Коаксиальный кабель

«Коаксиал» перенаправляется сюда. Чтобы узнать об уговорах, см. «Убеждение» .

RG-59 Гибкий коаксиальный кабель в составе:

1. Внешняя пластиковая оболочка
2. Плетеный медный щит
3. Внутренний диэлектрический изолятор
4. Медный сердечник

Коаксиальный кабель , или коаксиал (произносится / ˈ k oʊ . æ k s / ), представляет собой тип электрического кабеля, состоящего из внутреннего проводника, окруженного концентрическим проводящим экраном , причем два из них разделены диэлектриком ( изоляционный материал ); многие коаксиальные кабели также имеют защитную внешнюю оболочку или оболочку. Термин «коаксиальный» относится к внутреннему проводнику и внешнему экрану, имеющим общую геометрическую ось.

Коаксиальный кабель — это тип линии передачи , используемый для передачи высокочастотных электрических сигналов с низкими потерями. Он используется в таких приложениях, как телефонные магистральные линии , кабели широкополосной сети Интернет, высокоскоростные компьютерные шины данных , сигналы кабельного телевидения , а также подключение радиопередатчиков и приемников к их антеннам . Он отличается от других экранированных кабелей тем, что размеры кабеля и разъемов контролируются, чтобы обеспечить точное и постоянное расстояние между проводниками, необходимое для эффективного функционирования в качестве линии передачи.

В своем британском патенте 1880 года Оливер Хевисайд показал, как коаксиальный кабель может устранить помехи сигналов между параллельными кабелями.

Коаксиальный кабель использовался в первой (1858 г.) и последующих трансатлантических кабельных прокладках, но его теория не была описана до 1880 г. английским физиком, инженером и математиком Оливером Хевисайдом , который в том же году запатентовал конструкцию (британский патент № 1407).

Приложения

Коаксиальный кабель используется в качестве линии передачи радиочастотных сигналов. Его приложения включают линии связи, соединяющие радиопередатчики и приемники с их антеннами, соединения с компьютерными сетями (например, Ethernet ), цифровое аудио ( S/PDIF ) и распространение сигналов кабельного телевидения . Одним из преимуществ коаксиальной линии радиопередачи перед другими типами является то, что в идеальном коаксиальном кабеле электромагнитное поле , несущее сигнал, существует только в пространстве между внутренним и внешним проводниками . Это позволяет прокладывать коаксиальные кабели рядом с металлическими объектами, такими как желоба, без потерь мощности, которые возникают в других типах линий электропередачи. Коаксиальный кабель также обеспечивает защиту сигнала от внешних электромагнитных помех .

Описание

Разрез коаксиального кабеля (не в масштабе)

Коаксиальный кабель передает электрические сигналы с помощью внутреннего проводника (обычно сплошного медного, многожильного медного или стального провода с медным покрытием), окруженного изолирующим слоем и окруженного экраном, обычно от одного до четырех слоев плетеной металлической оплетки и металлической ленты. Кабель защищен внешней изолирующей оболочкой. Обычно внешняя часть экрана находится под потенциалом земли, а к центральному проводнику прикладывается напряжение, несущее сигнал. При использовании дифференциальной передачи сигналов коаксиальный кабель обеспечивает преимущество равных двухтактных токов во внутреннем проводнике и внутри внешнего проводника, которые ограничивают электрические и магнитные поля сигнала диэлектриком с небольшой утечкой за пределы экрана. Кроме того, электрические и магнитные поля вне кабеля в значительной степени не мешают сигналам внутри кабеля, если на приемном конце линии отфильтровываются неравные токи. Это свойство делает коаксиальный кабель хорошим выбором как для передачи слабых сигналов, которые не выдерживают помех от окружающей среды, так и для более сильных электрических сигналов, которые не должны излучаться или проникать в соседние конструкции или цепи. Кабели большего диаметра и кабели с несколькими экранами имеют меньшую утечку.

Обычно коаксиальный кабель применяется для распределения видео и кабельного телевидения , радиочастотной и микроволновой передачи, а также для подключения данных компьютеров и приборов.

Характеристическое сопротивление кабеля ( Z ₀ ) определяется диэлектрической проницаемостью внутреннего изолятора и радиусами внутреннего и внешнего проводников. В радиочастотных системах, где длина кабеля сравнима с длиной волны передаваемых сигналов, однородное характеристическое сопротивление кабеля важно для минимизации потерь. Импедансы источника и нагрузки выбираются так, чтобы они соответствовали импедансу кабеля, чтобы обеспечить максимальную передачу мощности и минимальный коэффициент стоячей волны . Другие важные свойства коаксиального кабеля включают затухание в зависимости от частоты, способность выдерживать напряжение и качество экрана.

Строительство

Выбор конструкции коаксиального кабеля влияет на физический размер, частотные характеристики, затухание, мощность, гибкость, прочность и стоимость. Внутренний проводник может быть одножильный или многожильный; многожильный более гибкий. Для улучшения характеристик на высоких частотах внутренний проводник может быть посеребрен. Стальная проволока с медным покрытием часто используется в качестве внутреннего проводника кабеля, используемого в индустрии кабельного телевидения.

Изолятор, окружающий внутренний проводник, может быть твердым пластиком, пенопластом или воздушным с прокладками, поддерживающими внутренний провод. Свойства диэлектрического изолятора определяют некоторые электрические свойства кабеля. Распространенным выбором является изолятор из твердого полиэтилена (PE), используемый в кабелях с меньшими потерями. Твердый тефлон (ПТФЭ) также используется в качестве изолятора и исключительно в кабелях, рассчитанных на пленум . В некоторых коаксиальных линиях используется воздух (или какой-либо другой газ) и имеются прокладки, предотвращающие касание внутреннего проводника с экраном.

Во многих обычных коаксиальных кабелях используется плетеная медная проволока, образующая экран. Это позволяет кабелю быть гибким, но это также означает, что в слое экрана имеются зазоры, а внутренний размер экрана немного меняется, поскольку оплетка не может быть плоской. Иногда тесьму посеребряют. Для улучшения характеристик экрана некоторые кабели имеют двухслойный экран. Экран может состоять всего из двух оплеток, но сейчас чаще используется тонкий экран из фольги, покрытый проволочной оплеткой. Некоторые кабели могут иметь более двух слоев экрана, например, «четырехэкранный», в котором используются четыре чередующихся слоя фольги и оплетки. Другие конструкции щитов жертвуют гибкостью ради лучшей производительности; некоторые щиты представляют собой цельную металлическую трубку. Эти кабели нельзя резко сгибать, так как экран перегнется, что приведет к потерям в кабеле. При использовании экрана из фольги небольшой провод, встроенный в фольгу, облегчает пайку вывода экрана.

Для передачи радиочастот высокой мощности до примерно 1 ГГц доступен коаксиальный кабель с цельным медным внешним проводником размером от 0,25 дюйма и выше. Внешний проводник имеет гофрированную форму, напоминающую сильфон, для обеспечения гибкости, а внутренний проводник удерживается на месте пластиковой спиралью, напоминающей воздушный диэлектрик. Одна из торговых марок такого кабеля — Heliax .

Коаксиальные кабели требуют внутренней структуры из изолирующего (диэлектрического) материала для сохранения расстояния между центральным проводником и экраном. Диэлектрические политетрафторэтилен потери возрастают в следующем порядке: идеальный диэлектрик (без потерь), вакуум, воздух, ( ПТФЭ), пенополиэтилен и твердый полиэтилен. Неоднородный диэлектрик необходимо компенсировать некруглым проводником, чтобы избежать перегрева тока.

Хотя многие кабели имеют твердый диэлектрик, многие другие имеют диэлектрик из пенопласта, который содержит как можно больше воздуха или другого газа, чтобы уменьшить потери за счет использования центрального проводника большего диаметра. Коаксиальный кабель из пеноматериала будет иметь затухание примерно на 15% меньше, но некоторые типы диэлектриков из пеноматериала могут поглощать влагу, особенно на многочисленных поверхностях, во влажной среде, что значительно увеличивает потери. Опоры в форме звезд или спиц еще лучше, но они дороже и очень чувствительны к проникновению влаги. Еще дороже были коаксиальные кабели с воздушным разнесением, которые использовались для междугородной связи в середине 20 века. Центральный проводник подвешивался на полиэтиленовых дисках через каждые несколько сантиметров. В некоторых коаксиальных кабелях с низкими потерями, таких как тип RG-62, внутренний проводник поддерживается спиральной жилой из полиэтилена, так что между большей частью проводника и внутренней частью оболочки существует воздушное пространство. Более низкая диэлектрическая проницаемость воздуха позволяет использовать больший внутренний диаметр при том же импедансе и больший внешний диаметр при той же частоте среза, что снижает омические потери . Внутренние проводники иногда покрываются серебром, чтобы сгладить поверхность и уменьшить потери из-за скин-эффекта . Шероховатая поверхность удлиняет путь тока и концентрирует ток на пиках, тем самым увеличивая омические потери.

Изоляционная оболочка может быть изготовлена ​​из многих материалов. Распространенным выбором является ПВХ , но в некоторых случаях могут потребоваться огнестойкие материалы. При использовании на открытом воздухе может потребоваться, чтобы куртка устойчива к ультрафиолетовому излучению , окислению , повреждению грызунами или прямому захоронению . В затопленных коаксиальных кабелях используется водоблокирующий гель для защиты кабеля от проникновения воды через небольшие порезы в оболочке. Для внутренних соединений шасси изолирующую оболочку можно не использовать.

Распространение сигнала

Двухпроводные линии передачи обладают тем свойством, что электромагнитная волна, распространяющаяся по линии, распространяется в пространство, окружающее параллельные провода. Эти линии имеют низкие потери, но также имеют нежелательные характеристики. Их нельзя согнуть, сильно скрутить или придать им другую форму без изменения их характеристического импеданса , вызывающего отражение сигнала обратно к источнику. Их также нельзя закапывать, прокладывать или прикреплять к чему-либо проводящему , поскольку расширенные поля будут индуцировать токи в близлежащих проводниках, вызывая нежелательное излучение и расстройку линии. Опорные изоляторы используются для того, чтобы держать их вдали от параллельных металлических поверхностей. Коаксиальные линии в значительной степени решают эту проблему, ограничивая практически всю электромагнитную волну внутри кабеля. Таким образом, коаксиальные линии можно сгибать и умеренно скручивать без негативных последствий, и их можно привязывать к проводящим опорам, не вызывая в них нежелательных токов, при условии, что предусмотрены меры для обеспечения двухтактных токов дифференциальной сигнализации в кабеле.

В радиочастотных приложениях до нескольких гигагерц волна распространяется в основном в поперечной электромагнитной (ПЭМ) моде , что означает, что электрическое и магнитное поля перпендикулярны направлению распространения. Однако выше определенной частоты среза поперечные электрические (TE) или поперечные магнитные (TM) моды также могут распространяться, как это происходит в полом волноводе . Обычно нежелательно передавать сигналы выше частоты среза, поскольку это может привести к нескольких мод с разными фазовыми скоростями распространению , мешая друг другу. Внешний диаметр примерно обратно пропорционален частоте среза . Также существует распространяющаяся мода поверхностных волн, которая затрагивает только центральный проводник , но эффективно подавляется в коаксиальном кабеле обычной геометрии и общего импеданса. Линии электрического поля для этой моды ТМ имеют продольную составляющую и требуют длины линии в полволны или больше.

Коаксиальный кабель можно рассматривать как разновидность волновода . В режиме TEM мощность передается через радиальное электрическое поле и окружное магнитное поле. Это доминирующий режим от нулевой частоты (постоянный ток) до верхнего предела, определяемого электрическими размерами кабеля.

Разъемы

Основная статья: РЧ-разъем

Разъем типа F, используемый с обычным кабелем RG-6.

«папа» N-типа Разъем

Коаксиальные разъемы предназначены для сохранения коаксиальной формы во всем соединении и имеют тот же импеданс, что и подключенный кабель. Разъемы обычно покрываются металлами с высокой проводимостью, такими как серебро или устойчивое к потускнению золото. Из-за скин-эффекта радиочастотный сигнал передается по покрытию только на более высоких частотах и ​​не проникает в корпус разъема. Однако серебро быстро тускнеет, а сульфид серебра имеет плохую проводимость, что ухудшает характеристики разъема, что делает серебро плохим выбором для этого применения. образующийся

Важные параметры

Коаксиальный кабель представляет собой особый вид линии передачи , поэтому модели схем, разработанные для линий передачи общего назначения, подходят. См. уравнение Телеграфера .

Схематическое изображение элементарных компонентов линии электропередачи.

Схематическое изображение коаксиальной линии передачи с указанием характеристического сопротивления. $Z_{0}$

Физические параметры

В следующем разделе используются следующие символы:

• Длина кабеля, $\ \ell ~.$
• Внешний диаметр внутреннего проводника, $\ d~.$
• Внутренний диаметр щита, $\ D~.$
• Диэлектрическая проницаемость изолятора, $\ \epsilon ~.$ Диэлектрическую проницаемость часто называют относительной диэлектрической проницаемостью. $\ \epsilon _{\mathsf {r}}\$ относится к диэлектрической проницаемости свободного пространства $\ \epsilon _{\mathsf {o}}\ :$ $\ \epsilon =\epsilon _{\mathsf {r}}\ \epsilon _{\mathsf {o}}~.$ Когда изолятор представляет собой смесь различных диэлектрических материалов (например, пенополиэтилен представляет собой смесь полиэтилена и воздуха), то термин эффективная диэлектрическая проницаемость $\ \epsilon _{\mathsf {eff}}\$ часто используется.
• Магнитная проницаемость изолятора, $\ \mu ~.$ Проницаемость часто называют относительной проницаемостью. $\ \mu _{\mathsf {r}}\$ говорится о проницаемости свободного пространства $\ \mu _{\mathsf {o}}\ :$ $\ \mu =\mu _{\mathsf {r}}\ \mu _{\mathsf {o}}~.$ Относительная проницаемость почти всегда будет равна 1 .

Основные электрические параметры

• Шунтирующая емкость на единицу длины, в фарадах на метр.

$C={\frac {2\pi \epsilon }{\ \ln \left({\frac {\ D\ }{d}}\right)\ }}={\frac {2\pi \epsilon _{\mathsf {o}}\epsilon _{\mathsf {r}}}{\ \ln \left({\frac {\ D\ }{d}}\right)\ }}$

• Последовательная индуктивность на единицу длины, генри на метр, если считать, что центральный проводник представляет собой тонкий полый цилиндр (из-за скин-эффекта ).

$L={\frac {\mu }{\ 2\pi \ }}\ \ln \left({\frac {\ D\ }{d}}\right)={\frac {\ \mu _{\mathsf {o}}\mu _{\mathsf {r}}\ }{2\pi }}\ \ln \left({\frac {\ D\ }{d}}\right)$

• Последовательное сопротивление на единицу длины, в Омах на метр. Сопротивление на единицу длины — это просто сопротивление внутреннего проводника и экрана на низких частотах. На более высоких частотах скин-эффект увеличивает эффективное сопротивление, ограничивая проводимость тонким слоем каждого проводника.
• Шунтовая проводимость на единицу длины, в сименсах на метр. Шунтирующая проводимость обычно очень мала, поскольку используются изоляторы с хорошими диэлектрическими свойствами (очень низкий тангенс угла потерь ). На высоких частотах диэлектрик может иметь значительные резистивные потери.

Производные электрические параметры

• Характеристическое сопротивление в Омах (Ом). Комплексное сопротивление Z _o линии передачи бесконечной длины равно:

$Z_{\mathsf {o}}={\sqrt {{\frac {R+sL\ }{G+sC\ }}\ }}$

Где R — сопротивление на единицу длины, L — индуктивность на единицу длины, G — проводимость на единицу длины диэлектрика, C — емкость на единицу длины, а s = jω = j 2 πf — частота. Размеры «на единицу длины» сокращаются в формуле импеданса.

При постоянном токе два реактивных члена равны нулю, поэтому импеданс имеет действительное значение и чрезвычайно высок. Это похоже на

$Z_{\mathsf {DC}}={\sqrt {{\frac {\ R\ }{G}}\ }}~.$

С увеличением частоты вступают в силу реактивные составляющие, и сопротивление линии становится комплексным. На очень низких частотах (аудиодиапазон, представляющий интерес для телефонных систем) G обычно намного меньше, чем sC , поэтому импеданс на низких частотах равен

$Z_{\mathsf {LowFreq}}\approx {\sqrt {{\frac {R}{\ sC\ }}\ }}\ ,$

который имеет значение фазы -45 градусов.

На более высоких частотах реактивные члены обычно доминируют над R и G , и импеданс кабеля снова становится действительным. Это значение равно Z _o , характеристическому сопротивлению кабеля:

$Z_{\mathsf {o}}={\sqrt {{\frac {sL}{\ sC\ }}\ }}={\sqrt {{\frac {L}{\ C\ }}\ }}~.$

Если предположить, что диэлектрические свойства материала внутри кабеля существенно не изменяются в рабочем диапазоне кабеля, характеристическое сопротивление не зависит от частоты, если оно превышает примерно в пять раз частоту среза экрана . Для типичных коаксиальных кабелей частота среза экрана составляет от 600 Гц (для RG-6A) до 2000 Гц (для RG-58C).

Параметры L и C определяются из соотношения внутреннего ( d ) и внешнего ( D ) диаметров и диэлектрической проницаемости ( ε ). Характеристическое сопротивление определяется выражением

$Z_{\mathsf {o}}={\frac {1}{\ 2\pi \ }}{\sqrt {{\frac {\mu }{\ \epsilon \ }}\ }}\ \ln \left({\frac {D}{\ d\ }}\right)\approx {\frac {\ 59.96\ {\mathsf {\Omega }}\ }{\sqrt {\epsilon _{\mathsf {r}}\ }}}\ln \left({\frac {D}{\ d\ }}\right)\approx {\frac {\ 138\ {\mathsf {\Omega }}\ }{\sqrt {\epsilon _{\mathsf {r}}\ }}}\log _{10}\left({\frac {D}{\ d\ }}\right)~.$

• Затухание (потери) на единицу длины, в децибелах на метр. Это зависит от потерь в диэлектрическом материале, заполняющем кабель, а также резистивных потерь в центральном проводнике и внешнем экране. Эти потери зависят от частоты, причем потери становятся выше с увеличением частоты. Потери на скин-эффекте в проводниках можно уменьшить за счет увеличения диаметра кабеля. Кабель с двойным диаметром будет иметь вдвое меньшее сопротивление скин-эффекту. Не принимая во внимание диэлектрические и другие потери, более крупный кабель вдвое уменьшит потери в дБ/метр. При проектировании системы инженеры учитывают не только потери в кабеле, но и потери в разъемах.
• Скорость распространения , в метрах в секунду. Скорость распространения зависит от диэлектрической проницаемости и проницаемости (которая обычно равна 1 ).

$v={\frac {1}{\ {\sqrt {\epsilon \mu \ }}\ }}={\frac {c}{\ {\sqrt {\epsilon _{\mathsf {r}}\mu _{\mathsf {r}}\ }}\ }}$

• Одномодовый диапазон. В коаксиальном кабеле доминирующим режимом (режимом с самой низкой частотой среза ) является режим TEM. который имеет нулевую частоту среза; он распространяется вплоть до постоянного тока. Следующим по величине пороговым значением является режим TE ₁₁ . В этом режиме имеется одна «волна» (два изменения полярности), проходящая по окружности кабеля. В хорошем приближении условием распространения моды TE ₁₁ является то, чтобы длина волны в диэлектрике не превышала среднюю длину окружности изолятора; то есть частота не менее

$f_{\mathsf {c}}\approx {\frac {1}{\ \pi \left({\frac {D+d}{2}}\right){\sqrt {\mu \epsilon \ }}}}={\frac {c}{\ \pi \left({\frac {D+d}{2}}\right){\sqrt {\mu _{\mathsf {r}}\epsilon _{\mathsf {r}}\ }}}}~.$

Следовательно, кабель является одномодовым от постоянного тока до этой частоты и на практике может использоваться до 90%. этой частоты.

• Пиковое напряжение. Пиковое напряжение задается напряжением пробоя изолятора:

$V_{\mathsf {p}}=\ E_{\mathsf {d}}\ {\frac {d}{2}}\ \ln \left({\frac {\ D\ }{d}}\right)$

где

V _p — пиковое напряжение

E _d — напряжение пробоя изолятора в вольтах на метр.

d — внутренний диаметр в метрах

D — внешний диаметр в метрах.

Рассчитанное пиковое напряжение часто снижается с помощью коэффициента безопасности.

Выбор импеданса

Наилучшее сопротивление коаксиального кабеля было экспериментально определено в Bell Laboratories в 1929 году и составило 77 Ом для низкого затухания, 60 Ом для высокого напряжения и 30 Ом для высокой мощности. Для коаксиального кабеля с воздушным диэлектриком и экраном заданного внутреннего диаметра затухание минимизируется за счет выбора диаметра внутреннего проводника, обеспечивающего характеристическое сопротивление 76,7 Ом. Если рассматривать более распространенные диэлектрики, наименьшее сопротивление вносимых потерь падает до значения от 52 до 64 Ом. Максимальная мощность достигается при сопротивлении 30 Ом.

с центральным питанием Приблизительное сопротивление, необходимое для согласования дипольной антенны в свободном пространстве (т. е. диполя без отражений от земли), составляет 73 Ом, поэтому коаксиальный кабель с сопротивлением 75 Ом обычно использовался для подключения коротковолновых антенн к приемникам. Обычно они связаны с такими низкими уровнями радиочастотной мощности, что характеристики мощности и пробоя при высоком напряжении не имеют значения по сравнению с затуханием. То же самое и с кабельным телевидением , хотя во многих установках вещательного телевидения и головных станциях кабельного телевидения используются гнутые дипольные антенны для приема эфирных сигналов сопротивлением 300 Ом, коаксиальный кабель сопротивлением 75 Ом представляет собой удобный для них симметрирующий трансформатор 4:1, а также обладает низким затуханием.

между Среднее арифметическое 30 Ом и 77 Ом составляет 53,5 Ом; составляет среднее геометрическое 48 Ом. Выбор 50 Ом в качестве компромисса между мощностью и затуханием обычно называют причиной такого числа. Сопротивление 50 Ом также работает сносно, поскольку оно примерно соответствует сопротивлению точки питания полуволнового диполя, установленного примерно на полволны выше «нормального» заземления (в идеале 73 Ом, но уменьшено для низко висящих горизонтальных проводов).

RG-62 — это коаксиальный кабель сопротивлением 93 Ом, первоначально использовавшийся в сетях мэйнфреймов в 1970-х и начале 1980-х годов (этот кабель использовался для подключения терминалов IBM 3270 к контроллерам кластера терминалов IBM 3274/3174). Позже некоторые производители оборудования локальных сетей, такие как Datapoint для ARCNET , приняли RG-62 в качестве стандарта коаксиального кабеля. Кабель имеет самую низкую емкость на единицу длины по сравнению с другими коаксиальными кабелями аналогичного размера.

Все компоненты коаксиальной системы должны иметь одинаковый импеданс, чтобы избежать внутренних отражений в соединениях между компонентами (см. Согласование импедансов ). Такие отражения могут вызвать затухание сигнала. Они создают стоячие волны, которые увеличивают потери и могут даже привести к пробою диэлектрика кабеля при передаче большой мощности. В аналоговых видео- или телевизионных системах отражения вызывают двоение изображения; Множественные отражения могут привести к тому, что за исходным сигналом последует более одного эха. Если коаксиальный кабель открыт (не подключен на конце), оконечная нагрузка имеет почти бесконечное сопротивление, что вызывает отражения. Если коаксиальный кабель закорочен, сопротивление согласования близко к нулю, что вызывает отражения противоположной полярности. Отражения будут практически устранены, если коаксиальный кабель будет иметь чистое сопротивление, равное его импедансу.

Проблемы

Утечка сигнала

Утечка сигнала представляет собой прохождение электромагнитных полей через экран кабеля и происходит в обоих направлениях. Проникновение — это прохождение внешнего сигнала в кабель, что может привести к появлению помех и нарушению передачи полезного сигнала. Выход — это прохождение сигнала, который должен оставаться внутри кабеля во внешний мир, что может привести к более слабому сигналу на конце кабеля и радиочастотным помехам для близлежащих устройств. Серьезные утечки обычно возникают из-за неправильной установки разъемов или дефектов экрана кабеля.

Например, в США утечка сигнала из систем кабельного телевидения регулируется FCC, поскольку сигналы кабельного телевидения используют те же частоты, что и авиационные и радионавигационные диапазоны. Операторы кабельного телевидения также могут контролировать свои сети на предмет утечек, чтобы предотвратить проникновение. Внешние сигналы, попадающие в кабель, могут вызвать нежелательные шумы и двоение изображения. Чрезмерный шум может заглушить сигнал, сделав его бесполезным. Внутриканальный вход можно устранить в цифровом виде путем отмены входа .

Идеальный экран должен быть идеальным проводником без отверстий, зазоров и неровностей, соединенным с идеальным заземлением. Однако гладкий сплошной экран с высокой проводимостью будет тяжелым, негибким и дорогим. Такой коаксиал используется для прямой связи с вышками коммерческого радиовещания. Более экономичные кабели должны идти на компромисс между эффективностью экрана, гибкостью и стоимостью, например, гофрированная поверхность гибкой жесткой линии, гибкая оплетка или экраны из фольги. Поскольку экраны не могут быть идеальными проводниками, ток, текущий внутри экрана, создает электромагнитное поле на внешней поверхности экрана.

Учитывайте скин-эффект . Величина переменного тока в проводнике экспоненциально затухает с расстоянием под поверхностью, при этом глубина проникновения пропорциональна квадратному корню из удельного сопротивления. Это означает, что в экране конечной толщины некоторое небольшое количество тока все равно будет течь по противоположной поверхности проводника. При идеальном проводнике (т.е. с нулевым удельным сопротивлением) весь ток будет течь по поверхности, не проникая в проводник и сквозь него. Настоящие кабели имеют экран из несовершенного, хотя обычно очень хорошего проводника, поэтому всегда должна быть некоторая утечка.

Зазоры или отверстия позволяют части электромагнитного поля проникать на другую сторону. Например, плетеные щиты имеют множество мелких зазоров. При использовании экрана из фольги (сплошного металла) зазоры меньше, но шов по всей длине кабеля все равно остается. С увеличением толщины фольга становится все более жесткой, поэтому тонкий слой фольги часто окружен слоем плетеного металла, который обеспечивает большую гибкость для данного поперечного сечения.

Утечка сигнала может быть серьезной, если имеется плохой контакт интерфейса с разъемами на обоих концах кабеля или если имеется разрыв экрана.

Чтобы значительно уменьшить утечку сигнала в кабель или из него в 1000 или даже 10 000 раз, в критических приложениях часто используются суперэкранированные кабели, например, для счетчиков нейтронного потока в ядерных реакторах .

Суперэкранированные кабели для атомной энергетики определены в IEC 96-4-1, 1990 г., однако, поскольку в строительстве атомных электростанций в Европе были большие перерывы, во многих существующих установках используются суперэкранированные кабели, соответствующие британскому стандарту AESS(TRG) 71181. на который ссылается стандарт IEC 61917.

Контуры заземления

Непрерывный ток, даже небольшой, вдоль несовершенного экрана коаксиального кабеля может вызвать видимые или слышимые помехи. В системах кабельного телевидения, распределяющих аналоговые сигналы, разница потенциалов между коаксиальной сетью и системой электрического заземления дома может вызвать видимый «жужжащий шум» на изображении. Это выглядит как широкая горизонтальная полоса искажений на изображении, которая медленно прокручивается вверх. Такие различия потенциалов можно уменьшить путем правильного подключения к общей земле в доме. См. контур заземления .

Шум

Внешние поля создают напряжение на индуктивности внешней стороны внешнего проводника между отправителем и приемником. Эффект меньше при наличии нескольких параллельных кабелей, так как при этом снижается индуктивность и, следовательно, напряжение. Поскольку внешний проводник несет опорный потенциал для сигнала на внутреннем проводнике, приемная схема измеряет неправильное напряжение.

Трансформаторный эффект

Трансформаторный . эффект иногда используется для смягчения влияния токов, наведенных в экране Внутренний и внешний проводники образуют первичную и вторичную обмотку трансформатора, причем эффект усиливается в некоторых высококачественных кабелях, имеющих внешний слой из мю-металла . Благодаря этому трансформатору 1:1 вышеупомянутое напряжение на внешнем проводнике преобразуется на внутренний проводник, так что два напряжения могут компенсироваться приемником. Многие отправители и получатели имеют средства для еще большего уменьшения утечки. Они усиливают эффект трансформатора, пропуская весь кабель через ферритовый сердечник один или несколько раз.

Синфазный ток и излучение

Синфазный ток возникает, когда блуждающие токи в экране текут в том же направлении, что и ток в центральном проводнике, вызывая излучение коаксиального кабеля. Они противоположны желаемым «двухтактным» дифференциальным сигнальным токам, где сигнальные токи на внутреннем и внешнем проводнике равны и противоположны.

Большая часть эффекта экрана в коаксиальном кабеле возникает из-за противоположных токов в центральном проводнике и экране, создающих противоположные магнитные поля, которые нейтрализуются и, следовательно, не излучают. Тот же эффект помогает лестничной линии . Однако лестничная линия чрезвычайно чувствительна к окружающим металлическим предметам, которые могут попасть в поля прежде, чем полностью исчезнут. У коаксиала этой проблемы нет, поскольку поле заключено в экран. Однако между экраном и другими подключенными объектами, такими как антенна, питаемая коаксиальным кабелем, все еще возможно образование поля. Ток, образуемый полем между антенной и экраном коаксиала, будет течь в том же направлении, что и ток в центральном проводнике, и, следовательно, не будет аннулироваться. Энергия будет излучаться из самого коаксиала, влияя на диаграмму направленности антенны. При достаточной мощности это может представлять опасность для людей, находящихся рядом с кабелем. Правильно размещенный балун правильного размера может предотвратить синфазное излучение в коаксиальном кабеле. Разделительный трансформатор или блокирующий Конденсатор можно использовать для подключения коаксиального кабеля к оборудованию, где желательно передавать радиочастотные сигналы, но блокировать постоянный ток или низкочастотную мощность.

Более высокий импеданс на звуковых частотах

Приведенная выше формула характеристического импеданса является хорошим приближением на радиочастотах , однако для частот ниже 100 кГц (например, аудио ) становится важным использовать полное уравнение телеграфиста :

$Z_{\text{o}}={\sqrt {{\frac {R+j\omega L}{G+j\omega C}}\ }}$

Применяя эту формулу к типичному коаксиальному кабелю сопротивлением 75 Ом, мы обнаруживаем, что измеренное сопротивление во всем звуковом спектре будет находиться в диапазоне от ~ 150 Ом до ~ 5 кОм, что намного выше номинального. Скорость распространения также значительно замедляется. Таким образом, мы можем ожидать, что импедансы коаксиального кабеля будут одинаковыми на радиочастотах, но переменными на звуковых частотах. Этот эффект проявился при попытке отправить простой речевой сигнал по трансатлантическому телеграфному кабелю , но с плохими результатами.

Стандарты

Большинство коаксиальных кабелей имеют характеристическое сопротивление 50, 52, 75 или 93 Ом. В радиочастотной отрасли используются стандартные названия типов коаксиальных кабелей. Благодаря телевидению RG-6 стал наиболее часто используемым коаксиальным кабелем для домашнего использования, а большинство соединений за пределами Европы осуществляется с помощью разъемов F.

использования был указан ряд стандартных типов коаксиальных кабелей Для военного в форме «RG-#» или «RG-#/U». Они датируются Второй мировой войной и были указаны в MIL-HDBK-216, опубликованном в 1962 году. Эти обозначения сейчас устарели. Обозначение RG означает Radio Guide; обозначение U означает Universal. Текущий военный стандарт — MIL-SPEC MIL-C-17. Номера MIL-C-17, такие как «M17/75-RG214», даны для военных кабелей и каталожные номера производителя для гражданского применения. Однако обозначения серии RG были настолько распространены на протяжении поколений, что они все еще используются, хотя критически настроенные пользователи должны знать, что, поскольку руководство отозвано, не существует стандарта, гарантирующего электрические и физические характеристики кабеля, описываемого как «RG-#». тип". Обозначения RG в основном используются для идентификации совместимых разъемов , соответствующих размерам внутреннего проводника, диэлектрика и оболочки старых кабелей серии RG.

Тип	Импеданс (Ом)	Сердечник (мм)	Диэлектрик				Внешний диаметр		Щиты	Примечания	Макс. затухание, 750 МГц (дБ/100 футов)
			Тип	ВФ	(в)	(мм)	(в)	(мм)
РГ-6 /У	75	1.024	ПФ	0.75	0.185	4.7	0.270	6.86	Двойной	Низкие потери на высоких частотах для кабельного телевидения , спутникового телевидения и кабельных модемов.	5.65
РГ-6 /УК	75	1.024	ПФ	0.75	0.185	4.7	0.298	7.57	Четырехместный	Это «счетверенный щит РГ-6». Он имеет четыре слоя защиты ; у обычного РГ-6 всего один-два	5.65
РГ-7	75	1.30	ПФ		0.225	5.72	0.320	8.13	Двойной	Низкие потери на высоких частотах для кабельного телевидения , спутникового телевидения и кабельных модемов.	4.57
РГ-8/У	50	2.17	НА		0.285	7.2	0.405	10.3		любительское радио ; Толстая сеть ( 10BASE5 ) аналогична	5.97
РГ-8Х	50	1.47	ПФ	0.82	0.155	3.9	0.242	6.1	Одинокий	Более тонкий вариант, по некоторым электрическим характеристикам РГ-8У при диаметре аналогичен РГ-59.	10.95
РГ-9/У	51		НА				0.420	10.7
РГ-11/У	75	1.63	НА	0.66–0.85	0.285	7.2	0.412	10.5	Двойной/тройной/четверной	Низкие потери на высоких частотах для кабельного и спутникового телевидения. Используется для длинных отводов и подземных трубопроводов, аналогично RG7, но, как правило, с меньшими потерями.	3.65
РГ-56/У	48	1.4859					0.308	7.82	Двойная экранированная оплетка	Рассчитан на напряжение 8000 В, резиновый диэлектрик.
РГ-58/У	50	0.81	НА	0.66	0.116	2.9	0.195	5.0	Одинокий	Используется для радиосвязи и любительского радио , тонкого Ethernet ( 10BASE2 ) и электроники NIM , потери 1,056 дБ/м при 2,4 ГГц. Общий.	13.10
РГ-59/У	75	0.64	НА	0.66	0.146	3.7	0.242	6.1	Одинокий	Используется для передачи видео в основной полосе частот в замкнутом телевидении , ранее использовалось для кабельного телевидения. В целом он имеет плохое экранирование, но может передавать сигнал или видео HQ HD на короткие расстояния.	9.71
РГ-59А/У	75	0.762	ПФ	0.78	0.146	3.7	0.242	6.1	Одинокий	По физическим характеристикам аналогичны РГ-59 и РГ-59/У, но с более высоким коэффициентом ускорения. 8,9 при 700 МГц	8.9
3C-2В	75	0.50	НА	0.85		3.0		5.4	Одинокий	Используется для перевозки телевидения, систем видеонаблюдения и прочего. ПВХ куртка.
5C-2В	75	0.80	НА	0.82±0.02	0.181	4.6	0.256	6.5	Двойной	Используется для внутренних линий системы мониторинга, фидерных линий видеонаблюдения, проводки между камерой и блоком управления и передачи видеосигнала. ПВХ куртка.
РГ-60/У	50	1.024	НА				0.425	10.8	Одинокий	Используется для кабельного телевидения высокой четкости и высокоскоростного кабельного Интернета.
РГ-62/У	92		ПФ	0.84			0.242	6.1	Одинокий	Используется для ARCNET и автомобильных радиоантенн.
РГ-62А	93		АСП				0.242	6.1	Одинокий	Используется для NIM. электроники
РГ-63	125	1.2	НА				0.405	10.29	Двойная коса	Используется в аэрокосмической отрасли	4.6
РГ-142/У	50	0.94	ПТФЭ		0.116	2.95	0.195	4.95	Двойная коса	Используется для испытательного оборудования	9.6
РГ-174/У	50	0.5 (7×0.16)	НА	0.66	0.059	1.5	0.100	2.55	Одинокий	Общее для пигтейлов Wi-Fi : более гибкое, но более высокие потери, чем у RG58; используется с разъемами LEMO 00 в электронике NIM .	23.57
РГ-178/У	50	0.31 (7×0.1)	ПТФЭ	0.69	0.033	0.84	0.071	1.8	Одинокий	Используется для передачи высокочастотного сигнала. 42,7 @ 900 МГц, Материал сердцевины: сталь с медным покрытием, покрытая серебром.	42.7
РГ-179/У	75	0.31 (7×0.1)	ПТФЭ	0.67	0.063	1.6	0.098	2.5	Одинокий	VGA RGBHV, Материал сердечника: медь с серебряным покрытием.
РГ-180Б/У	95	0.31	ПТФЭ		0.102	2.59	0.145	3.68	Одинарная медь с серебряным покрытием	VGA RGBHV, Материал сердцевины: сталь с медным покрытием, покрытая серебром
РГ-188А/У	50	0.5 (7×0.16)	ПТФЭ	0.70	0.06	1.52	0.1	2.54	Одинокий	26,2 при 1000 МГц. Материал сердечника: сталь с медным покрытием, покрытая серебром.	26.2
РГ-195	95	0.305	ПТФЭ		0.102	2.59	0.145	3.68	Одинокий	Оболочка из ПТФЭ подходит для прямого захоронения. Материал сердцевины: сталь с медным покрытием, покрытая серебром.
РГ-213/У	50	2.26 (7×0.75)	НА	0.66	0.285	7.2	0.405	10.3	Одинокий	Для радиосвязи и любительского радио : антенные кабели для проверки ЭМС. Обычно потери ниже, чем у RG58. Общий.	5.98
РГ-214/У	50	2.26 (7×0.75)	НА	0.66	0.285	7.2	0.425	10.8	Двойной	Используется для передачи высокочастотного сигнала.	6.7
РГ-218	50	4.963	НА	0.66	0.660 (0.680?)	16.76 (17.27?)	0.870	22	Одинокий	Большой диаметр, не очень гибкий, с низкими потерями (2,5 дБ/100 футов при 400 МГц), диэлектрическая стойкость 11 кВ.	2.83
РГ-223/У	50	0.88	НА	0.66	0.0815	2.07	0.212	5.4	Двойной	Посеребренные щиты. Образец технического паспорта RG-223	11.46
РГ-316/У	50	0.51 (7×0.17)	ПТФЭ	0.69	0.060	1.5	0.098	2.6	Одинокий	Используется с разъемами LEMO 00 в NIM . электронике	22.45
РГ-400/У	50	1.0 (19×0.20)	ПТФЭ			2.95		4.95	Двойной		12.57
РГ-402/У	50	0.93	ПТФЭ			3.0	0.141	3.58	Одинарная посеребренная медь	Полужесткий, 0,91 дБ/м при 5 ГГц	27.7
РГ-405/У	50	0.51	ПТФЭ			1.68	0.0865	2.20	Одинарная посеребренная сталь, плакированная медью	Полужесткий, 1,51 дБ/м при 5 ГГц	46.0
H155	50	1.41 (19×0.28)	ПФ	0.79	0.0984	2.5	0.2126	5.4	Двойной	Меньшие потери на высоких частотах для радиосвязи и любительского радио
Н500	50	2.5	ПФ	0.81	0.1772	4.5	0.386	9.8	Двойной	Низкие потери на высоких частотах для радиосвязи и любительского радио , 4,45 @ 1000 МГц.	4.45
ЛМР-100	50	0.46	НА	0.66	0.0417	1.06	0.110	2.79	Двойной	Связь с низкими потерями, 1,36 дБ/метр при 2,4 ГГц	20.7
ЛМР-195	50	0.94	ПФ	0.80	0.073	1.85	0.195	4.95	Двойной	Связь с низкими потерями, 0,620 дБ/метр при 2,4 ГГц	10.1
ЛМР-200 ХДФ-200 CFD-200	50	1.12	ПФ	0.83	0.116	2.95	0.195	4.95	Двойной	Связь с низкими потерями, 0,554 дБ/метр при 2,4 ГГц	9.0
ЛМР-240 ЭМР-240	50	1.42	ПФ	0.84	0.150	3.81	0.240	6.1	Двойной	Радиолюбительская замена RG-8X с низкими потерями.	6.9
ЛМР-300	50	1.78	ПФ	0.82	0.190	4.83	0.300	7.62	Фольга, Оплетка	Связь с низкими потерями	5.5
ЛМР-400 ХДФ-400 CFD-400 ЭМР-400	50	2.74	ПФ	0.85	0.285	7.24	0.405	10.29	Двойной	Связь с низкими потерями, 0,223 дБ/метр при 2,4 ГГц, Материал сердцевины: алюминий, плакированный медью.	3.5
ЛМР-500	50	3.61	ПФ	0.86	0.370	9.4	0.500	12.7	Двойной	Связь с низкими потерями. Материал сердцевины: алюминий с медным покрытием.	2.8
ЛМР-600	50	4.47	ПФ	0.87	0.455	11.56	0.590	14.99	Двойной	Связь с низкими потерями, 0,144 дБ/метр при 2,4 ГГц. Материал сердцевины: алюминий с медным покрытием.	2.3
ЛМР-900	50	6.65	ПФ	0.87	0.680	17.27	0.870	22.10	Двойной	Связь с низкими потерями, 0,098 дБ/метр при 2,4 ГГц, Материал сердцевины: трубка BC	1.5
ЛМР-1200	50	8.86	ПФ	0.88	0.920	23.37	1.200	30.48	Двойной	Связь с низкими потерями, 0,075 дБ/метр при 2,4 ГГц, Материал сердцевины: трубка BC	1.3
ЛМР-1700	50	13.39	ПФ	0.89	1.350	34.29	1.670	42.42	Двойной	Связь с низкими потерями, 0,056 дБ/метр при 2,4 ГГц, Материал сердцевины: трубка BC	0.8
ЛДФ4-50А	50	4.83	ФПЭ	0.88	0.51	12.96	0.55	13.97	гофрированная медь	Heliax Cellflex полугибкий с низкими потерями	1.90
АВА5-50	50	9.45	ФПЭ	0.88	0.95	24.1	1.000	25.4	гофрированная медь	Heliax Cellflex полугибкий с низкими потерями	0.98
АВА7-50	50	18.6	ФПЭ	0.92	1.75	44.5	1.825	46.4	гофрированная медь	Heliax Cellflex полугибкий с низкими потерями	0.58
HCA214-50J	50	22.7	Воздух	0.95	1.96	49.9	2.37	60.2	гофрированная медь	Полугибкая жесткая линия	0.50
ХКА300-50Дж	50	29.3	Воздух	0.96	2.50	63.5	2.99	76.0	гофрированная медь	Полугибкая жесткая линия	0.39
ХКА400-50Дж	50	34.8	Воздух	0.96	2.96	75.3	3.56	90.5	гофрированная медь	Полугибкая жесткая линия	0.33
HCA495-50J	50	45.0	Воздух	0.97	3.86	98.1	4.53	115.1	гофрированная медь	Полугибкая жесткая линия	0.25
HCA550-50J	50	58.0	Воздух	0.96	5.00	127.1	5.79	147.1	гофрированная медь	Полугибкая жесткая линия	0.20
HCA618-50J	50	67.0	Воздух	0.97	5.78	147.0	6.65	169	гофрированная медь	Полугибкая жесткая линия	0.17
HCA800-50J	50	88.5	Воздух	0.97	7.67	195.0	8.78	223.0	гофрированная медь	Полугибкая жесткая линия	650 МГц макс.
ХКА900-50Т	50	99.4	Воздух	0.98	8.53	216.7	9.75	247.7	гофрированный алюминий	Полугибкая жесткая линия	560 МГц макс.
QR-320	75	1.80	ПФ		0.395	10.03			Одинокий	Линия с низкими потерями, заменившая RG-11 в большинстве приложений.	3.34
QR-540	75	3.15	ПФ		0.610	15.49			Одинокий	Жесткая линия с низкими потерями	1.85
QR-715	75	4.22	ПФ		0.785	19.94			Одинокий	Жесткая линия с низкими потерями	1.49
QR-860	75	5.16	ПФ		0.960	24.38			Одинокий	Жесткая линия с низкими потерями	1.24
QR-1125	75	6.68	ПФ		1.225	31.12			Одинокий	Жесткая линия с низкими потерями	1.01
Тип	Импеданс (Ом)	Сердечник (мм)	Диэлектрик				Внешний диаметр		Щиты	Примечания	Макс. затухание, 750 МГц (дБ/100 футов)
			Тип	ВФ	(в)	(мм)	(в)	(мм)

Коды диэлектрических материалов

• ФПЭ – вспененный полиэтилен.
• PE – это твердый полиэтилен.
• ПФ – пенополиэтилен.
• ПТФЭ – политетрафторэтилен ;
• ASP – полиэтилен воздушного пространства.

VF – коэффициент скорости; это определяется эффективным $\epsilon _{r}$ и $\mu _{r}$

• VF для твердого полиэтилена составляет около 0,66.
• VF для вспененного полиэтилена составляет от 0,78 до 0,88.
• VF для воздуха около 1,00.
• VF для твердого ПТФЭ составляет около 0,70.
• VF для вспененного ПТФЭ составляет около 0,84.

Существуют также другие схемы обозначения коаксиальных кабелей, такие как серии URM, CT, BT, RA, PSF и WF.

RG-6 Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель RG-142

Полужесткий коаксиальный кабель RG-405

Высококачественный коаксиальный аудиокабель ( S/PDIF )

Использование

Короткие коаксиальные кабели обычно используются для подключения домашнего видеооборудования, радиолюбительских установок и модулей ядерных приборов . Хотя раньше они были обычным явлением для реализации компьютерных сетей , в частности Ethernet («толстый» 10BASE5 и «тонкий» 10BASE2 ), кабели витой пары заменили их в большинстве приложений, за исключением потребительского рынка кабельных модемов для широкополосного доступа в Интернет.

Коаксиальный кабель дальней связи использовался в 20 веке для соединения радиосетей , телевизионных сетей и междугородных телефонных сетей, хотя он в значительной степени был вытеснен более поздними методами ( волоконная оптика , T1 / E1 , спутник ).

Более короткие коаксиалы по-прежнему передают сигналы кабельного телевидения к большинству телевизионных приемников, и на эти цели уходит большая часть производства коаксиальных кабелей. В 1980-х и начале 1990-х годов коаксиальный кабель также использовался в компьютерных сетях , особенно в сетях Ethernet , где позже, в конце 1990-х - начале 2000-х годов, он был заменен кабелями UTP в Северной Америке и кабелями STP в Западной Европе, оба с модульными разъемами 8P8C.

Микрокоаксиальные кабели используются в ряде потребительских устройств, военной техники, а также в оборудовании ультразвукового сканирования.

Наиболее распространенные и широко используемые сопротивления составляют 50 или 52 Ом и 75 Ом, хотя для конкретных применений доступны и другие сопротивления. Кабели сопротивлением 50/52 Ом широко используются для промышленных и коммерческих двусторонних радиочастотных приложений (включая радио и телекоммуникации), хотя кабели сопротивлением 75 Ом обычно используются для телевещания и радио.

Коаксиальный кабель часто используется для передачи сигналов от антенны к приемнику. Во многих случаях по одному и тому же кабелю подается питание к антенне для питания предусилителя . В некоторых случаях по одному кабелю передается однонаправленная мощность и двунаправленные данные/сигналы, как в DiSEqC .

Типы

Жесткая линия

1 + 5 ⁄ 8 дюймов (41 мм) с (в основном) воздушным диэлектриком Гибкая линия

Коаксиальный кабель Heliax 1 + 5 ⁄ 8 дюймов (41 мм) с диэлектриком из вспененного полиэтилена FPE

Более крупные разновидности жесткой линии могут иметь центральный проводник, изготовленный из жесткой или гофрированной медной трубки. Диэлектрик в жесткой линии может состоять из пенополиэтилена, воздуха или газа под давлением, такого как азот , или осушенного воздуха (сухого воздуха). В газонаполненных линиях в качестве прокладок для разделения внутреннего и внешнего проводников используются твердые пластмассы, такие как нейлон. Добавление этих газов в диэлектрическое пространство снижает загрязнение влагой, обеспечивает стабильную диэлектрическую проницаемость и снижает риск возникновения внутренней дуги . Газонаполненные жесткие линии обычно используются в мощных радиочастотных передатчиках, таких как теле- или радиовещание, военные передатчики и мощные любительские радиоприложения , но также могут использоваться в некоторых критически важных приложениях с низкой мощностью, например, в микроволновых диапазонах. Однако в микроволновом диапазоне чаще используется волновод , чем жесткая линия для приложений «передатчик-антенна» или «антенна-приемник». Различные щиты, используемые в жесткой линии, также различаются; в некоторых формах используется жесткая трубка или труба, в то время как в других может использоваться гофрированная трубка, что облегчает изгиб, а также уменьшает перекручивание при изгибе кабеля для его соответствия. Меньшие разновидности жесткой линии могут использоваться внутри некоторых высокочастотных приложений, в частности, в оборудовании микроволнового диапазона, чтобы уменьшить помехи между каскадами устройства.

Излучающий

Основная статья: Дырявый питатель

Излучающий или негерметичный кабель — это еще одна форма коаксиального кабеля, конструкция которого аналогична жесткому кабелю, однако он имеет специально настроенные прорези, врезанные в экран. Эти слоты настроены на определенную рабочую длину волны радиочастот или настроены на определенный диапазон радиочастот. Этот тип кабеля должен обеспечивать настроенный двунаправленный «желаемый» эффект утечки между передатчиком и приемником. Ее часто используют в шахтах лифтов, на кораблях ВМС США, в подземных транспортных туннелях и в других местах, где установка антенны невозможна. Одним из примеров кабеля этого типа является Radiax ( CommScope ).

РГ-6

Основная статья: РГ-6

RG-6 доступен в четырех различных типах, предназначенных для различных применений. Кроме того, сердечник может быть изготовлен из стали, плакированной медью (CCS), или из цельной меди (BC). «Обычный» или «домовой» РГ-6 предназначен для внутренней или наружной проводки дома. «Затопленный» кабель пропитан водоблокирующим гелем для использования в подземных трубопроводах или непосредственно в земле. «Мессенджер» может иметь некоторую гидроизоляцию, но отличается добавлением стального несущего троса по всей длине, чтобы выдерживать натяжение, возникающее при падении с воздуха с опоры. Кабели « пленум » дороги и поставляются со специальной внешней оболочкой на основе тефлона, предназначенной для использования в вентиляционных каналах в соответствии с нормами пожарной безопасности. Он был разработан потому, что пластик, используемый в качестве внешней оболочки и внутренней изоляции во многих «простых» или «домашних» кабелях, при горении выделяет ядовитый газ.

Триаксиальный кабель

Основная статья: Триаксиальный кабель

Триаксиальный кабель или триаксиал — это коаксиальный кабель с третьим слоем экранирования, изоляции и оболочки. Внешний экран, который заземлен (заземлен), защищает внутренний экран от электромагнитных помех внешних источников.

Полужесткий

Полужесткая коаксиальная сборка

Полужесткий коаксиальный кабель, установленный в Agilent N9344C, 20 ГГц. анализаторе спектра

Полужесткий кабель представляет собой коаксиальную форму с твердой медной внешней оболочкой. Этот тип коаксиального кабеля обеспечивает превосходное экранирование по сравнению с кабелями с плетеным внешним проводником, особенно на более высоких частотах. Основным недостатком является то, что кабель, как следует из его названия, не очень гибок и не предназначен для сгибания после первоначального формирования. (См. § Жесткая линия )

Соответствующий кабель — это гибкая реформируемая альтернатива полужесткому коаксиальному кабелю, используемому там, где требуется гибкость. Соответствующий кабель можно зачистить и сформировать вручную без использования специальных инструментов, как и стандартный коаксиальный кабель.

Жесткая линия

Жесткая линия представляет собой коаксиальную линию, образованную двумя медными трубками, удерживаемыми концентрично через каждые два метра с помощью опор из ПТФЭ. Жесткие линии невозможно согнуть, поэтому для них часто требуются локти. Соединение с жесткой линией осуществляется с помощью внутренней пули/внутренней опоры и фланца или соединительного комплекта. Обычно жесткие линии соединяются с помощью стандартизированных радиочастотных разъемов EIA, размеры пули и фланцев которых соответствуют стандартным диаметрам линий. Для каждого внешнего диаметра можно приобрести внутренние трубки сопротивлением 75 или 50 Ом. Жесткая линия обычно используется внутри помещений для соединения между мощными передатчиками и другими радиочастотными компонентами, но более прочная жесткая линия с устойчивыми к атмосферным воздействиям фланцами используется снаружи на антенных мачтах и ​​т. д. В целях экономии веса и затрат на мачтах и ​​подобных конструкциях. внешняя линия часто бывает алюминиевой, поэтому необходимо проявлять особую осторожность, чтобы предотвратить коррозию. С помощью фланцевого соединителя также можно перейти от жесткой линии к жесткой линии. Многие радиовещательные антенны и антенные разветвители используют фланцевый жесткий линейный интерфейс даже при подключении к гибким коаксиальным кабелям и жесткой линии. Жесткая леска выпускается в нескольких размерах:

Размер	Внешний проводник		Внутренний проводник
	Внешний диаметр (без фланца)	Внутренний диаметр	Внешний диаметр	Внутренний диаметр
7/8"	22,2 мм	20 мм	8,7 мм	7,4 мм
1 5/8 дюйма	41,3 мм	38,8 мм	16,9 мм	15,0 мм
3 1/8 дюйма	79,4 мм	76,9 мм	33,4 мм	31,3 мм
4 1/2 дюйма	106 мм	103 мм	44,8 мм	42,8 мм
6 1/8"	155,6 мм	151,9 мм	66,0 мм	64,0 мм

Помехи и устранение неполадок

Изоляция коаксиального кабеля может ухудшиться, что потребует замены кабеля, особенно если он постоянно подвергается воздействию элементов. Экран обычно заземлен, и если хотя бы одна нить оплетки или нить фольги коснется центрального проводника, сигнал будет закорочен, что приведет к значительной или полной потере сигнала. Чаще всего это происходит при неправильной установке концевых соединителей и сращиваний. Кроме того, разъем или соединение должны быть правильно прикреплены к экрану, поскольку это обеспечивает путь к земле для мешающего сигнала.

Несмотря на экранирование, в коаксиальных кабельных линиях могут возникать помехи. Восприимчивость к помехам мало связана с общими обозначениями типов кабелей (например, RG-59, RG-6), но тесно связана с составом и конфигурацией экранирования кабеля. Для кабельного телевидения , частоты которого простираются далеко в диапазон УВЧ, обычно предоставляется экран из фольги, который обеспечивает полное покрытие, а также высокую эффективность против высокочастотных помех. Экранирование из фольги обычно сопровождается экраном из луженой медной или алюминиевой оплетки с покрытием от 60 до 95%. Оплетка важна для эффективности экранирования, поскольку (1) она более эффективно, чем фольга, предотвращает низкочастотные помехи, (2) она обеспечивает более высокую проводимость к земле, чем фольга, и (3) она делает присоединение разъема более простым и надежным. Кабель с четырьмя экранами, в котором используются два экрана из алюминиевой оплетки с низким покрытием и два слоя фольги, часто используется в ситуациях, связанных с неприятными помехами, но он менее эффективен, чем одиночный слой фольги и одиночный экран из медной оплетки с высоким покрытием, например можно найти в прецизионном видеокабеле вещательного качества.

В Соединенных Штатах и ​​некоторых других странах в системах распределения кабельного телевидения используются обширные сети наружного коаксиального кабеля, часто со встроенными усилителями-распределителями. Утечка сигналов в системы кабельного телевидения и из них может вызвать помехи для абонентов кабельного телевидения и служб эфирного радио, использующих те же частоты, что и в кабельной системе.

История

Ранняя линия коаксиальной антенны мощностью 50 кВт радиостанции WNBC , Нью-Йорк, 1930-е годы.

Магистральная линия коаксиального кабеля AT&T проложена между Восточным побережьем и Средним Западом в 1948 году. Каждый из 8 коаксиальных кабелей мог передавать 480 телефонных звонков или один телевизионный канал.

• 1858 г. — коаксиальный кабель использован в первом (1858 г.) трансатлантическом кабеле .
• 1880 — Коаксиальный кабель запатентован в Англии Оливером Хевисайдом , патент №. 1407.
• 1884 г. — компания Siemens & Halske запатентовала коаксиальный кабель в Германии (Патент № 28978, 27 марта 1884 г.).
• 1894 — Никола Тесла (патент США 514167).
• запатентовали первый современный коаксиальный кабель 1929 — Ллойд Эспеншид и Герман Аффель из компании AT&T Bell Telephone Laboratories .
• 1936 — Первая изображений по замкнутому каналу передача телевизионных по коаксиальному кабелю с летних Олимпийских игр 1936 года в Берлине в Лейпциг .
• 1936 — Подводный коаксиальный кабель проложен между заливом Аполло , недалеко от Мельбурна , Австралия, и Стэнли, Тасмания . Кабель длиной 300 км (190 миль) может передавать один радиовещательный канал частотой 8,5 кГц и семь телефонных каналов.
• 1936 — AT&T прокладывает экспериментальный коаксиальный телефонный и телевизионный кабель между Нью-Йорком и Филадельфией с автоматическими подстанциями каждые десять миль (16 км). Завершенный в декабре, он может одновременно передавать 240 телефонных звонков.
• ) проложен коаксиальный кабель 1936 — Главпочтамтом (ныне BT между Лондоном и Бирмингемом , обеспечивающий 40 телефонных каналов.
• 1941 — Первое коммерческое использование в США компанией AT&T между Миннеаполисом , Миннесота и Стивенс-Пойнт, Висконсин. Система L1 емкостью одного телеканала или 480 телефонных линий.
• 1949 — 11 января восемь станций на восточном побережье США и семь станций на Среднем Западе соединены между собой коаксиальным кабелем дальней связи.
• 1956 — Проложен первый трансатлантический телефонный коаксиальный кабель ТАТ-1 .

• протяженностью 960 км (600 миль) 1962 г. - введен в эксплуатацию коаксиальный кабель Сидней-Мельбурн , обеспечивающий 3 x 1260 одновременных телефонных соединений и / или одновременную междугороднюю телевизионную передачу.

См. также

• Сбалансированная линия
• Разъем BNC
• Разъем ЛЕМО
• Радиочастотная передача энергии
• Твинаксиальная кабельная разводка

Внешние ссылки

• Радиочастотные линии передачи и арматура . Справочник по военной стандартизации MIL-HDBK-216, Министерство обороны США, 4 января 1962 г. [1]
• Спецификация кабелей, радиочастотных, гибких и жестких деталей MIL-DTL-17H, 19 августа 2005 г. (заменяющая MIL-C-17G, 9 марта 1990 г.). [2]
• «Электромагнитная теория коаксиальных линий передачи и цилиндрических экранов» . Технический журнал Bell System . 13 (4). Октябрь 1934 года.
• Брук Кларк, «Линия передачи Zo в зависимости от частоты»