Dificilmente consigo pensar em alguém que nunca tenha visto um cabo coaxial. A forma como é feita, quais são as suas vantagens e onde é utilizada, são ainda muitas perguntas a serem respondidas.
Conteúdos
Como é construído o cabo coaxial
Um cabo coaxial consiste em
- condutor interno (núcleo central)
- dieléctrico;
- condutor exterior (trança);
- O revestimento exterior.
Se olharmos para a secção transversal do cabo, podemos ver que ambos os condutores estão no mesmo eixo. Daí o nome do cabo: coaxial em inglês.
O condutor interno de um bom cabo é feito de cobre. Actualmente, os produtos baratos utilizam alumínio ou mesmo aço revestido a cobre. O dieléctrico num bom cabo é polietileno, enquanto que os cabos de alta frequência utilizam fluoroplástico. Nas versões mais baratas, são utilizados vários plásticos espumados.
O material clássico de trança é o cobre, e a trança de produtos de qualidade é bem trançada, sem lacunas. Em cabos de qualidade inferior, ligas de cobre, por vezes ligas de aço são utilizadas para fazer o condutor exterior, a trança esparsa é utilizada para o tornar mais barato, e em alguns casos é utilizada folha de alumínio.
Campo de aplicação do cabo coaxial, seus prós e contras
O uso mais comum do cabo coaxial é para a transmissão de correntes de alta frequência (RF, microondas e superiores). Em muitos casos é utilizado para ligação entre a antena e o transmissor ou entre uma antena e um receptor, bem como em sistemas de televisão por cabo. Tal sinal também pode ser transmitido utilizando uma linha de dois fios - é mais barato.
Em alguns casos, isto é feito, mas tal linha tem uma séria desvantagem - o campo eléctrico dentro dela passa por um espaço aberto, e se um objecto condutor exterior entrar nele, provocará distorção do sinal - atenuação, reflexão, etc. No entanto, com o cabo coaxial, o campo eléctrico está completamente no interior, pelo que não tem de se preocupar em passar objectos metálicos (ou eles podem mais tarde estar nas proximidades do cabo) ao colocar - não afectarão o desempenho da linha de transmissão.
Uma desvantagem do cabo coaxial é o seu elevado custo. Também considerada uma desvantagem é a elevada intensidade de mão-de-obra na reparação de uma linha danificada.
No passado, os cabos coaxiais eram também amplamente utilizados para a transmissão de dados em redes informáticas. Hoje em dia, as velocidades de transmissão aumentaram para níveis que o cabo de radiofrequência não consegue atingir, pelo que esta aplicação está a ser rapidamente eliminada.
A diferença entre cabo coaxial e cabo blindado e arame blindado
O cabo coaxial é frequentemente confundido com fio blindado e mesmo com cabo de alimentação blindado. Embora tenham alguma semelhança de desenho externo ("casaco flexível em metal de isolamento do núcleo"), a sua finalidade e princípio de funcionamento são diferentes.
A trança de um cabo coaxial é um segundo condutor que fecha o circuito. Deve transportar a corrente de carga (por vezes até os lados interior e exterior são diferentes). A trança pode ou não estar ligada à terra por razões de segurança - isto não afecta o funcionamento da trança. Também é incorrecto chamar-lhe um escudo - não tem função de escudo global.
Com cabos blindados, a trança metálica exterior protege a camada de isolamento e o condutor das influências mecânicas. É muito forte e deve ser sempre ligada à terra por razões de segurança. Não transporta corrente durante o funcionamento normal.
Um cabo blindado tem uma bainha exterior condutora para proteger o condutor contra interferências externas. Se for necessário proteger contra interferências LF (até 1 MHz), o ecrã só é ligado à terra de um dos lados do condutor. Para interferências acima de 1MHz, a blindagem serve como uma boa antena, por isso é ligada à terra em vários pontos (o mais frequentemente possível). Em funcionamento normal, a corrente também não deve fluir sobre o escudo.
Parâmetros técnicos do cabo coaxial
Um dos principais parâmetros a ser considerado ao seleccionar um cabo é a sua impedância. Embora este parâmetro seja medido em ohms, não pode ser medido com um medidor ohmímetro normal e não depende do comprimento da secção do cabo.
A impedância da linha é determinada pela razão entre a sua indutância linear e a capacidade linear, que por sua vez depende da razão entre os diâmetros do núcleo central e do trançado, bem como das propriedades do dieléctrico. Portanto, na ausência de instrumentos, pode-se "medir" a resistência das ondas com um calibrador - encontrar o diâmetro do núcleo d e o diâmetro da trança D, e substituir os valores da fórmula.
Aqui também:
- Z - Impedância de onda necessária;
- Er - constante dieléctrica do dieléctrico (para o polietileno 2,5 pode ser tomado e para a espuma 1,5).
A resistência de um cabo pode ser qualquer coisa com dimensões razoáveis, mas os produtos padrão estão disponíveis com valores:
- 50 Ohm;
- 75 Ohm;
- 120 Ω (uma variante bastante rara).
Não se pode dizer que 75 Ω cabo é melhor que 50 Ω cabo (ou vice versa). Cada um deve ser aplicado no seu lugar - impedância de onda de saída do transmissor Zи, linha de comunicação (cabo) Z e a carga deve ser a mesma ZнSó neste caso é que a transmissão de energia da fonte para a carga será efectuada sem perdas ou reflexos.
Existem certas limitações práticas no fabrico de cabos com altas impedâncias de ondas. Um cabo de 200 ohms ou mais deve ter um núcleo muito fino ou um grande diâmetro externo do condutor (para ter uma elevada relação D/d). Tal produto é mais difícil de utilizar, por isso para caminhos de alta impedância são utilizadas linhas de dois fios ou dispositivos de terminação.
Outro parâmetro coaxial importante é atenuação. É medido em dB/m. Em geral, quanto mais grosso for o cabo (mais especificamente, quanto maior for o diâmetro do núcleo central), menor será a atenuação do sinal com cada metro de comprimento. Mas este parâmetro é também influenciado pelos materiais de que é feita a linha de comunicação. As perdas óhmicas são determinadas pelo material do núcleo e da trança. As perdas dieléctricas também contribuem. Estas perdas aumentam com a frequência do sinal e são utilizados materiais isolantes especiais (fluoroplásticos, etc.) para as reduzir. Os dieléctricos espumados utilizados em cabos baratos contribuem para uma maior atenuação.
Outra característica importante de um cabo coaxial factor de encurtamento. Este parâmetro é necessário quando é necessário conhecer o comprimento do cabo em comprimentos de onda do sinal transmitido (por exemplo, em transformadores de impedância). O comprimento eléctrico e o comprimento físico do cabo não coincidem porque a velocidade da luz num vácuo é maior do que a velocidade da luz no dieléctrico do cabo. Para um cabo com um dieléctrico de polietileno Kk=0,66, para fluoroplástico - 0,86. Para produtos baratos com isolador de espuma - imprevisível, mas mais próximo de 0,9. Na literatura técnica estrangeira, o valor do factor de retardamento - Kretardamento=1/Кcensura.
O cabo coaxial também tem outras características - raio de curvatura mínimo (depende principalmente do diâmetro exterior), resistência eléctrica do isolador, etc. Estes também são, por vezes, necessários quando se selecciona um cabo coaxial.
Marcação de cabos coaxiais
Os produtos domésticos tinham uma marcação numeral-letra (ainda hoje se encontra). O cabo foi identificado com um símbolo de letra RK (cabo de radiofrequência), seguido de um dígito indicativo:
- impedância das ondas;
- Espessura do cabo em mm;
- número de catálogo.
Por exemplo, o cabo RK-75-4 indicava produtos com resistência às ondas de 75 Ohm e 4 mm de diâmetro de isolamento.
A designação internacional também começa com duas letras:
- RG - cabo de radiofrequência;
- DG para redes digitais;
- SAT, DJ - para redes de satélite (cabo de alta frequência).
A seguir é um número que não contém qualquer informação técnica (para o decifrar, é necessário consultar a ficha de dados do cabo). Mais adiante, poderá haver mais letras indicando propriedades adicionais. Um exemplo de marcação - RG8U - Cabo RF de 50 Ohm com diâmetro reduzido do núcleo central e menor densidade da trança.
Ao compreender as diferenças entre o cabo coaxial e outros produtos de cabo e ao aprender o impacto dos seus parâmetros nas características de desempenho, é possível aplicar com sucesso este produto nas áreas a que se destina.
Artigos relacionados:
