Найбільш поширеним типом антенного фідера, використовуваним сьогодні, є коаксіальний радіочастотний кабель. Він зручний і забезпечує хороший рівень продуктивності. З цієї причини випускається величезна кількість коаксіальних кабелів, призначених для різних цілей.
Сфери використання
Кабелі даного типу застосовуються там, де необхідно передавати радіочастотні електричні сигнали. Найбільш очевидною областю їх використання є трансляція зображення на домашні телевізори, але вони затребувані і в багатьох інших областях. Також застосовуються коаксіальні кабелі для відеоспостереження і з’єднання ресиверів і антен комерційними і промисловими споживачами. Вони необхідні там, де потрібно передати будь-які високочастотні сигнали на відстань.
Конструкція коаксіальних кабелів зводить до мінімуму втрати і перешкоди. Тому вони широко застосовуються в організації мережевих з’єднань. Наприклад, цифрові коаксіальні кабелі використовувалися в ранніх формах локальних мереж Ethernet, хоча сьогодні їх замінили оптичні волокна, що забезпечують більшу швидкість передачі даних, і більш дешеві виті пари, коли частота сигналу не так висока.
Історія створення
Радіочастотний коаксіальний кабель є важливою частиною сучасної електроніки. Перша відома його реалізація з’явилася в 1884 р., коли Ернст фон Сіменс (один із засновників компанії Siemens) запатентував свою ідею, але в той час застосувань для неї не знайшлося. Тільки в 1929 р. Bell Laboratories запатентувала сучасні комерційні коаксіальні кабелі, хоча їх використання було відносно невеликим. Наприклад, вони застосовувалися в 1934 р. для передачі телевізійного зображення з берлінської Олімпіади в Лейпциг. У 1936 р. між Лондоном і Бірмінгемом був проведений коаксіальний кабель на 40 телефонних з’єднань, а в США, між Нью-Йорком і Філадельфією, була створена експериментальна лінія для передачі телевізійних зображень.
Після початку комерційного використання відкрилися і інші застосування, що добре себе зарекомендували й одержали широке поширення в бізнесі і вдома.
Що таке коаксіальний кабель?
Зовні він виглядає як товстий електричний дріт. Виготовляється з частин, які забезпечують передачу радіочастотних сигналів з низьким рівнем втрат. Його основними елементами є:
- центральний провідник;
- ізолюючий діелектрик;
- зовнішній провідник;
- зовнішня захисна оболонка.
Центральний провідник майже завжди виконується з міді. Іноді використовується мідний або алюмінієвий сплав. Може складатися як з одного, так і з декількох проводів.
Ізолюючий діелектрик поділяє провідники і є однією з головних причин затухання сигналу. Може бути суцільним або полувоздушным. Виконується у вигляді довгих трубок, зроблених з поліетилену або фторопласту, або піни, більшу частину якої становить повітря.
Зовнішній провідник зазвичай являє собою мідну оплітку. Це забезпечує коаксіальному витому кабелю достатню гнучкість. Для поліпшення екранування іноді використовуються 2 або навіть 3 шари. Зазвичай це досягається шляхом розміщення однієї обплетення безпосередньо над іншою, хоча в деяких випадках може застосовуватися мідна фольга або стрічка. При використанні додаткових екрануючих шарів рівні перешкод і випромінювання значно знижуються.
Зовнішня захисна оболонка перешкоджає утворенню паразитного зворотного зв’язку. Також вона забезпечує захист від проникнення бруду і вологи, запобігає пошкодженню кабелю іншими механічними засобами.
Принцип роботи
Коаксіальний кабель проводить струм як на внутрішньому, так і за зовнішнім провідникам. Ці струми рівні і мають протилежну полярність, в результаті чого всі поля залишаються в кабелі, не випромінюються за його межі і не схильні перешкод. Тому на поля не впливають ніякі зовнішні об’єкти. Таким чином, коаксіальний фідер ідеально підходить для монтажу всередині будівель або поблизу них або інших об’єктів. Це його головна перевага в порівнянні, наприклад, з кручений парою.
При виборі типу коаксіального кабелю необхідно враховувати його характеристики і параметри.
Імпеданс
Найбільш важливою характеристикою коаксіального кабелю є хвильовий опір, яке визначається його діаметром і матеріалом діелектрика. Параметр вимірюється в омах. Найбільш поширені такі його значення:
- Коаксіальний кабель 50 Ом. Забезпечує мінімальні втрати сигналу для заданого ваги провідника. Зазвичай використовується в професійних цілях.
- Коаксіальний кабель 75 Ом. Володіє мінімальною вагою для заданого рівня втрат. Широко застосовується в домашній телевізійної і Hi-Fi-апаратурою.
- Кабель на 93 Ом раніше використовувався для зв’язку комп’ютерів і підключення моніторів.
Доступні й інші значення хвильового опору, але вони затребувані значно менше.
Загасання
Іншим важливим параметром коаксіального кабелю крученого є його втрати при передачі сигналу. Їх рівень залежить від ряду факторів, у тому числі якості матеріалів діелектрика і провідника. Загасання сигналу пропорційно довжині кабелю. У специфікаціях зазвичай вказуються втрати в децибелах на одиницю довжини. Наприклад, у коаксіального кабелю RG-6A/U загасання на частоті 100 МГц становить 1,0 дБ/10 м. На жаль, не всі виробники використовують одну і ту ж довжину, тому для порівняння можуть знадобитися додаткові обчислення.
Максимально допустима потужність
Хоча для застосувань з низьким рівнем сигналу ця специфікація не дуже важлива, при передачі високої потужності вона може стати проблемою. Зазвичай обмеження виникають через теплових втрат в кабелі. Якщо передбачається передача великої потужності, необхідно перевірити робоче напруга.
Коефіцієнт укорочення
Є відношенням швидкості передачі сигналу в коаксіальному кабелі до швидкості його поширення у вакуумі (швидкість світла).
У деяких випадках значення коефіцієнта укорочення може мати велике значення, наприклад, коли важлива фаза сигналу. Воно завжди менше 1. У чому його визначає матеріал діелектрика. У цифрових коаксіальних кабелів з суцільним поліетиленовим діелектриком коефіцієнт укорочення дорівнює 0,66, а з пенополиэтиленовым – в діапазоні 0,80-0,88.
Ємнісний опір
Оскільки внутрішній і зовнішній провідники утворюють ємність, вона пропорційна їх діаметрів, довжині кабелю, а також діелектричної постійної.
Максимальна напруга
У деяких випадках напруга досягає великих значень. З-за цього кабель може вийти з ладу. Напруга підвищується в результаті високого рівня стоячих хвиль і великої потужності. Перед вибором конкретного типу коаксіального кабелю необхідно провести перевірку того, як він витримує очікуване напруга.
Фізичні розміри
Ця характеристика важлива з цілого ряду причин. Провідники більшого діаметра часто мають більш низькі втрати і більш високу номінальну потужність. Наприклад, популярний коаксіальний кабель 75 Ом RG-6/U має зовнішній діаметр 6,86 мм
Крім того, кабель повинен відповідати розмірам наявних отворів і підходити до штекерам потрібного типу. Часто останні виготовляються під розміри популярних видів кабелів.
Керівництво по установці
Радіочастотний коаксіальний кабель широко використовується для передачі сигналу від передавача або приймача. Хоча він дуже простий в установці, щоб він прослужив довго, необхідно дотримати певні умови. Це особливо важливо, тому що часто він встановлюється зовні і повинен витримувати суворі умови навколишнього середовища.
Такі фактори, як попадання вологи, з плином часу можуть погіршити його ефективність. Таке зниження залишається непоміченим до тих пір, поки воно не досягне такої міри, коли його буде неможливо використовувати. Кілька простих заходів обережності дозволять зберегти ефективність коаксіального кабелю і суттєво сповільнюють його деградацію.
Порядок вибору
На ринку існує величезна різноманітність коаксіальних кабелів, і на перший погляд вибір може здатися нелегким. Перше рішення, яке необхідно зробити – вибрати відповідне хвильовий опір. В домашніх Hi-Fi – і видеоантеннах застосовується коаксіальний кабель 75 Ом. Професійні користувачі і радіоаматори стандартно вибирають опір 50 Ом.
Наступне рішення, яке необхідно прийняти, – це прийнятний рівень затухання сигналу. Чим менші втрати, тим більше діаметр кабелю, а також його вартість. Як правило, можна знайти кілька марок з однаковими характеристиками, і часто рішення про конкретному типі буде залежати від позиції постачальників.
Як тільки відповідний кабель буде знайдений, його можна придбати і встановити.
Захист від несприятливих погодних умов
При зовнішньому монтажі, наприклад, коаксіального кабелю для відеоспостереження дуже важливо забезпечити належний захист. Це має велике значення, тому що будь-яка волога призведе до значного збільшення втрат. Якщо намокне діелектрик, що розділяє внутрішній і зовнішній провідники, то це погіршить його характеристики і збільшить загасання. Вологість також призводить до окислення обплетення і зниження її провідності.
Тому так важливо герметизувати кінець кабелю, якщо він використовується поза приміщеннями, і не допускати потрапляння вологи. Необхідно забезпечити, щоб зовнішня оболонка залишалася цілісною і не пошкоджувалась під час монтажу та подальшої експлуатації.
Додатковим методом запобігання попадання великої кількості вологи в кабель є формування петлі вгору і вниз. Це заважає воді, проникнувшей всередину, рухатися далі. Однак волога все ж буде поширюватися капілярним способом, тому завжди краще переконатися, що кінці правильно герметизовані і захищені.
Загальні рекомендації по монтажу
Всі кабелі мають радіус вигину. Щоб запобігти пошкодження, вони не повинні згинатися більше цього значення. В іншому випадку може пошкодитися внутрішня конструкція і значно зросте рівень втрат.
Також слід подбати про те, щоб кабель не був деформований. Це призведе до зміни його розмірів і хвильового опору. Крім того, пошкодження діелектрика може збільшити рівень втрат.
При фізичному пошкодженні кабелю необхідно переконатися, що його оболонка залишилася цілою. Якщо її цілісність порушена, то це може призвести до проникнення вологи, окислення дроти і намокання діелектрика, що збільшить рівень втрат.
У деяких випадках коаксіальний кабель необхідно закопати. Звичайні марки не можна прокладати в землі, оскільки їх оболонка не розрахована на ці умови. Але його можна укласти в каналі, спеціально для цього призначеному. Це має ту перевагу, що кабель легко замінити. Однак слід переконатися, що канал не потрапляє вода. Альтернативним варіантом є застосування спеціально призначеного для прокладки в грунті кабелю, оболонка якого може витримувати такі умови.
Оконцовка
При установці коаксіального кабелю важливо правильно його оконцевать. У більшості випадків фізичним завершенням є штекер, а кінцевим пристроєм – небудь антена, або приймач. З’єднання повинні бути виконані правильно і якісно.
Хоча роз’єми для побутових установок часто мають погані радіочастотні характеристики, альтернатив мало. Для професійних потреб необхідні з’єднання більш високої якості, хоча і в цьому випадку слід переконатися, що вони підходять для використовуваних частот. Деякі дешеві моделі не відповідають вимогам і погіршують роботу коаксіального кабелю. Тому краще купувати роз’єми у перевірених продавців.
Правильний монтаж коаксіального кабелю забезпечить багато років його служби. Однак знос і вплив навколишнього середовища призведуть до того, що через деякий час буде потрібно його заміна. Оскільки погіршення продуктивності відбувається повільно, її можна не помітити. Вона стає очевидною тільки після повної заміни кабелю.
