Těžko si vzpomenu na někoho, kdo nikdy neviděl koaxiální kabel. Způsob jeho výroby, jeho výhody a použití jsou stále předmětem mnoha otázek, na které je třeba odpovědět.
Obsah
Jak se vyrábí koaxiální kabel
Koaxiální kabel se skládá z
- vnitřní vodič (centrální jádro)
- dielektrikum;
- vnější vodič (opletení);
- Vnější potah.
Pokud se podíváte na průřez kabelu, uvidíte, že oba vodiče jsou ve stejné ose. Odtud název kabelu: koaxiální v angličtině.
Vnitřní vodič kvalitního kabelu je vyroben z mědi. V dnešní době se u levných výrobků používá hliník nebo dokonce mědí potažená ocel. Dielektrikem dobrého kabelu je polyethylen, zatímco vysokofrekvenční kabely používají fluoroplast. V levných verzích se používají různé pěnové plasty.
Klasickým materiálem pro opletení je měď a opletení kvalitních výrobků je pevně spletené, bez mezer. U méně kvalitních kabelů se k výrobě vnějšího vodiče používají slitiny mědi, někdy slitiny oceli, řídké opletení, aby byl levnější, a v některých případech se používá fólie.
Oblast použití koaxiálního kabelu, jeho výhody a nevýhody
Koaxiální kabel se nejčastěji používá pro přenos vysokofrekvenčních proudů (VF, mikrovlnné a vyšší). V mnoha případech se používá pro spojení mezi anténou a vysílačem nebo mezi anténou a přijímačem a také v systémech kabelové televize. Takový signál lze přenášet i pomocí dvouvodičového vedení - je to levnější.
V některých případech se to dělá, ale takové vedení má vážnou nevýhodu - elektrické pole v něm prochází otevřeným prostorem, a pokud se do něj dostane vnější vodivý předmět, způsobí zkreslení signálu - útlum, odraz atd. U koaxiálního kabelu je však elektrické pole zcela uvnitř, takže se při pokládce nemusíte obávat procházejících kovových předmětů (nebo se mohou později nacházet v blízkosti kabelu) - neovlivní výkon přenosového vedení.
Nevýhodou koaxiálního kabelu je jeho vysoká cena. Za nevýhodu se považuje také vysoká pracnost opravy poškozeného vedení.
V minulosti se koaxiální kabely hojně používaly také pro přenos dat v počítačových sítích. V současné době se přenosové rychlosti zvýšily na úroveň, které radiofrekvenční kabel nedosahuje, a proto se od této aplikace rychle ustupuje.
Rozdíl mezi koaxiálním kabelem a pancéřovaným kabelem a stíněným vodičem
Koaxiální kabel je často zaměňován se stíněným vodičem a dokonce i s pancéřovaným silovým kabelem. Ačkoli mají vnější konstrukční podobnost ("jádro-izolace-kovový pružný plášť"), jejich účel a princip fungování se liší.
Opletení koaxiálního kabelu je druhým vodičem, který uzavírá obvod. Musí přenášet zatěžovací proud (někdy se dokonce vnitřní a vnější strana liší). Oplet může, ale nemusí být z bezpečnostních důvodů připojen k zemi - to nemá vliv na funkci opletu. Je také nesprávné nazývat jej štítem - nemá žádnou globální stínicí funkci.
U pancéřových kabelů chrání vnější kovové opletení izolační vrstvu a vodič před mechanickými vlivy. Je velmi silný a z bezpečnostních důvodů musí být vždy uzemněn. Za běžného provozu jím neprotéká žádný proud.
Stíněný vodič má vnější vodivý plášť, který chrání vodič před vnějším rušením. Pokud je nutné chránit proti vysokofrekvenčnímu rušení (do 1 MHz), je stínění uzemněno pouze na jedné straně vodiče. Pro rušení nad 1 MHz slouží stínění jako dobrá anténa, takže je uzemněno po celé délce na několika místech (co nejčastěji). Při běžném provozu by přes stínění neměl protékat ani proud.
Technické parametry koaxiálního kabelu
Jedním z hlavních parametrů, které je třeba zohlednit při výběru kabelu, je jeho impedance. Přestože se tento parametr měří v ohmech, nelze jej změřit běžným ohmmetrem a nezávisí na délce úseku kabelu.
Impedance vedení je dána poměrem jeho lineární indukčnosti a lineární kapacity, který zase závisí na poměru průměrů středního jádra a opletení a také na vlastnostech dielektrika. Proto lze při absenci přístrojů "změřit" vlnový odpor pomocí měřidla - zjistit průměr jádra d a průměr opletu D a dosadit tyto hodnoty do vzorce.
Zde také:
- Z - Požadovaná vlnová impedance;
- Er - je dielektrická konstanta dielektrika (pro polyethylen 2,5 a pro pěnu 1,5).
Odpor kabelu může být jakýkoli s přiměřenými rozměry, ale standardní výrobky jsou k dispozici s hodnotami:
- 50 Ohm;
- 75 Ohm;
- 120 Ω (poměrně vzácná varianta).
Nelze říci, že kabel 75 Ω je lepší než kabel 50 Ω (nebo naopak). Každý musí být použit na svém místě - vlnová impedance výstupu vysílače Zи, komunikační vedení (kabel) Z a zatížení musí být stejné ZнPouze v tomto případě může být přenos energie ze zdroje do zátěže uskutečněn beze ztrát a odrazů.
Výroba kabelů s vysokou vlnovou impedancí má určitá praktická omezení. Kabel s impedancí 200 ohmů a více musí mít velmi tenké jádro nebo velký průměr vnějšího vodiče (aby měl vysoký poměr D/d). Takový výrobek je obtížněji použitelný, proto se pro cesty s vysokou impedancí používají buď dvouvodičová vedení, nebo zakončovací zařízení.
Dalším důležitým koaxiálním parametrem je útlum. Měří se v dB/m. Obecně platí, že čím je kabel silnější (přesněji řečeno čím větší je průměr středového jádra), tím menší je útlum signálu s každým metrem délky. Tento parametr je však ovlivněn také materiály, ze kterých je komunikační vedení vyrobeno. Ohmické ztráty jsou dány materiálem jádra a opletení. K tomu přispívají i dielektrické ztráty. Tyto ztráty se zvyšují s frekvencí signálu a k jejich snížení se používají speciální izolační materiály (fluoroplast apod.). Pěnová dielektrika používaná v levných kabelech přispívají ke zvýšenému útlumu.
Další důležitá vlastnost koaxiálního kabelu faktor zkrácení. Tento parametr je potřebný tam, kde je nutné znát délku kabelu v délkách vln přenášeného signálu (např. u impedančních transformátorů). Elektrická délka a fyzická délka kabelu se neshodují, protože rychlost světla ve vakuu je větší než rychlost světla v dielektriku kabelu. Pro kabel s polyethylenovým dielektrikem Kk=0,66, pro fluoroplasty - 0,86. U levných výrobků s pěnovým izolátorem - nepředvídatelné, ale blíže k 0,9. V zahraniční odborné literatuře se hodnota retardačního faktoru - Kretardace=1/Кvýčitky.
Koaxiální kabel má i další vlastnosti - minimální poloměr ohybu (závisí především na vnějším průměru), elektrická pevnost izolantu atd. I ty jsou někdy při výběru koaxiálního kabelu nezbytné.
Značení koaxiálního kabelu
Domácí výrobky měly číselně-písmenné označení (lze je nalézt i dnes). Kabel byl označen písmenným symbolem RK (radiofrekvenční kabel), za kterým následovala číslice označující:
- vlnová impedance;
- Tloušťka kabelu v mm;
- katalogové číslo.
Například kabel RK-75-4 označoval výrobky s vlnovým odporem 75 Ohm a průměrem izolace 4 mm.
Mezinárodní označení začíná rovněž dvěma písmeny:
- RG - radiofrekvenční kabel;
- DG pro digitální sítě;
- SAT, DJ pro satelitní sítě (vysokofrekvenční kabel).
Následuje číslo, které neobsahuje žádné technické informace (pro jeho rozluštění je třeba nahlédnout do datového listu kabelu). Dále se mohou objevit další písmena označující další vlastnosti. Příklad značení - RG8U - VF kabel 50 Ohm se sníženým průměrem středového jádra a nižší hustotou opletení.
Pochopením rozdílů mezi koaxiálním kabelem a jinými kabelovými výrobky a poznáním vlivu jeho parametrů na výkonnostní charakteristiky můžete tento výrobek úspěšně použít v oblastech, pro které je určen.
Související články:
