Ich kann mir kaum jemanden vorstellen, der noch nie ein Koaxialkabel gesehen hat. Wie es hergestellt wird, welche Vorteile es hat und wo es verwendet wird, sind noch viele Fragen zu klären.
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Wie ein Koaxialkabel aufgebaut ist
Ein Koaxialkabel besteht aus
- Innenleiter (zentraler Kern)
- Dielektrikum;
- Außenleiter (Geflecht);
- Die äußere Hülle.
Wenn Sie sich den Querschnitt des Kabels ansehen, können Sie erkennen, dass beide Leiter auf der gleichen Achse liegen. Daher auch der Name des Kabels: Koaxialkabel auf Englisch.
Der Innenleiter eines guten Kabels besteht aus Kupfer. Heutzutage werden bei Billigprodukten Aluminium oder sogar kupferbeschichteter Stahl verwendet. Das Dielektrikum in einem guten Kabel besteht aus Polyethylen, während für Hochfrequenzkabel Fluorkunststoff verwendet wird. In preiswerten Ausführungen werden verschiedene geschäumte Kunststoffe verwendet.
Das klassische Flechtmaterial ist Kupfer, und das Geflecht von Qualitätsprodukten ist dicht geflochten, ohne Lücken. Bei minderwertigen Kabeln werden Kupfer- und manchmal auch Stahllegierungen für den Außenleiter verwendet, ein dünnes Geflecht, um ihn billiger zu machen, und in einigen Fällen wird Folie verwendet.
Anwendungsbereich des Koaxialkabels, seine Vor- und Nachteile
Die häufigste Verwendung von Koaxialkabeln ist die Übertragung von Hochfrequenzströmen (HF, Mikrowellen und darüber). In vielen Fällen wird es verwendet für Verbindung zwischen Antenne und Sender oder zwischen einer Antenne und einem Empfänger sowie in Kabelfernsehsystemen. Ein solches Signal kann auch über eine Zweidrahtleitung übertragen werden - das ist billiger.
In einigen Fällen wird dies getan, aber eine solche Leitung hat einen schwerwiegenden Nachteil - das elektrische Feld in ihr verläuft durch einen offenen Raum, und wenn ein leitfähiges Objekt von außen in ihn eindringt, führt dies zu einer Signalverzerrung - Dämpfung, Reflexion usw. Bei Koaxialkabeln hingegen befindet sich das elektrische Feld vollständig im Inneren, so dass man sich bei der Verlegung keine Gedanken über vorbeilaufende metallische Gegenstände (oder solche, die sich später in der Nähe des Kabels befinden könnten) machen muss - sie werden die Leistung der Übertragungsleitung nicht beeinträchtigen.
Ein Nachteil des Koaxialkabels sind seine hohen Kosten. Ein weiterer Nachteil ist der hohe Arbeitsaufwand für die Reparatur einer beschädigten Leitung.
In der Vergangenheit wurden Koaxialkabel auch häufig für die Datenübertragung in Computernetzen verwendet. Heutzutage sind die Übertragungsgeschwindigkeiten auf ein Niveau gestiegen, das mit Hochfrequenzkabeln nicht mehr erreicht werden kann, so dass diese Anwendung rasch ausläuft.
Der Unterschied zwischen Koaxialkabeln, Panzerkabeln und abgeschirmten Kabeln
Koaxialkabel werden oft mit abgeschirmten Kabeln und sogar mit armierten Stromkabeln verwechselt. Obwohl sie äußerlich eine gewisse Ähnlichkeit aufweisen (Kern-Isolierung-Metallummantelung"), sind ihr Zweck und ihr Funktionsprinzip unterschiedlich.
Das Geflecht eines Koaxialkabels ist ein zweiter Leiter, der den Stromkreis schließt. Sie muss den Laststrom tragen (manchmal sind sogar die Innen- und Außenseiten unterschiedlich). Das Geflecht kann aus Sicherheitsgründen geerdet sein oder nicht - dies hat keinen Einfluss auf den Betrieb des Geflechts. Es ist auch nicht korrekt, ihn als Schild zu bezeichnen - er hat keine globale Abschirmfunktion.
Bei armierten Kabeln schützt das äußere Metallgeflecht die Isolierschicht und den Leiter vor mechanischen Einflüssen. Es ist sehr stark und muss aus Sicherheitsgründen immer geerdet werden. Im Normalbetrieb fließt kein Strom durch sie.
Eine abgeschirmte Leitung hat eine äußere, leitende Ummantelung, die den Leiter vor äußeren Störungen schützt. Wenn ein Schutz gegen NF-Störungen (bis 1 MHz) erforderlich ist, wird der Schirm nur auf einer Seite des Leiters geerdet. Bei Störungen oberhalb von 1 MHz dient die Abschirmung als gute Antenne, weshalb sie über ihre gesamte Länge an mehreren Stellen (so oft wie möglich) geerdet wird. Im Normalbetrieb sollte auch kein Strom über die Abschirmung fließen.
Technische Parameter des Koaxialkabels
Einer der wichtigsten Parameter, der bei der Auswahl eines Kabels zu berücksichtigen ist, ist seine Impedanz. Obwohl dieser Parameter in Ohm gemessen wird, kann er nicht mit einem gewöhnlichen Ohmmeter gemessen werden und hängt nicht von der Länge des Kabelabschnitts ab.
Die Leitungsimpedanz wird durch das Verhältnis der linearen Induktivität zur linearen Kapazität bestimmt, das wiederum vom Verhältnis der Durchmesser des zentralen Kerns und des Geflechts sowie von den Eigenschaften des Dielektrikums abhängt. Daher kann man in Ermangelung von Instrumenten den Wellenwiderstand mit einem Messschieber "messen" - man ermittelt den Kerndurchmesser d und den Flechtdurchmesser D und setzt die Werte in die Formel ein.
Auch hier:
- Z - Erforderliche Wellenimpedanz;
- Er - Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums (für Polyethylen kann 2,5 und für Schaumstoff 1,5 angenommen werden).
Der Widerstand eines Kabels kann bei vernünftigen Abmessungen beliebig sein, aber die Standardprodukte sind mit Werten erhältlich:
- 50 Ohm;
- 75 Ohm;
- 120 Ω (eine eher seltene Variante).
Es kann nicht gesagt werden, dass ein 75 Ω-Kabel besser ist als ein 50 Ω-Kabel (oder andersherum). Jeder muss an seinem Platz angewendet werden - der Wellenwiderstand des Senderausgangs Zи, Kommunikationsleitung (Kabel) Z und Last müssen gleich sein ZнNur in diesem Fall kann die Übertragung der Leistung von der Quelle zum Verbraucher ohne Verluste und Reflexionen erfolgen.
Der Herstellung von Kabeln mit hohem Wellenwiderstand sind in der Praxis gewisse Grenzen gesetzt. Ein Kabel mit 200 Ohm oder mehr muss einen sehr dünnen Kern oder einen großen Außenleiterdurchmesser haben (um ein hohes D/d-Verhältnis zu erreichen). Ein solches Produkt ist schwieriger zu verwenden, daher werden für hochohmige Strecken entweder Zweidrahtleitungen oder Abschlussgeräte verwendet.
Ein weiterer wichtiger koaxialer Parameter ist Abschwächung. Sie wird in dB/m gemessen. Im Allgemeinen gilt: Je dicker das Kabel (genauer gesagt, je größer der Durchmesser der zentralen Ader), desto geringer ist die Signaldämpfung mit jedem Meter Länge. Dieser Parameter wird aber auch von den Materialien beeinflusst, aus denen die Kommunikationsleitung besteht. Die ohmschen Verluste werden durch das Material des Kerns und des Geflechts bestimmt. Auch dielektrische Verluste spielen eine Rolle. Diese Verluste nehmen mit der Frequenz des Signals zu, und es werden spezielle Isoliermaterialien (Fluorkunststoff usw.) verwendet, um sie zu verringern. Geschäumte Dielektrika, die in preiswerten Kabeln verwendet werden, tragen zu einer erhöhten Dämpfung bei.
Eine weitere wichtige Eigenschaft eines Koaxialkabels Verkürzungsfaktor. Dieser Parameter wird benötigt, wenn die Kabellänge in Wellenlängen des übertragenen Signals bekannt sein muss (z. B. bei Impedanzwandlern). Die elektrische Länge und die physikalische Länge des Kabels stimmen nicht überein, weil die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum größer ist als die Lichtgeschwindigkeit im Dielektrikum des Kabels. Für ein Kabel mit einem Polyethylen-Dielektrikum Kk=0,66, für Fluorkunststoff - 0,86. Bei billigen Produkten mit Schaumstoffisolierung - unvorhersehbar, aber näher an 0,9. In der ausländischen Fachliteratur wird der Wert des Retardationsfaktors - KVerzögerung=1/КVorwürfe.
Koaxialkabel haben auch andere Eigenschaften - Mindestbiegeradius (hängt hauptsächlich vom Außendurchmesser ab), elektrische Festigkeit der Isolierung usw. Auch diese sind manchmal bei der Auswahl eines Koaxialkabels erforderlich.
Kennzeichnung von Koaxialkabeln
Die einheimischen Erzeugnisse waren mit einer Buchstaben-Zahlen-Kennzeichnung versehen (die auch heute noch zu finden ist). Ein Kabel wurde mit einem RoK (Hochfrequenzkabel), gefolgt von einer Nummer, gekennzeichnet:
- Wellenwiderstand;
- Kabeldicke in mm;
- Katalognummer.
Das Kabel RK-75-4 zum Beispiel bezeichnet Produkte mit einem Wellenwiderstand von 75 Ohm und einem Isolationsdurchmesser von 4 mm.
Auch die internationale Bezeichnung beginnt mit zwei Buchstaben:
- RG - Hochfrequenzkabel;
- GD für digitale Netze;
- SAT, DJ für Satellitennetze (Hochfrequenzkabel).
Es folgt eine Nummer, die keine technischen Informationen enthält (um sie zu entziffern, müssen Sie auf das Datenblatt des Kabels schauen). Im weiteren Verlauf können weitere Briefe erscheinen, die auf zusätzliche Eigenschaften hinweisen. Ein Beispiel für die Kennzeichnung - RG8U - HF-Kabel von 50 Ohm mit reduziertem Durchmesser des zentralen Kerns und geringerer Dichte des Geflechts.
Wenn Sie die Unterschiede zwischen Koaxialkabeln und anderen Kabelprodukten verstehen und die Auswirkungen der Parameter auf die Leistungsmerkmale kennen, können Sie dieses Produkt erfolgreich in den Bereichen einsetzen, für die es bestimmt ist.
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