Jag kan knappast tänka mig någon som aldrig har sett en koaxialkabel. Det finns fortfarande många frågor om hur den tillverkas, vilka fördelar den har och var den används.
Innehåll
Hur koaxialkabeln är uppbyggd
En koaxialkabel består av
- inre ledare (central kärna)
- dielektriskt;
- yttre ledare (fläta);
- Det yttre höljet.
Om du tittar på kabelns tvärsnitt kan du se att båda ledarna ligger på samma axel. Därav namnet på kabeln: koaxial på engelska.
Den inre ledaren i en bra kabel består av koppar. I billiga produkter används numera aluminium eller till och med kopparbelagt stål. Dielektrikumet i en bra kabel är polyeten, medan högfrekvenskablar använder fluorplast. I billiga versioner används olika skummade plaster.
Det klassiska flätningsmaterialet är koppar, och flätningen av kvalitetsprodukter är tätt flätad, utan luckor. I kablar av lägre kvalitet används kopparlegeringar, ibland stållegeringar, för att göra den yttre ledaren, och för att göra den billigare används sparsam flätning och i vissa fall folie.
Användningsområde för koaxialkabel, dess för- och nackdelar
Den vanligaste användningen av koaxialkabel är överföring av högfrekventa strömmar (RF, mikrovågor och högre). I många fall används den för länk mellan antenn och sändare eller mellan en antenn och en mottagare, samt i kabel-tv-system. En sådan signal kan också överföras med en tvåtrådig ledning - det är billigare.
I vissa fall görs detta, men en sådan ledning har en allvarlig nackdel - det elektriska fältet i den passerar genom ett öppet utrymme, och om ett yttre ledande föremål kommer in i det, kommer det att orsaka signalförvrängning - dämpning, reflektion osv. Med koaxialkabel är det elektriska fältet dock helt och hållet inuti, så du behöver inte oroa dig för att metallföremål passerar (eller att de senare kan befinna sig i närheten av kabeln) när du lägger kabeln - de kommer inte att påverka överföringslinjens prestanda.
En nackdel med koaxialkabel är dess höga kostnad. En annan nackdel är den höga arbetsinsatsen för att reparera en skadad ledning.
Tidigare användes koaxialkablar också i stor utsträckning för dataöverföring i datornätverk. I dag har överföringshastigheterna ökat till nivåer som radiofrekventa kablar inte kan uppnå, så denna tillämpning håller snabbt på att fasas ut.
Skillnaden mellan koaxialkabel, armerad kabel och skärmad tråd
Koaxialkabel förväxlas ofta med skärmad tråd och till och med med armerad elkabel. Även om de har en viss likhet i utformningen ("kärn-isolering-metallflexibelt hölje") är deras syfte och funktionsprincip olika.
Fläkten i en koaxialkabel är en andra ledare som sluter kretsen. Den måste bära belastningsströmmen (ibland är även inner- och utsidan olika). Flätan kan vara ansluten till jord av säkerhetsskäl - detta påverkar inte flätans funktion. Det är också felaktigt att kalla den för en sköld - den har ingen global avskärmande funktion.
Med armerade kablar skyddar den yttre metallflätan isoleringsskiktet och ledaren från mekanisk påverkan. Den är mycket stark och måste alltid jordas av säkerhetsskäl. Ingen ström flyter genom den under normal drift.
En skärmad ledning har ett yttre, ledande hölje som skyddar ledaren mot yttre störningar. Om det är nödvändigt att skydda mot LF-störningar (upp till 1 MHz) är skärmen endast jordad på en sida av ledaren. För störningar över 1 MHz fungerar avskärmningen som en bra antenn, så den jordas hela vägen igenom på flera ställen (så ofta som möjligt). Vid normal drift får strömmen inte heller strömma över skölden.
Tekniska parametrar för koaxialkabel
En av de viktigaste parametrarna att ta hänsyn till när man väljer en kabel är dess impedans. Även om denna parameter mäts i ohm kan den inte mätas med en vanlig ohmätare och den beror inte på längden på kabelsträckan.
Ledningens impedans bestäms av förhållandet mellan dess linjära induktans och linjära kapacitans, som i sin tur beror på förhållandet mellan diametrarna för den centrala kärnan och flätan samt på dielektrikets egenskaper. I avsaknad av instrument kan man därför "mäta" vågmotståndet med ett skjutmått - ta reda på kärndiametern d och flätdiametern D och sätt in värdena i formeln.
Här också:
- Z - Krävande vågimpedans;
- Er - är dielektricitetskonstanten för dielektricitet (för polyeten kan 2,5 och för skum 1,5 antas).
En kabels motstånd kan vara vad som helst med rimliga dimensioner, men standardprodukterna finns tillgängliga med värden:
- 50 Ohm;
- 75 Ohm;
- 120 Ω (en ganska sällsynt variant).
Det går inte att säga att 75 Ω-kabel är bättre än 50 Ω-kabel (eller vice versa). Var och en måste tillämpas på sin plats - vågimpedansen för sändarutgången Zи, kommunikationslinje (kabel) Z och belastning måste vara samma ZнEndast i detta fall kan överföringen av ström från källan till belastningen ske utan förluster eller reflektioner.
Det finns vissa praktiska begränsningar för tillverkning av kablar med hög vågenhetsimpedans. En kabel med 200 ohm eller mer måste ha en mycket tunn kärna eller en stor yttre ledardiameter (för att få ett högt D/d-förhållande). En sådan produkt är svårare att använda, så för högimpedansvägar används antingen tvåtrådiga ledningar eller termineringsanordningar.
En annan viktig koaxialparameter är dämpning. Den mäts i dB/m. I allmänhet gäller att ju tjockare kabeln är (närmare bestämt ju större diameter på den centrala kärnan är), desto mindre blir signalförsvagningen för varje meter längd. Men denna parameter påverkas också av de material som kommunikationsledningen är tillverkad av. De ohmska förlusterna bestäms av materialet i kärnan och flätan. Dielektriska förluster bidrar också. Dessa förluster ökar med signalfrekvensen och särskilda isoleringsmaterial (fluorplast etc.) används för att minska dem. Skummade dielektriska material som används i billiga kablar bidrar till ökad dämpning.
En annan viktig egenskap hos en koaxialkabel faktor förkortning. Denna parameter behövs när det är nödvändigt att känna till kabellängden i våglängder för den överförda signalen (t.ex. i impedanstransformatorer). Den elektriska längden och kabelns fysiska längd sammanfaller inte eftersom ljusets hastighet i vakuum är högre än ljusets hastighet i kabelns dielektrikum. För en kabel med ett dielektricum av polyeten Kk=0,66, för fluorplast - 0,86. För billiga produkter med skumisolator - oförutsägbart, men närmare 0,9. I utländsk facklitteratur anges värdet på retardationsfaktorn - Kretardation=1/Кförebrå.
Koaxialkabeln har också andra egenskaper - minsta böjningsradie (beror främst på ytterdiametern), isolatorns elektriska styrka osv. Dessa är också ibland nödvändiga när man väljer en koaxialkabel.
Märkning av koaxialkabel
Inhemska produkter hade en siffer- och bokstavsmärkning (den finns kvar än idag). En kabel identifierades med en RoK (radiofrekvenskabel), följt av ett nummer:
- vågimpedans;
- Kabeltjocklek i mm;
- katalognummer.
Exempelvis anges kabeln RK-75-4 för produkter med ett vågrätt motstånd på 75 Ohm och en isoleringsdiameter på 4 mm.
Den internationella beteckningen börjar också med två bokstäver:
- RG - radiofrekvenskabel;
- GD för digitala nätverk;
- SAT, DJ - för satellitnät (högfrekvenskabel).
Därefter kommer ett nummer som inte innehåller någon teknisk information (för att tyda det måste du titta på kabelns datablad). Senare kan det komma fler skrivelser som anger ytterligare egenskaper. Ett exempel på märkning - RG8U - RF-kabel på 50 Ohm med minskad diameter på den centrala kärnan och lägre täthet på flätan.
Genom att förstå skillnaderna mellan koaxialkabel och andra kabelprodukter och lära dig hur parametrarna påverkar prestandaegenskaperna kan du framgångsrikt använda denna produkt på de områden som den är avsedd för.
Relaterade artiklar:
