Δύσκολα μπορώ να σκεφτώ κάποιον που δεν έχει δει ποτέ ομοαξονικό καλώδιο. Ο τρόπος παρασκευής του, τα πλεονεκτήματά του και ο τόπος χρήσης του είναι ακόμη πολλά ερωτήματα που πρέπει να απαντηθούν.
Περιεχόμενα
Πώς κατασκευάζεται το ομοαξονικό καλώδιο
Ένα ομοαξονικό καλώδιο αποτελείται από
- εσωτερικός αγωγός (κεντρικός πυρήνας)
- διηλεκτρικό,
- εξωτερικός αγωγός (πλεξούδα),
- Το εξωτερικό κάλυμμα.
Αν κοιτάξετε τη διατομή του καλωδίου, μπορείτε να δείτε ότι και οι δύο αγωγοί βρίσκονται στον ίδιο άξονα. Εξ ου και το όνομα του καλωδίου: ομοαξονικό στα αγγλικά.
Ο εσωτερικός αγωγός σε ένα καλό καλώδιο είναι κατασκευασμένος από χαλκό. Σήμερα, τα φτηνά προϊόντα χρησιμοποιούν αλουμίνιο ή ακόμη και χάλυβα με επικάλυψη χαλκού. Το διηλεκτρικό σε ένα καλό καλώδιο είναι πολυαιθυλένιο, ενώ τα καλώδια υψηλών συχνοτήτων χρησιμοποιούν φθοροπλαστικό. Στις φθηνές εκδόσεις χρησιμοποιούνται διάφορα αφρώδη πλαστικά.
Το κλασικό υλικό πλεξίματος είναι ο χαλκός και το πλέξιμο των ποιοτικών προϊόντων είναι σφιχτά πλεγμένο, χωρίς κενά. Στα καλώδια χαμηλότερης ποιότητας, χρησιμοποιούνται κράματα χαλκού, μερικές φορές κράματα χάλυβα για την κατασκευή του εξωτερικού αγωγού, χρησιμοποιείται αραιή πλέξη για να είναι φθηνότερα, και σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιείται φύλλο αλουμινίου.
Πεδίο εφαρμογής του ομοαξονικού καλωδίου, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του
Η πιο συνηθισμένη χρήση του ομοαξονικού καλωδίου είναι για τη μετάδοση ρευμάτων υψηλής συχνότητας (RF, μικροκυμάτων και άνω). Σε πολλές περιπτώσεις χρησιμοποιείται για σύνδεση μεταξύ κεραίας και πομπού ή μεταξύ κεραίας και δέκτη, καθώς και σε συστήματα καλωδιακής τηλεόρασης. Ένα τέτοιο σήμα μπορεί επίσης να μεταδοθεί χρησιμοποιώντας μια γραμμή δύο καλωδίων - είναι φθηνότερο.
Σε ορισμένες περιπτώσεις αυτό γίνεται, αλλά μια τέτοια γραμμή έχει ένα σοβαρό μειονέκτημα - το ηλεκτρικό πεδίο σε αυτήν περνά μέσα από έναν ανοιχτό χώρο, και αν ένα εξωτερικό αγώγιμο αντικείμενο εισέλθει σε αυτόν, θα προκαλέσει παραμόρφωση του σήματος - εξασθένηση, ανάκλαση κ.λπ. Με το ομοαξονικό καλώδιο, ωστόσο, το ηλεκτρικό πεδίο βρίσκεται εντελώς στο εσωτερικό, οπότε δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για τα διερχόμενα μεταλλικά αντικείμενα (ή αυτά που μπορεί αργότερα να βρεθούν κοντά στο καλώδιο) κατά την τοποθέτηση - δεν θα επηρεάσουν την απόδοση της γραμμής μεταφοράς.
Ένα μειονέκτημα του ομοαξονικού καλωδίου είναι το υψηλό του κόστος. Μειονέκτημα θεωρείται επίσης η υψηλή ένταση της εργασίας για την επισκευή μιας κατεστραμμένης γραμμής.
Στο παρελθόν, τα ομοαξονικά καλώδια χρησιμοποιούνταν επίσης ευρέως για τη μετάδοση δεδομένων σε δίκτυα υπολογιστών. Σήμερα, οι ταχύτητες μετάδοσης έχουν αυξηθεί σε επίπεδα που δεν μπορεί να επιτύχει το καλώδιο ραδιοσυχνοτήτων, οπότε η εφαρμογή αυτή καταργείται γρήγορα.
Η διαφορά μεταξύ ομοαξονικού καλωδίου και θωρακισμένου καλωδίου και θωρακισμένου καλωδίου
Το ομοαξονικό καλώδιο συγχέεται συχνά με το θωρακισμένο καλώδιο και ακόμη και με το θωρακισμένο καλώδιο τροφοδοσίας. Αν και έχουν κάποια εξωτερική ομοιότητα σχεδιασμού ("πυρήνας-μόνωση-μεταλλικό εύκαμπτο περίβλημα"), ο σκοπός και η αρχή λειτουργίας τους είναι διαφορετικές.
Η πλεξούδα ενός ομοαξονικού καλωδίου είναι ένας δεύτερος αγωγός που κλείνει το κύκλωμα. Πρέπει να μεταφέρει το ρεύμα φορτίου (μερικές φορές ακόμη και η εσωτερική και η εξωτερική πλευρά είναι διαφορετικές). Η πλεξούδα μπορεί να είναι ή να μην είναι συνδεδεμένη με τη γείωση για λόγους ασφαλείας - αυτό δεν επηρεάζει τη λειτουργία της πλεξούδας. Είναι επίσης λανθασμένο να το αποκαλείτε ασπίδα - δεν έχει συνολική λειτουργία θωράκισης.
Στα θωρακισμένα καλώδια, η εξωτερική μεταλλική πλεξούδα προστατεύει το στρώμα μόνωσης και τον αγωγό από μηχανικές επιδράσεις. Είναι πολύ ισχυρή και πρέπει πάντα να γειώνεται για λόγους ασφαλείας. Κατά την κανονική λειτουργία δεν διαρρέεται από ρεύμα.
Ένα θωρακισμένο καλώδιο διαθέτει ένα εξωτερικό, αγώγιμο περίβλημα για την προστασία του αγωγού από εξωτερικές παρεμβολές. Εάν είναι απαραίτητη η προστασία από παρεμβολές LF (έως 1 MHz), η οθόνη είναι γειωμένη μόνο στη μία πλευρά του αγωγού. Για παρεμβολές άνω του 1MHz, η θωράκιση χρησιμεύει ως καλή κεραία, οπότε γειώνεται σε όλο το μήκος της σε διάφορα σημεία (όσο το δυνατόν συχνότερα). Σε κανονική λειτουργία, το ρεύμα δεν πρέπει να ρέει ούτε πάνω από τη θωράκιση.
Τεχνικές παράμετροι του ομοαξονικού καλωδίου
Μία από τις κύριες παραμέτρους που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή ενός καλωδίου είναι η σύνθετη αντίστασή του. Αν και η παράμετρος αυτή μετράται σε ωμ, δεν μπορεί να μετρηθεί με ένα συνηθισμένο ωμόμετρο και δεν εξαρτάται από το μήκος του τμήματος του καλωδίου.
Η σύνθετη αντίσταση της γραμμής καθορίζεται από τον λόγο της γραμμικής επαγωγής προς τη γραμμική χωρητικότητα, ο οποίος με τη σειρά του εξαρτάται από τον λόγο των διαμέτρων του κεντρικού πυρήνα και του πλέγματος, καθώς και από τις ιδιότητες του διηλεκτρικού. Επομένως, ελλείψει οργάνων μπορεί κανείς να "μετρήσει" την αντίσταση κύματος με ένα παχύμετρο - να βρει τη διάμετρο πυρήνα d και τη διάμετρο πλεξίδας D και να αντικαταστήσει τις τιμές στον τύπο.
Εδώ επίσης:
- Z - Απαιτούμενη αντίσταση κύματος,
- Er - είναι η διηλεκτρική σταθερά του διηλεκτρικού (για το πολυαιθυλένιο μπορεί να θεωρηθεί 2,5 και για τον αφρό 1,5).
Η αντίσταση ενός καλωδίου μπορεί να είναι οτιδήποτε με λογικές διαστάσεις, αλλά τα τυποποιημένα προϊόντα διατίθενται με τιμές:
- 50 Ohm,
- 75 Ohm,
- 120 Ω (μάλλον σπάνια παραλλαγή).
Δεν μπορεί να ειπωθεί ότι το καλώδιο 75 Ω είναι καλύτερο από το καλώδιο 50 Ω (ή το αντίστροφο). Κάθε μία πρέπει να εφαρμόζεται στη θέση της - η κυματική αντίσταση της εξόδου του πομπού Zи, γραμμή επικοινωνίας (καλώδιο) Z και το φορτίο πρέπει να είναι τα ίδια ZнΜόνο σε αυτή την περίπτωση μπορεί να πραγματοποιηθεί η μετάδοση της ισχύος από την πηγή στο φορτίο χωρίς απώλειες ή ανακλάσεις.
Υπάρχουν ορισμένοι πρακτικοί περιορισμοί στην κατασκευή καλωδίων με υψηλή κυματική αντίσταση. Ένα καλώδιο 200 Ω ή περισσότερο πρέπει να έχει πολύ λεπτό πυρήνα ή μεγάλη εξωτερική διάμετρο αγωγού (για να έχει υψηλό λόγο D/d). Ένα τέτοιο προϊόν είναι πιο δύσκολο στη χρήση, οπότε για διαδρομές υψηλής σύνθετης αντίστασης χρησιμοποιούνται είτε γραμμές δύο καλωδίων είτε συσκευές τερματισμού.
Μια άλλη σημαντική ομοαξονική παράμετρος είναι εξασθένηση. Μετριέται σε dB/m. Γενικά, όσο πιο παχύ είναι το καλώδιο (πιο συγκεκριμένα, όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του κεντρικού πυρήνα), τόσο μικρότερη είναι η εξασθένηση του σήματος σε κάθε μέτρο μήκους. Η παράμετρος αυτή επηρεάζεται όμως και από τα υλικά από τα οποία είναι κατασκευασμένη η γραμμή επικοινωνίας. Οι ωμικές απώλειες καθορίζονται από το υλικό του πυρήνα και της πλεξούδας. Οι διηλεκτρικές απώλειες συμβάλλουν επίσης. Οι απώλειες αυτές αυξάνονται με τη συχνότητα του σήματος και για τη μείωσή τους χρησιμοποιούνται ειδικά μονωτικά υλικά (φθοροπλαστικά κ.λπ.). Τα αφρώδη διηλεκτρικά που χρησιμοποιούνται σε φθηνά καλώδια συμβάλλουν στην αύξηση της εξασθένησης.
Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό ενός ομοαξονικού καλωδίου παράγοντας συντόμευσης. Αυτή η παράμετρος είναι απαραίτητη όταν είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε το μήκος του καλωδίου σε μήκη κύματος του μεταδιδόμενου σήματος (π.χ. σε μετασχηματιστές σύνθετης αντίστασης). Το ηλεκτρικό μήκος και το φυσικό μήκος του καλωδίου δεν συμπίπτουν επειδή η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός στο διηλεκτρικό του καλωδίου. Για καλώδιο με διηλεκτρικό πολυαιθυλενίου Kk=0,66, για το φθοροπλαστικό - 0,86. Για φτηνά προϊόντα με μονωτικό από αφρό - απρόβλεπτο, αλλά πιο κοντά στο 0,9. Στην ξένη τεχνική βιβλιογραφία, η τιμή του συντελεστή επιβράδυνσης - Kκαθυστέρηση=1/Кμομφή.
Το ομοαξονικό καλώδιο έχει και άλλα χαρακτηριστικά - ελάχιστη ακτίνα κάμψης (εξαρτάται κυρίως από την εξωτερική διάμετρο), ηλεκτρική αντοχή του μονωτήρα κ.λπ. Και αυτά, επίσης, είναι μερικές φορές απαραίτητα κατά την επιλογή ενός ομοαξονικού καλωδίου.
Σήμανση ομοαξονικού καλωδίου
Τα εγχώρια προϊόντα είχαν μια σήμανση με αριθμούς και γράμματα (μπορεί να βρεθεί ακόμη και σήμερα). Ένα καλώδιο έφερε την ένδειξη RoK (καλώδιο ραδιοσυχνοτήτων), ακολουθούμενη από έναν αριθμό:
- σύνθετη αντίσταση κύματος,
- Πάχος καλωδίου σε mm,
- Αριθμός καταλόγου.
Για παράδειγμα, το καλώδιο RK-75-4 υποδεικνύει προϊόντα με αντίσταση κύματος 75 Ohm και διάμετρο μόνωσης 4 mm.
Η διεθνής ονομασία αρχίζει επίσης με δύο γράμματα:
- RG - καλώδιο ραδιοσυχνοτήτων,
- ΓΔ για ψηφιακά δίκτυα,
- SAT, DJ - για δορυφορικά δίκτυα (καλώδιο υψηλής συχνότητας).
Ακολουθεί ένας αριθμός που δεν περιέχει τεχνικές πληροφορίες (για να τον αποκρυπτογραφήσετε, πρέπει να κοιτάξετε το φύλλο δεδομένων του καλωδίου). Στη συνέχεια, ενδέχεται να υπάρξουν περισσότερες επιστολές που θα υποδεικνύουν πρόσθετες ιδιότητες. Παράδειγμα σήμανσης - RG8U - καλώδιο RF 50 Ohm με μειωμένη διάμετρο του κεντρικού πυρήνα και χαμηλότερη πυκνότητα της πλεξούδας.
Κατανοώντας τις διαφορές μεταξύ του ομοαξονικού καλωδίου και άλλων προϊόντων καλωδίων και μαθαίνοντας την επίδραση των παραμέτρων του στα χαρακτηριστικά απόδοσης, μπορείτε να εφαρμόσετε με επιτυχία το προϊόν αυτό στους τομείς για τους οποίους προορίζεται.
Σχετικά άρθρα:
