Оборудование и решения для операторов КТВ и IPTV
  +7(812)600-25-77
  +7(495)668-30-55
  +7(343)318-26-70
Обратный звонок

Еще 10 - 15 лет назад среди многочисленного разнообразия кабельной продукции именно коаксиальный кабель был наиболее востребованным во всех отраслях народного хозяйства. Это обусловливали его дешевизна, долговечность, простота монтажа и минимальное электромагнитное излучение.

 

Конструктивные особенности и технико-эксплуатационные характеристики

Коаксиальный кабель (англ. coaxial) разновидность многослойного электрического кабеля круглого сечения, который состоит из центральной металлической жилы (англ. core), поочередно покрытой демпфирующей изоляцией, экранирующей оплеткой (англ. shield) и внешней оболочкой. Он широко применяется для обустройства фидерных линий, каналов связи и телерадиолокационных коммуникаций.

 

Немного из истории создания

Простейшая конструкция коаксиального кабеля запатентована в 1880 году Оливером Хевисайдом английский математиком и инженером. В основу изобретения также легли монументальные труды и эксперименты другого британского физика Уильяма Томсона, который в 50-е годы XIX века посвятил себя разработке основ термоэлектричества, изучению принципов рассеивания энергии и решению вопроса трансатлантической телеграфии.

27.03.1884 компания Siemens & Halske получает собственный патент на коаксиальный кабель в Германии и уже через 10 лет Никола Тесла нотариально фиксирует собственные права на разработку проводника для синусоидального тока. Несмотря на то, что за счет соосного расположения проводника и экранирующего фона первые модификации значительно минимизировали затухание сигналов, в начале XX века они уже не могли обеспечить требуемый уровень качества связи и крупные компании вкладывали большие инвестиции в научные разработки. Современный вид коаксиальный кабель приобрел в 1929 году благодаря ряду усовершенствований, которые предложили и зарегистрировали в патенте сотрудники AT&T Telephone Labaratoies Герман Эффель и Ллойд Эспеншид.

 

Устройство и принцип работы коаксиального кабеля

С того момента коаксиальная конструкция кабеля, ставшая основой для электротехники и современных видов коммуникационных и информационных технологий, претерпела лишь частичные изменения, коснувшиеся в основном замены материалов и изменения количества и конфигурации экранирующих слоев. Современный коаксиальный кабель состоит из:

  • центрального проводника. Он может быть цельным, многожильным, трубчатым, прямолинейным или спиралевидным. Для его изготовления применяются чистые Al и Cu, их сплавы и омедненные стали, имеющие высокую удельную проводимость;
  • внутренней изоляции. Она выполняет функцию диэлектрика и каркасной базой для наложения экранирующего щита. Между физическими свойствами и параметрами толщины изоляционного слоя коаксиального кабеля, интенсивностью рассеивания сигнала и качеством его передачи устанавливается четкая взаимосвязь, обусловленная скоростью распространения электромагнитных колебаний:

где  с скорость света,

   относительная диэлектрическая проницаемость изоляции.

 

Поэтому изоляцию изготавливают либо монолитной из фторопласта и полиэтилена или по принципу полувоздушного диэлектрического заполнения. В последнем случае применяют шайбы или кордельно-трубчатый повив;

  • внешнего экрана, который выполняет функцию второго (обратного) проводника, защищает центральную жилу от внешних помех и минимизирует рассеивание сигнала. Его конструкция может быть выполнена фольгированной, в виде круговой оплетки или комбинированной. Наилучшее экранирование сигнала обеспечивают медные и алюминиевые сплавы, для оптимизации помехоустойчивости иногда используется дополнительный экран;
  • наружной оболочки. Она выполняет физическую и диэлектрическую защиту и изготавливается из марок поливинилхлорида или полиэтилена, стойких к воздействию критически высоких и низких температур, влаги, активного УФ-излучения и слабоагрессивных химических веществ.

При подаче электрического сигнала вокруг центрального проводника коаксиального кабеля возникает электромагнитное поле. Наличие экранирующего слоя позволяет сконцентрировать его и практически полностью исключить потери сигнала. Но ключевое отличие от других экранированных аналогов заключается в создании более однородного электромагнитного поля. В коаксиальном кабеле линии силового постоянного электрического поля равномерно распределяются от центра к экрану по линиям радиуса, а силовые магнитные линии имеют вид концентрических окружностей, центр которых совпадает с осью проводника. Это обуславливает постоянное взаимно перпендикулярное расположение векторов электрического и магнитного полей в любой точке поперечного сечения.

Если передается сигнал переменного напряжения, то эти величины изменяются во времени по синусоидальному закону в разные моменты времени E и H будут принимать значение от 0 до max амплитуды и при переходе через ноль они меняют направление. В разных точках линии направления и величина векторов электромагнитного поля соответствуют определенному фиксированному моменту. Через период колебаний T их характер повторяется в любой точке сечения и длины коаксиального кабеля.

 

Виды коаксиального кабеля

Все коаксиальные кабели разделены на две большие группы: толстые и тонкие.

К первой группе относятся изделия с наружным диаметром до 12,5 мм и с центральным проводником диаметром менее 2,17 мм. Они обеспечивают скорость передачи сигналов до 50 Мбит/с, но из-за дороговизны и трудностей при монтаже их применение несколько ограничено.

Вторая группа более доступная по цене и удобная в работе, так как диаметр внешнего сечения и внутреннего проводника кабеля соответственно не превышает 6 и 0.9 мм. Тонкие коаксиалы обеспечивают скорость передачи данных не более 10 Мбит/с и имеют повышенные показатели затухания сигнала, что ограничивает их использование на расстояниях более 185 м.

 

Маркировка и классификация

Российские и международные стандарты предполагают различные критерии классификации и правила маркировки коаксиальных кабелей. Так, отечественные продукты маркируются «РК» (радиочастотный кабель) c сопротивлением импеданса 50/75/100/150/200 Ом, а импортные аналоги RG (англ. Radio Guide) 50/52/75/93 Ом. Но в результате интеграции технологий специалисты стали компилировать принципы классификации и стандартизации.

В РФ действует ГОСТ 11326.0-78, согласно которому коаксиальный кабель маркируется буквами как радиочастотный и 3 цифрами, чей порядок соответственно обозначает:

  • сопротивление импеданса;
  • номинальный диаметр диэлектрика;
  • группу изоляционного материла, класс теплостойкости кабеля и номер разработки.

Отдельные марки, предназначенные для особых условий, разрешено дополнительно маркировать буквами. Например, литера «С» в конце аббревиатуры будет означать, что коаксиальный кабель характеризуется повышенной стабильностью параметров.

Международная практика предполагает несколько иную классификацию:

  • RG-56/U марка с двойной оплеткой и очень гибким резиновым диэлектриком;
  • RG-58 кабель, использующийся в электронике, телерадиотрансляции и локации (U цельный проводник, A/U плетеный многожильный, C/U - военная модификация);
  • RG-59/U (A/U) и RG-6/U аналоги ТВ кабеля РК-75-х-х. Наиболее распространенная марка для обустройства кабельного, спутникового и цифрового телевидения;
  • RG-60/U кабель 50 Ом для обеспечения высокоскоростного интернета и передачи TV сигнала прецизионного качества;
  • RG-62/U (A/U) марки, используемые для ARCNET, обеспечения автомобильной радиосвязи и электроники;
  • RG-8X более тонкая версия RG-8/U и RG-6 с двойным экраном;
  • RG-8/U и RG-11/U аналоги толстого Ethernet c низкими потерями, подходящие для траншейного расположения.

В маркировке коаксиальных кабелей по международному принципу также может быть указано буквенное обозначение диэлектрика:

  • FPE вспененный полиэтилен;
  • PE твердый полиэтилен;
  • PF вспененный полиэтилентерефталат;
  • PTFE политетрафторэтилен;
  • ASP космический полиэтилен.

 

Область применения коаксиального кабеля

Коаксиальные линии используются во всех отраслях: от авиакосмического сектора и военной радиолокации до сельского хозяйства и быта. Их используют в качестве фидеров TV антенн и для:

  • военных сонаров и локаторов;
  • коммуникаций связи, телевидения, радиовещания;
  • систем сигнализации, видеонаблюдения, автоматизированного контроля.

Жесткие модификации используются как колебательные контуры в устройствах МВ и ДМВ диапазона и для согласования сопротивлений. Ряд коаксиальных кабелей применяется для задержки распространения электромагнитных волн, трансформации переменного по длине волнового сопротивления и передачи низкочастотного диапазона. 

 

Критерии выбора

Основными параметрами коаксиальных кабелей являются: Zв  волновое сопротивление, C0  погонная емкость и постоянная затухания. В длинных линиях, кроме падающей волны, распространяемой от источника, часто проявляется и отражающая. Последняя возникает, когда кабель неправильно нагружен на волновое сопротивление и нагрузка потребляет лишь часть энергии. Не потреблённые волновые колебания отражаются в кабель в обратном направлении. Такая ситуация обуславливает предельно точный расчет волнового сопротивления и жесткий подбор коаксиального кабеля по импедансу.

Исходя из конкретных условия монтажа и эксплуатации, назначения и цели применения кроме электротехнических характеристик следует правильно подбирать и механические параметры кабеля: гибкость, долговечность и физическая прочность.

 

Выбор проводника

Для коаксиальных кабелей, к которым предъявляются повышенные требования к гибкости, рекомендуется выбирать марки с витым проводником, для случаев, когда важен минимальный процент потерь со сплошным. Для условий, регламентирующих повышенную прочность кабеля на растяжение, внутренний проводник изготавливается из стали с покрытием из электролитической меди.

 

Выбор диэлектрика

Сплошная изоляция характеризуется повышенной механической прочностью, но имеет больший процент потерь, чем коаксиальный кабель с воздушным диэлектриком. Для случаев, когда необходимо иметь высокое волновое сопротивление, рекомендуется отдавать предпочтение маркам с воздушно-полиэтиленовой изоляцией. При одинаковых параметрах сечения, коаксиальный кабель с комбинированной изоляцией по сравнению с аналогами со сплошной изоляцией характеризуется большим волновым сопротивлением и меньшей:

  • результирующей диэлектрической проницаемостью;
  • механической прочностью;
  • погонной емкостью;
  • потерей сигнала.

 

Особенности установки

Каждый конец коаксиального кабеля обычно заканчивается коннекторным разъемом. С учетом того, что в результате деформации проводника и экранирующей оплетки может измениться волновое сопротивление и увеличатся помехи, разделку кабельных концов выполняют очень аккуратно и с применением коаксиальных соединителей, имеющих аналогичные параметры импеданса. Для упреждения скин-эффекта коннекторы гальванически покрывают слоем металлов с повышенной проводимостью.

В зависимости от типа и назначения кабеля применяют:

 

BNC-коннекторы

Наиболее дешевые соединители типа байонет. Обеспечивают потери в пределах до 0,3 дБ и могут монтироваться на линии с импедансом 50 и 75 Ом. Они бывают:

  • Типовые припаивающиеся или обжимающиеся;
  • F RF-разъемы с резьбовым креплением;
  • T коннекторы, соединяющие сетевую компьютерную плату и коаксиальный кабель;
  • I и баррел используются для соединения/удлинения отрезков;
  • Терминатор устанавливается в конце каждой линии коаксиальной архитектуры с топологией «шина» для поглощения отражающей волны.

 

TNC-коннекторы

Их конструктив аналогичен BNC-F и рассчитан на волновое сопротивление 50 Ом и частотный диапазон до 11 ГГц. Характеризуется надежностью и эффективностью работы на сверхвысоких частотах.

 

FME-разъемы

Модификация кабельных соединителей для оснащения сотовых терминалов, радиоусилителей и другого оборудования с мобильными антеннами. Обеспечивает свободное вращение кабеля и предназначается для эксплуатации на установках с импедансом 50 Ом и частотой от 0 до 2 ГГц.

Наверх
Создание Интернет-магазина Tvbs.ru - PHPShop. Все права защищены © 2004-2019.