Коаксиальный кабель

RG-59 коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель (от лат. со - "Совместно" и axis - "ось") - электрический кабель с соосными проводниками.


1. История создания

  • 1894 - Никола Тесла запатентовал электрический проводник для переменных токов (№ 514167).
  • 1929 - Ллойд Еспеншид ( англ. Lloyd Espenschied ) И Герман Эффель с AT & T Bell Telephone Laboratories запатентовали первый современный коаксиальный кабель.
  • 1936 - AT & T построила экспериментальную телевизионную линию передачи на коаксиальном кабеле, между Филадельфией и Нью-Йорком.
  • 1936 - Первая телепередача по коаксиальному кабелю, с Берлинских Олимпийских Игр в Лейпциге.
  • 1936 год - Между Лондоном и Бирмингемом, почтовой службой (теперь BT) проложен кабель на 40 телефонных номеров. [2]
  • 1941 год - Первое коммерческое использование системы L1 в США, компанией AT & T. Между Миннеаполис, (Миннесота) и Стивенс-Пойнт (Висконсин) запущен ТВ-канал и 480 телефонных номеров.
  • 1956 год - проложена первая трансатлантическая коаксиальная линия, TAT-1.

2. Применение

Основное назначение коаксиального кабеля - передача сигнала в различных областях техники:

  • Системы связи;
  • Речевые сети;
  • Компьютерные сети;
  • Антенно-фидерные системы;
  • АСУ и другие производственные и научно-исследовательские технические системы;
  • Системы дистанционного управления, измерения и контроля;
  • Системы сигнализации и автоматики;
  • Системы объективного контроля и видеонаблюдения;
  • Каналы связи различных радиоэлектронных устройств мобильных объектов (судов, летательных аппаратов и др.);
  • Внутриблочные и межблочные связи в составе радиоэлектронной аппаратуры;
  • Каналы связи в бытовой и любительской технике;
  • Военная техника и другие области специального применения.

Кроме канализации сигнала, отрезки кабеля могут использоваться и для других целей:

  • Кабельные линии задержки;
  • Четвертьволновые трансформаторы;
  • Симметрирующим и согласующие устройства;
  • Фильтры и формирователи импульса.
Тип и применение кабелей
RG-6 имеет больший диаметр по сравнению с кабелем категории RG-59, предназначен для высоких частот, но может применяться для

широкополосного передачи

RG-11 практически незаменим в том случае, когда требуются передача данных на большие расстояния (до 600 метров). Применяется для передачи цифрового и аналогового сигнала. Механические, температурные и электрические характеристики позволяют использовать коаксиальный кабель RG-11 в кабельных трассах с неблагоприятными условиями эксплуатации (подземные трассы, воздушные линии). Основным преимуществом RG-11 является низкий уровень затухания сигнала по кабелю. Этот тип коаксиального кабеля 75 Ом применяется как распределительного кабеля во внутренних системах абонентского и кабельного телевидения, как кабель связи в системах спутниковых антенн, для передачи высокочастотных сигналов в различной электронной аппаратуры, трансмиттер и ресиверах, компьютерах, радио и телевизионных передатчиках.
RG-59 для широкополосного передачи, для передачи сигнала в системах видеонаблюдения

3. Принцип действия

Электромагнитное поле коаксиального кабеля сосредоточено в пространстве между проводниками тока, то есть внешнего поля нет, и поэтому потери на излучение в окружающее к коаксиального кабеля пространство практически отсутствуют. Поскольку внешний проводник одновременно служит электромагнитным экраном, защищающим электрическую цепь тока от влияний извне, коаксиальный кабель имеет высокую завадозахист и имеет относительно малые потери энергии сигналов, которые передаются. Для радиоприема используется, как правило, кабель имеет волновое сопротивление 50 0 г.


4. Конструкция

Современный кабель состоит из центрального проводника, окруженного слоем диэлектрика, внешняя поверхность которого покрыта оплеткой или фольгой (вторым проводником) и защитной оболочкой из пластика, что защищает кабель от воздействия окружающей среды.

5. Типа коаксиального кабеля

  • тонкий (thin) кабель, имеющий диаметр около 0,5 см, более гибкий;
  • толстый (thick) кабель, диаметром около 1 см, значительно тверже. Он представляет собой классический вариант коаксиального кабеля, который уже почти полностью вытеснен современным тонким кабелем.

Тонкий кабель используется для передачи на меньшие расстояния, чем толстый, поскольку сигнал в нем затухает сильнее. Зато с тонким кабелем гораздо удобнее работать: его можно оперативно проложить к каждому компьютеру, а толстый требует жесткой фиксации на стене помещения.

Подключение к тонкому кабелю (с помощью разъемов BNC байонетного типа) проще и не требует дополнительного оборудования. А для подключения к толстому кабелю надо использовать специальные довольно дорогие устройства, прокалывают его оболочки и устанавливают контакт как с центральной жилой, так и с экраном. Толстый кабель примерно вдвое дороже, чем тонкий, поэтому тонкий кабель применяется гораздо чаще.

Как и в случае свитых пар, важным параметром коаксиального кабеля является тип его внешняя оболочка. В этом случае применяются как non-plenum (PVC), так и plenum кабели. Естественно, тефлоновый кабель дороже поливинилхлоридного. Тип оболочки можно отличить по окраской (например, для PVC кабеля фирма Belden использует желтый цвет, а для тефлонового - оранжевый).

Типичные величины задержки распространения сигнала в коаксиальном кабеле составляют для тонкого кабеля около 5 нс / м, а для толстого - около 4,5 нс / м.

Существуют варианты коаксиального кабеля с двойным экраном (один экран расположен внутри другого и отделен от него дополнительным слоем изоляции). Такие кабели имеют лучшую помехозащищенность и защиту от прослушивания, но они немного дороже обычных.


6. Классификация

По назначению - для систем кабельного телевидения, систем связи, авиационной, космической техники, компьютерных сетей, бытовой техники и т. д.

По волновым сопротивлением (хотя волновое сопротивление кабеля может быть любым), стандартными являются пять значений по ГОСТ три за международным:

  • 50 Ом - распространенный тип, применяется в различных отраслях радиоэлектроники. Причиной выбора этого номинала была, прежде всего, возможность передачи радиосигналов с минимальными потерями в кабеле, а также близкие к предельно достижимых электрическая прочность и передана мощность (Изюмова, Свиридов, 1975, стр. 51-52);
  • 75 Ом - распространенный тип, применяется преимущественно в телевизионной и видеотехнике (за хорошее соотношение механической прочности и себестоимости и применяется там, где мощности небольшие, а метраж большой, при этом потери в кабеле немного выше, чем для 50 Ом);
  • 100 Ом - применяется редко, в импульсной технике и для специальных целей;
  • 150 Ом - применяется редко, в импульсной технике и для специальных целей, международными стандартами не предусмотрен;
  • 200 Ом - применяется крайне редко, международными стандартами не предусмотрено;
  • Есть и другие номиналы, а также является коаксиальные кабели с ненормированным волновым сопротивлением : наибольшее распространение они получили в аналоговой звукотехнике.

По диаметру изоляции:

  • Субминиатюрни - до 1 мм;
  • Миниатюрные - 1,5-2,95 мм;
  • Среднегабаритные - 3,7-11,5 мм;
  • Крупногабаритные - более 11,5 мм.

По гибкости (устойчивость к многократным перегибам и механический момент изгиба кабеля):

  • Жесткие;
  • Полутвердые;
  • Гибкие;
  • Особенно гибкие.

По степени экранирование :

  • Со сплошным экраном:

с экраном из металлической трубки

с экраном из луженой оплетки

  • С обычным экраном

с однослойной оплеткой

с двух-и многослойной оплеткой и с дополнительными экранирующими слоями

  • Излучают кабели, имеющие намеренно низкую (и контролируемую) степень экранирования

7. Волновое сопротивление

Определение волнового сопротивления коаксиального кабеля из известных геометрических размерах проводится следующим образом.

Сначала необходимо измерить внутренний диаметр D экрана, сняв защитную оболочку с конца кабеля и завернув оплетку (внешний диаметр внутренней изоляции). Затем измеряют диаметр d центральной жилы, сняв предварительно изоляцию. Подставив в формулу значение диэлектрической проницаемости материала внутренней изоляции из программы и результат предыдущих измерений, находят волновое сопротивление кабеля.

Для этого необходимо соединить прямой линией точки на шкале "D / d" (отношения внутреннего диаметра экрана и диаметра внутренней жилы) и на шкале "Е" (величины диэлектрической проницаемости внутренней изоляции кабеля). Точка пересечения проведенной прямой со шкалой "R" номограммы соответствует искомой величиной волнового сопротивления определяется кабеля.


8. Вспомогательные элементы коаксиального тракта

  • Коаксиальные разъемы - для подключения кабелей к устройствам или их сочленения между собой, иногда кабели выпускаются из производства с установленными разъемами.
  • Коаксиальные переходы - для сочленения между собой кабелей с нечетными друг другу разъемами.
  • Коаксиальные тройники, направленные ответвители и циркуляторы - для разветвлений и ответвлений в кабельных сетях.
  • Коаксиальные трансформаторы - для согласования по волновому сопротивлению при соединении кабеля с устройством или кабелей между собой.
  • Конечные и проходные коаксиальные нагрузки, как правило, согласованы - для установления нужных режимов волны в кабеле.
  • Коаксиальные аттенюаторы - для ослабления уровня сигнала в кабеле до необходимого значения.
  • Ферритовые вентили - для поглощения обратной волны в кабеле.
  • Грозоразрядников на базе металлических изоляторов или газоразрядных устройств - для защиты кабеля и аппаратуры от атмосферных разрядов.
  • Коаксиальные переключатели, реле и электронные коммутирующие коаксиальные устройства - для коммутации коаксиальных линий.
  • Коаксиально-волноводные и коаксиально-полоса переходы, симметрирующим устройства - для стыковки коаксиальных линий с волноводными, полоса и симметричными двухпроводными.
  • Проходные и конечные детекторные головки - для контроля высокочастотного сигнала в кабеле по его огибающей.

9. Характеристики

Основными параметрами коаксиального кабеля являются: волновое сопротивление, коэффициент стоячей волны (КСВ), потери в кабеле, электрическая прочность и устойчивость к внешним воздействиям.

КСВ характеризует степень согласования линии передачи высокочастотной энергии (коаксиального кабеля) с нагрузкой. Идеальный случай, когда сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению кабеля. (Фактически КСВ всегда больше 1).

Электрическая прочность коаксиального кабеля ограничивается допустимым током, проходящим через центральный проводник. Для радиостанций с мощностью передающего устройства 25 Вт допускается использовать кабели с диаметром центрального проводника не менее 1 мм.

В процессе эксплуатации коаксиальный кабель прежде подвергается воздействию влаги и со временем может значительно ухудшить свои характеристики. Устойчивыми в этом отношении полужесткие кабели, сплошная внешняя оболочка которых мало подвержена коррозии и обеспечивает абсолютную герметичность.