Коаксиальный кабель и фидерный

Что такое коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель - это радиочастотный проводник с центральной жилой и экраном, расположенными на одной оси и разделенными диэлектриком, что обеспечивает передачу сигнала с минимальными потерями и защитой от помех. В системах усиления сотовой связи используется кабель с волновым сопротивлением 50 Ом.

Конструкция коаксиального кабеля

Типичный коаксиальный кабель состоит из четырех основных слоев :

1. Внутренний проводник - изготавливается из меди или медного сплава. Может быть монолитным (для лучшей проводимости) или многопроволочным (для повышения гибкости). В кабелях малых диаметров (до 1/2") часто используется омедненный алюминий для снижения веса и стоимости.

2. Диэлектрик - изоляционный слой, окружающий центральный проводник. Выполняется из материалов с низкими диэлектрическими потерями: полиэтилена (PE), вспененного полиэтилена (Foam PE), фторопласта (PTFE) и других. Диэлектрик обеспечивает строгое постоянство расстояния между центральным проводником и экраном, что критически важно для стабильности параметров.

3. Внешний проводник (экран) - выполняет роль обратного провода и электромагнитного экрана. Может представлять собой оплетку из медных или луженых медных проволок, металлическую фольгу (часто алюминиевую), гофрированную трубку или комбинацию этих элементов. Двойной экран (фольга + оплетка) обеспечивает значительно лучшую защиту от помех .

4. Внешняя оболочка - защитный слой из ПВХ, полиэтилена или других полимеров, устойчивых к ультрафиолету, влаге и механическим воздействиям.

Основные электрические параметры

Волновое сопротивление

Это важнейший параметр коаксиального кабеля, который должен быть согласован с импедансом источника и нагрузки для предотвращения отражений сигнала. Волновое сопротивление определяется соотношением диаметров внутреннего проводника и экрана, а также диэлектрической проницаемостью изолятора. В промышленности сложились два основных стандарта:

• 50 Ом - универсальный стандарт для радиочастотной техники, измерительного оборудования, профессиональной связи и Ethernet (RG-58, RG-8).

• 75 Ом - стандарт для телевизионного и видеосигнала (антенные кабели, кабельное телевидение, CCTV). Выбор 75 Ом обусловлен оптимальным соотношением потерь в кабеле для этих применений.

Затухание

Затухание характеризует потери мощности сигнала при прохождении по кабелю и выражается в децибелах на единицу длины (дБ/м или дБ/100 м). Этот параметр растет с увеличением частоты сигнала и длины кабеля. Например, для кабеля RG-58 затухание на частоте 10 МГц составляет около 1,7 дБ на 100 метров, а на частоте 400 МГц возрастает до 11,5 дБ/100 м. На затухание влияют диаметр кабеля (чем толще, тем потери меньше), материал проводников и тип диэлектрика.

Другие параметры

• Скорость распространения - отношение скорости распространения сигнала в кабеле к скорости света в вакууме. Зависит от типа диэлектрика и составляет от 0,66c до 0,85c.

• Емкость и погонное сопротивление - важны для расчета линий передачи и цепей согласования.

• Эффективность экранирования - способность внешнего проводника подавлять помехи. Измеряется в децибелах; современные кабели с двойным и тройным экранированием обеспечивают высочайшую защиту.

Классификация и типы коаксиальных кабелей

По механической гибкости

1. Полужесткие кабели (Semi-Rigid) - имеют внешний проводник в виде цельнотянутой медной трубки. Обладают минимальными потерями и идеальным экранированием, но не гнутся после формовки. Используются внутри приборов СВЧ.

2. Гибкие кабели с плетеным экраном (Braided Flexible) - наиболее распространенная категория (RG-типы). Удобны в монтаже, но имеют несколько худшие характеристики по сравнению с полужесткими.

3. Высокопроизводительные гибкие кабели - современные разработки, сохраняющие гибкость, но работающие до 67 ГГц с высокой стабильностью параметров.

4. Кабели с пропиткой (Tin-Soaked), например HandFlex - гибридное решение, сочетающее формоустойчивость полужестких кабелей с возможностью ручной гибки без потери характеристик до 40 ГГц.

Области применения

Несмотря на развитие волоконно-оптических линий связи и витых пар, коаксиальные кабели сохраняют прочные позиции в ряде областей:

1. Телевидение и видеонаблюдение (CATV, CCTV) — основная среда для распределения телевизионного сигнала (кабельное ТВ, эфирные антенны). Гибридные сети (HFC) используют оптику для магистралей и коаксиал для соединения с абонентом.

2. Радиосвязь и телекоммуникации - соединение передатчиков с антеннами на базовых станциях сотовой связи, в радиорелейной связи, авиационной и морской технике.

3. Высокочастотная измерительная техника - создание измерительных трактов в лабораториях и производстве (векторные анализаторы цепей, генераторы сигналов).

4. Промышленная электроника - передача сигналов датчиков, управление оборудованием в условиях высоких электромагнитных помех.

5. Бортовая аппаратура - аэрокосмическая и оборонная промышленность, где требуется высокая надежность и помехозащищенность.

Преимущества коаксиальных кабелей

• Высокая помехозащищенность благодаря экранированию.

• Возможность передачи широкополосных сигналов (до десятков ГГц).

• Относительно большие расстояния передачи без повторителей (до километра и более).

• Меньшая по сравнению с оптикой стоимость и простота оконечивания.