG174RG178RG179RG210RG213RG214RG223RG316RG400RG402
Частота [МГц]		Ввести частоту вручнуюLTE 800 (b20)LTE 900 (b8)LTE 1800 (b3)LTE 2100 (b1)Wi-Fi 2400, BluetoothLTE 2600 (b7)Wi-Fi 5500
SWR		КСВ в кабеле
S [м]		Длина кабеля

Рассчитать

РЕЗУЛЬТАТ:

A_base [dB]	Затухание в кабеле при КСВ=1
A_extra [dB]	Дополнительное затухание (extra loss)
A_total [dB]	Суммарное затухание в фидере

A_swr [dB]	Потери рассогласования (mismatch loss)
A_sum [dB]	Общиее потери

Погонное затухание (основные потери) в коаксиальном кабеле (dB/m) на радиочастотах приблизительно можно определить по формуле:

где f — частота (Мгц)
k1 — коэффициент, характеризующий потери в проводниках (учитывает скин-эффект), пропорциональные корню из частоты.
k2 — коэффициент, характеризующий потери в диэлектрике внутренней изоляции, пропорциональные частоте. На СВЧ преобладают.

Для большинства марок коаксиального кабеля коэффициенты k1 и k2 индивидуальны. Калькулятор считает по этой формуле упрощенным алгоритмом, с точностью, достаточной для прикидочных расчетов.

Калькулятор также учитывает потери рассогласования состоящие из двух компонентов:

Дополнительные тепловые потери возникающие в фидере из-за повышенного КСВ — extra loss. Расчет ведется на основании формулы [2.51б] из книги «Беньковский 3., Липинский Э. Любительские антенны Коротких и Ультракоротких волн» стр.31:
Потери из-за того, что не вся мощность попадает в нагрузку и часть ее возвращается в источник — mismatch loss. Расчет ведется по следующей формуле:

Полезные ссылки:

Потери в рассогласованной линии — DL2KQ;
РАСЧЕТЫ ФИДЕРНЫХ СИСТЕМ — RA6FOO;

Advertising on the website

Затухание коаксиального кабеля |

Автор Ron Hranac

То, что мы называем затуханием или потерями, представляет собой уменьшение мощности сигнала или сигналов, обычно измеряемое в децибелах. В частности, когда радиочастотные (РЧ) сигналы проходят через коаксиальный кабель, разъемы, аттенюаторы (прокладки), эквалайзеры и пассивные компоненты, такие как разветвители и направленные ответвители, эти РЧ-сигналы испытывают затухание. В отличие от более или менее плоских потерь через пассивное устройство в пределах его расчетной полосы пропускания, затухание в коаксиальном кабеле намного больше на более высоких частотах, чем на более низких частотах. В таблице 1 приведены некоторые примеры значений затухания в зависимости от частоты для общедоступных коаксиальных кабелей Series 6 с ответвлениями и полудюймовых жестких коаксиальных кабелей. На рисунке 1 показан график зависимости затухания от частоты для последнего в диапазоне от 5 МГц до 3 ГГц.

Почему?

На ум приходят два вопроса: во-первых, почему коаксиальный кабель имеет затухание, и, во-вторых, почему затухание так сильно зависит от частоты?

Вот ответ на первый вопрос: Из книги Современные технологии кабельного телевидения, 2-е изд. ., «Потеря сигнала (затухание) в коаксиальном кабеле может происходить любым из четырех основных способов:

Излучение вне кабеля из-за несовершенного экранирования
Резистивные потери в жилах кабеля
Поглощение сигнала в диэлектрике кабеля
Отражение сигнала из-за несоответствия между кабелем и концевой заделкой или вдоль кабеля из-за неравномерного импеданса»

На практике коаксиальный кабель, используемый в кабельной промышленности, имеет очень хорошую эффективность экранирования. Пока экран не был поврежден окружающей средой, неправильной установкой, повреждением грызунами и т. д., излучение (утечка сигнала) из кабеля из-за несовершенного экранирования будет иметь незначительное влияние на затухание. Аналогичным образом, если соответствие импеданса устройств, к которым подключен кабель, находится в пределах спецификации, то затухание, связанное с рассогласованиями, будет небольшим. Современные технологии производства помогают поддерживать постоянный импеданс кабеля, что приводит к незначительному влиянию на затухание.

Итак, что осталось? Резистивные потери в центральной жиле и экране кабеля и влияние диэлектрика. Для большинства типов коаксиальных кабелей, используемых в кабельной промышленности, потери в металлическом проводнике вносят более значительный вклад в затухание, чем диэлектрик, хотя последний играет определенную роль.

Резистивные потери

Не путайте резистивные потери в металлических проводниках с сопротивлением контура кабеля по постоянному току (постоянному току). Этот параметр обычно указывается в омах (Ом) на 1000 футов и важен для питания сети. Типичные опубликованные характеристики сопротивления постоянному току для кабеля длиной 1000 футов длиной 0,500 составляют 1,35 Ом для центрального проводника, 0,37 Ом для экрана и 1,72 Ом для сопротивления контура. (Для сопротивления контура представьте, что один конец кабеля длиной 1000 футов закорочен, а на другом конце измеряется сопротивление постоянному току между центральным проводником и экраном).

Здесь важно то, что вышеупомянутые значения сопротивления относятся к постоянному току — сопротивлению, которое можно измерить с помощью обычного омметра, — а не к частотам РЧ, проходящим через коаксиальный кабель. Постоянный ток течет по всему поперечному сечению проводника. Переменный ток (AC), который включает в себя RF, проходит по поверхности проводника и вблизи нее, явление, известное как скин-эффект . Глубина, на которой ток составляет около 37 % от значения на поверхности проводника, равна глубина кожи . (Для получения дополнительной информации см. мою статью «Skin Effect and Skin Depth», выпущенную летом 2020 г. Broadband Library , на странице https://broadbandlibrary.com/skin-effect-and-skin-depth/).

Давайте посмотрим на центральный проводник диаметром 0,109 дюйма длиной 100 футов, который часто используется в коаксиальных кабелях жесткой линии 0,500. Сопротивление постоянному току составляет всего 0,135 Ом, или одну десятую от значения 1000 футов. Из-за скин-эффекта РЧ не распространяется по всему поперечному сечению проводника. Вместо этого представьте, что часть центрального проводника, через которую проходит РЧ, эквивалентна 0,109Полая трубка дюймового диаметра. Чтобы лучше понять, что происходит, представьте, что стенка полой трубки толще на низких частотах и тоньше на высоких, в результате чего эффективное сопротивление переменному току меньше (лучше) на низких частотах и больше (хуже) на высоких частотах.

Толщина скин-слоя меди при частоте 5 МГц составляет около 0,001 дюйма; на частоте 100 МГц это около 0,0003 дюйма; а на частоте 870 МГц это около 0,00009 дюйма. Эти значения глубины скин-слоя можно рассматривать как приблизительную толщину стенки нашей воображаемой полой трубы на разных частотах. Таким образом, площадь поверхности поперечного сечения металлической части трубки различна на разных частотах, а это означает, что эффективное сопротивление переменному току также различно. Можно рассчитать эффективное сопротивление 100 футов этой трубы, используя следующую формулу:

где R — сопротивление в омах, f — частота в МГц, d — диаметр проводника в дюймах, а ρ/ρ _c — удельное сопротивление проводника относительно меди (примем ρ/ρ _c = 1 для этого обсуждения).

Эффективное сопротивление переменному току 100 футов нашего проводника диаметром 0,109 дюйма составляет примерно 2,04 Ом на частоте 5 МГц, 9,14 Ом на частоте 100 МГц и 26,95 Ом на частоте 870 МГц. Напомним, что сопротивление постоянному току этого проводника длиной 100 футов составляет всего 0,135 Ом. Увеличение «РЧ-сопротивления» (эффективного сопротивления переменному току) по мере увеличения частоты приводит к большему затуханию на более высоких частотах по сравнению с более низкими частотами. (Примечание: из-за скин-эффекта центральный проводник кабеля не обязательно должен быть из сплошной меди. Вместо этого он представляет собой плакированный медью алюминий с толщиной медного покрытия чуть менее 0,003 дюйма, что достаточно для того, чтобы практически весь радиочастотный ток оставался в оболочке.) Те же самые принципы, обсуждаемые здесь, применимы и к экрану кабеля.

Расчет затухания

Вышеприведенная формула может быть использована для расчета затухания в коаксиальном кабеле, но, как вы видите, она несколько корявая, поэтому я не буду усыплять вас, показывая, как используется формула. .

Вот простое для запоминания практическое правило: затухание в коаксиальном кабеле увеличивается примерно пропорционально квадратному корню из частоты. Другими словами, если вы знаете затухание на одной частоте, затухание в децибелах на четырех частотах будет примерно вдвое больше, чем затухание на более низкой частоте. Возвращаясь к таблице 1, затухание жесткого коаксиального кабеля .500 на частоте 211 МГц (1,09дБ/100 футов) примерно в два раза больше, чем на частоте 55 МГц (0,54 дБ/100 футов), а разница частот составляет примерно четыре (фактически ~3,8x).

Возможно, вы заметили, что график на рис. 1 соответствует частоте 3 ГГц. Многие производители разъемов и кабелей в настоящее время указывают затухание для этой частоты, отчасти из-за работы с расширенными частотами, поддерживаемой DOCSIS 4.0. Это делает понимание затухания еще более важным!

—

Таблица 1. Затухание в коаксиальном кабеле в зависимости от частоты

0010 Рон Хранац

Технический редактор,
Библиотека широкополосных сетей
rhranac@aol. com

Рон Хранак, 48-летний ветеран кабельной отрасли, на протяжении всей своей карьеры работал оператором и поставщиком. Действительный член SCTE, соучредитель и ассоциированный член правления отделения организации в Скалистых горах, Рон был занесен в Зал славы Общества в 2010 году, является со-лауреатом Премии председателя, членом SCTE года и является членом Класса пионеров кабельного телевидения 9-го года.7. Он получил награду Общества за выдающиеся достижения в области стандартов на выставке Cable-Tec Expo 2016. В 2016 году он получил награду Тома Холла от Европейского общества профессионалов в области широкополосной связи за выдающиеся заслуги перед разработкой широкополосной связи и был назван лауреатом премии Дэвида Холла в 2017 году за Лучшая презентация. Он опубликовал сотни статей и статей, выступал на многочисленных международных, национальных, региональных и местных конференциях и семинарах.

Затухание коаксиального кабеля » Электроника Примечания

Потеря сигнала происходит в любом фидере, включая коаксиальный фидер – это вызвано рядом факторов в фидере и зависит от частоты.

Учебное пособие по коаксиальному кабелю Включает:
Коаксиальный фидер Обзор характеристик коаксиального кабеля Коаксиальный импеданс Коаксиальные потери/затухание Мощность коаксиального кабеля Коаксиальный коэффициент скорости Коаксиальный экологический Советы по установке коаксиала Типы коаксиальных кабелей Советы по выбору правильного коаксиального кабеля Покупка телевизионного коаксиального кабеля: на что обратить внимание
При выборе любого типа коаксиального кабеля необходимо оценить потери, которые он будет вносить. Потеря или затухание является одним из ключевых вопросов.
Потери, вносимые в коаксиальный кабель, должны быть оценены с точки зрения того, что может быть допустимо в системе. Очевидно, что минимальные потери идеальны, но поскольку коаксиальный кабель с низкими потерями дороже, очевидно, существует баланс между потерями и стоимостью.
Затухание коаксиального кабеля
Потери мощности, вызванные коаксиальным кабелем, называются его затуханием.
Очевидно, что чем длиннее коаксиальный кабель, тем больше потери, но также обнаружено, что потери зависят от частоты, в целом увеличиваясь с частотой, хотя фактический уровень потерь не зависит линейно от частоты.
В результате в спецификациях указывается в децибелах на единицу длины и на заданной частоте.
Существуют три основных составляющих потерь в коаксиальном кабеле.
Резистивные потери: Резистивные потери в коаксиальном кабеле возникают из-за сопротивления проводников, а ток, протекающий в проводниках, приводит к рассеиванию тепла. Фактическая площадь, через которую протекает ток в проводнике, ограничена скин-эффектом, который становится все более очевидным по мере увеличения частоты. Чтобы преодолеть это, часто используются многожильные проводники.
Чтобы снизить уровень потерь в коаксиальном кабеле, необходимо увеличить площадь проводящей поверхности, что приведет к увеличению размеров коаксиальных кабелей с низкими потерями. Важно отметить, что резистивные потери увеличиваются пропорционально квадратному корню из частоты.
Диэлектрические потери: Диэлектрические потери представляют собой еще одну из основных потерь, возникающих в большинстве коаксиальных кабелей. Опять же мощность в результате диэлектрических потерь проявляется как тепло, рассеиваемое внутри диэлектрика.
Установлено, что диэлектрические потери не зависят от размера ВЧ-кабеля и линейно возрастают с частотой. Это означает, что резистивные потери обычно преобладают на более низких частотах. Однако, поскольку резистивные потери увеличиваются как корень квадратный из частоты, а диэлектрические потери увеличиваются линейно, диэлектрические потери преобладают на более высоких частотах.
Излучаемые потери: Излучаемые потери коаксиального кабеля обычно намного меньше резистивных и диэлектрических потерь. Однако некоторые очень дешевые коаксиальные кабели могут иметь очень плохую внешнюю оплетку, и в этих случаях она может представлять собой заметный элемент потерь.
Мощность, излучаемая или принимаемая коаксиальным кабелем, представляет собой большую проблему с точки зрения помех. Сигнал, излучаемый коаксиальным кабелем, может привести к высокому уровню сигнала там, где он не нужен. Например, утечка из коаксиального кабеля, по которому поступает сигнал от мощного передатчика, может вызвать помехи в чувствительных приемниках, которые могут быть расположены близко к коаксиальному кабелю. В качестве альтернативы коаксиальный кабель, используемый для приема, может улавливать помехи, если он проходит через электрически шумную среду. Обычно по этим причинам принимаются дополнительные меры для обеспечения эффективности внешнего экрана или проводника. Доступны коаксиальные кабели с двойным или даже тройным экраном для снижения уровня утечки до очень низкого уровня.
Затухание коаксиального кабеля во времени
Часто возникает соблазн использовать старый кабель, который может быть доступен. Это не всегда может быть целесообразным.
Установлено, что затухание в коаксиальных кабелях со временем увеличивается по ряду причин.
Потери в кабеле из-за изгиба: Хотя многие коаксиальные кабели являются гибкими, уровень потерь или затухания будет увеличиваться, особенно если ВЧ-кабель сильно изогнут, даже если радиус изгиба находится в пределах рекомендуемого производителем радиуса изгиба. Это увеличение потерь может возникать в результате разрыва оплетки или экрана, а также в результате изменений диэлектрика. На частотах 1 ГГц с радиочастотными кабелями, обычно демонстрирующими потери в 10 дБ, может быть увеличение примерно на децибел.
Повышенное затухание из-за загрязнения оплетки: Даже если кабель не согнут, со временем его характеристики могут постепенно снижаться. Это может быть вызвано загрязнением оплётки пластификаторами во внешней оболочке.
Потери из-за проникновения влаги: Проникновение влаги может повлиять как на оплетку, где она вызывает коррозию, так и на диэлектрик, где влага будет поглощать энергию. Различные типы диэлектриков влияют по-разному. Обнаружено, что некоторые варианты полиэтилена могут поглощать влагу легче, чем другие типы. Хотя вспененный полиэтилен обеспечивает более низкий уровень потерь или затухания в новом состоянии, он лучше впитывает влагу, чем твердые типы. Соответственно, коаксиальные кабели с твердым полиэтиленовым диэлектриком больше подходят для сред, где уровень потерь должен оставаться постоянным или где может встречаться влага.
Потери из-за деградации оплетки: Обнаружено, что потери в коаксиальных кабелях, в которых используется либо голая медная оплетка, либо луженая медная оплетка, ухудшаются сильнее, чем в кабелях с посеребренными оплетками, хотя последние стоят дороже. Кроме того, обнаружено, что оплетки с использованием луженой меди демонстрируют примерно на 20% больше потерь, чем оплетки с использованием неизолированной меди, но они более стабильны с течением времени.
Попадание влаги является серьезной проблемой, и, хотя радиочастотные кабели заключены в пластиковую оболочку, многие используемые пластмассы пропускают через себя некоторое количество влаги.