Электрические параметры коаксиального кабеля

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель (коаксиальная пара) – это проводник, который состоит из центральной жилы и экрана. Они разделены изоляционным материалом или воздушной камерой, но расположены на одной оси. Он передает радиочастотные электрические сигналы. Отличием от экранированного провода является однородное сечение в направлении одной оси, изготовление изоляционного слоя из более качественных материалов, лучшее качество проводника. Все габаритные характеристики нормируются стандартами отрасли.

Данное изделие бывает тонким и толстым. Выбирают его в соответствии с параметрами сети. Тонкий имеет диаметр 5 мм, он обладает гибкостью, характеризуется простотой использования и является универсальным. Он подключается к платам сетевого адаптера компьютера, передает сигнал на расстояние 185 м без помех и затухания. Тонкий кабель оборудуется жилами из меди.

Толстый коаксиальный кабель имеет меньшую податливость изгибу, диаметр его составляет 10 мм. Его наименование часто указано как «стандартный Ethernet», что обусловлено его применением в сетевой архитектуре. Медная жила имеет большее сечение. Дальность сигнала составляет 500 м, поэтому он может применяться для объединения небольших сетей, состоящих из тонкого аналога.

Для соединения с толстым типом кабеля используется специальное устройство – трансивер, который оснащен разъемом vampire (piercing) tap – «зуб вампира» или «пронзающий ответвитель». Он способен пройти через изоляцию и установить соединение с жилой. Для подключения трансивера к сетевому адаптеру необходимо провод первого подключить к коннектору AUI платы. Он имеет название DIX-коннектор.

При увеличении площади сечения кабеля повышается сложность его прокладки. Тонкий имеет такие преимущества, как простота работы, небольшая стоимость, гибкость. Толстый в этом плане уступает своему аналогу, особенно если речь идет о прокладке трассы по трубам и желобам. Преимуществом его является способность передавать сигнал на большее расстояние.

Область применения

Коаксиальный кабель способен передавать сигналы на высокой частоте и защищать линию от внешних радиопомех. Наибольшую популярность он получил в:

• военной технике и других технических сферах;
• компьютерной технике;
• коммуникациях, дистанционном управлении и видеонаблюдении;
• автоматизированных системах управления.

Достоинства и недостатки

Высокая популярность кабеля обусловлена его преимуществами:

• небольшое затухание;
• стабильность работы при различной частоте сигнала;
• широкая полоса пропускания;
• безопасность и простота монтажа;
• невысокая цена, малый вес, гибкость, удобство в работе.

К эксплуатационным недостаткам относятся:

• меньшая полоса пропускания по сравнению с оптоволокном;
• потребность в коннекторах, сложность их установки и высокая стоимость;
• затратность монтажных работ с толстым кабелем;
• более сложная прокладка по сравнению с витой парой;
• подверженность механическим повреждениям.

Составные части

В состав коаксиального кабеля входят:

• 4 – оболочки, используемые в качестве изоляционного и защитного слоев. Они изготавливаются из светостабилизированного полиэтилена (ПЭ), ПВХ, витой фторопластовой ленты;
• 3 – внешний проводник (экран) изготавливается в виде оплетки, фольги с наружным покрытием из алюминия, гофротрубки, витых лент металла (меди, сплавов на основе алюминия и меди);
• 2 – изоляционный слой, представленный сплошным или полувоздушным диэлектрическим заполнением, которое обеспечивает соосность наружного и внутреннего проводника. Он может быть изготовлен из ПЭ, вспененного ПЭ, сплошного фторопласта, ленты из фторопласта, кордельно-трубчатого повива, шайбы и т.д.;
• 1 – внутренний проводник, представленный одиночным прямым или спиралевидным кабелем, многожильным проводником, трубкой из меди, сплава на ее основе, алюминиевого сплава, омедненной стали или алюминия, посеребренной меди.

Соосность сводит к минимуму потери электромагнитной энергии на излучение и обеспечивает защиту от помех. Это обусловлено сосредоточенностью обоих компонентов электромагнитного поля в пространстве между проводниками и невозможностью выхода их за пределы кабеля. В реальности такие отклонения могут происходить, поэтому показатели не является идеальными, а основная часть сигнала проводится по сердечнику.

Характеристики коаксиального кабеля

К основным характеристикам коаксиального кабеля относятся:

вероятность возникновения коллизии	10^(-9)…10^(-7);
частота	более 50 МГц (видео, протяженность трассы – 2 км), более 400 МГц (радио, протяженность – до 50 км при наличии усилителя);
стоимость	небольшая по сравнению с оптоволокном;
устойчивость к помехам	высокая, в том числе электромагнитным;
возможность передачи	аналоговые и цифровые сигналы;
полоса пропускания	широкая;
возможность передавать сигнал без помех на расстояние	100-1000 м;
степень радиоизлучения	малая.

Классификация

Типы коаксиальных кабелей по области применения:

• для авиации;
• для кабельного TV;
• для бытовой техники;
• для космической техники;
• для компьютерных сетей;
• для коммуникации.

Волновое сопротивление может отличаться от указанных в классификации значений, для удобства предусмотрено разделение кабелей на группы. В России предусмотрено пять классов, а в международных нормах – три. Аналоговая звукотехника часто использует проводники, которые не нормируются. В зависимости от волнового сопротивления выделяют:

• 50 Ом – кабель пользуется наибольшей популярностью, используется в радиотехнике. Он передает радиосигналы, максимальные по мощности и электрической прочности при минимальных потерях;
• 75 Ом – второй по востребованности проводник, используется в TV системах. Он характеризуется механической прочностью и невысокой стоимостью, применяется при небольшой мощности, но значительной протяженности сети. Потери его несколько выше;
• 100 Ом – используется в импульсной технике и специальных целях;
• 150 Ом – является аналогом с повышенным сопротивлением;
• 200 Ом – характеризуется самым высоким сопротивлением, предусмотрен только нормами РФ.

Классификация по диаметру изоляции разделяет коаксиальный кабель на группы:

• субминиатюрный – до 1 мм;
• миниатюрный – 1,5-2,95 мм;
• среднегабаритный – 3,7-11,5 мм;
• крупногабаритный – больше 11,5 мм.

По виду экрана провод делится на:

• из трубки, изготовленной из металла;
• сплошной;
• с луженой оплеткой;
• с двойной и многослойной оплетка, дополнительным слоем;
• с однослойной оплеткой;
• стандартный экран;
• излучающий проводник (со специально заниженной, но контролируемой степенью экранирования).

В зависимости от гибкости выделяют:

• жесткий;
• полужесткий;
• гибкий;
• особо гибкий кабель.

Марки коаксиальных кабелей

Названия проводников такого рода: RG, SAT, PK.

Рекомендации по выбору

При выборе провода стоит обратить внимание на:

• гибкость;
• стандарты отрасли;
• волновую частоту;
• назначение.

Прокладка кабеля

Простота подключения коаксиального кабеля обусловлена применением специальных разъемов, которые разделяются по назначению:

• переходы, применяемые при объединении проводов с различными соединительными формами, нормами или типами коннекторов;
• разъемы, применяемые для объединения кабелей с различными блоками и аппаратами;
• межканальные переходы, объединяющие блоки агрегатов, работающих на высокой частоте и оборудованных разными соединителями.

Коаксиальный кабель SAT 703 состоит из основного проводника и двойного экранирования. В качестве внутреннего проводящего элемента используется одножильная медная часть, а диэлектрик представлен ПВХ. Наименование проводника обозначает возможность применения в системах спутникового TV. Каждый вид кабеля имеет свои особенности, технические … Читать далее →

Источник

Коаксиальный кабель

Это английское изобретение известно еще с 19-го века. Основной конструктивной особенностью считаются два проводника, расположенные на одной оси и разделенные во внешней оболочке диэлектрическим материалом. В самом начале коаксиальный кабель применялся в общественных телевизионных антеннах для передачи сигнала к телевизорам. В дальнейшем он стал широко использоваться в компьютерных сетях, кабельном телевидении, системах видеонаблюдения и других инженерных радиотехнических комплексах.

Устройство и принцип работы

Простейшая конструкция коаксиального кабеля включает в себя медную жилу, заключенную в изоляцию, металлическую экранирующую оплетку и внешнюю оболочку. В некоторых модификациях дополнительно присутствует слой фольги, что означает двойную экранизацию. Наиболее сильные помехи преодолеваются кабелями, содержащими четыре экранизации, включающей два слоя фольги и два слоя металлической оплетки. Это наиболее простой ответ на вопрос, как выглядит данная конструкция и что содержит внутри.

Некоторые кабели могут быть снаружи покрыты металлической сеткой, выполняющей функцию дополнительного экрана. Он обеспечивает надежную защиту данных, передаваемых по кабелю, одновременно поглощая помехи или шумы в виде внешних электромагнитных сигналов. Наличие такого экрана не позволяет помехам искажать передаваемые данные.

Кодировка данных осуществляется с помощью электрических сигналов, передаваемых по жиле. Она может быть сплошной и состоять из одного медного провода или из нескольких проводков. Жилу окружает слой изоляции, отделяющей ее от металлической оплетки. Сама оплетка выполняет функцию заземления, устраняя электрические шумы и перекрестные помехи. Эти помехи являются электрическими наводками, появляющимися под влиянием проводов, расположенных рядом.

Не допускается соприкосновение металлической оплетки и проводящей жилы, поскольку это может привести к короткому замыканию. Помехи проникнут в жилу и разрушат передаваемые данные. Дополнительная защита от помех обеспечивается за счет наружной непроводящей оболочки, которая может быть резиновой, пластиковой или тефлоновой.

Где используется

До недавних пор коаксиальный кабель широко применялся в различных областях. Его технические характеристики обеспечивали надежную защиту от помех, высокую допустимую скорость передачи данных на значительные расстояния. Некоторые качества кабеля значительно выше, чем у витой пары. Поэтому вопроса, для чего нужен такой кабель, ни у кого не возникало. Однако со временем витая пара стала применяться все чаще, поскольку ее монтаж значительно проще и быстрее, по сравнению с коаксиальным кабелем, стоимость которого также более высокая.

Тем не менее, данные кабели широко применяются для соединения локальных компьютерных сетей, особенно там, где используются конфигурация в виде шины. В этих случаях концы каждой линии оборудуются специальными терминаторами, не допускающими внутренних отражений сигналов. Один из таких терминаторов подлежит обязательному заземлению, в противном случае металлическая оплетка не сможет защитить сеть от воздействия внешних помех и снизить излучение во внешнюю среду при передаче информации. Дополнительно обеспечивается и требуемая скорость коаксиального кабеля.

Кроме шин, данная продукция может использоваться в сетевых конфигурациях «звезда» и «пассивная звезда». Такие подключения выполнять значительно проще, поскольку внешние терминаторы на концы не устанавливаются.

Кабели этого типа успешно используются для передачи сигналов высокой частоты в различных электронных и электротехнических системах.

• Это различные виды связи
• Компьютерные и вещательные сети
• Антенно-фидерные устройства
• Системы контроля и видеонаблюдения
• Автоматики и сигнализации
• Системы измерения, дистанционного управления и контроля
• Коаксиальные кабели применяются в военной технике и многих других областях специального назначения.

Виды коаксиальных кабелей

Все коаксиальные кабели, в соответствии с техническими характеристиками, имеют две основные разновидности.

К первому варианту относится тонкий коаксиальный кабель, диаметром не более 5 мм, отличающийся повышенной гибкостью. С его помощью осуществляется передача на небольшие расстояния, поскольку затухание сигнала в нем происходит значительно быстрее, по сравнению с более толстой конструкцией. Тонкие кабели считаются наиболее оптимальным вариантом для прокладки локальных сетей и подключения к отдельным компьютерам. Использование специальных разъемов существенно упрощает монтаж, а сама конструкция не требует дополнительного оборудования.

Второй основной разновидностью является классический толстый коаксиальный кабель, диаметр которого составляет примерно 10 мм. Он отличается повышенной жесткостью, для монтажа требуются специальные дорогостоящие приспособления. Стоимость толстого кабеля в среднем в два раза дороже тонкого, поэтому он используется значительно реже, в тех случаях, когда без него совершенно не обойтись. Задержка распространения сигнала в толстом кабеле составляет примерно 4,5 нс/м, а в тонком – 5 нс/м.

Некоторые типы коаксиальных кабелей выпускаются с двумя экранами, один из которых помещается внутри другого. Для их разделения используется дополнительный изоляционный слой. За счет этого они гораздо лучше защищены от помех и от прослушивания, в связи с чем пользуются повышенным спросом, несмотря на более высокую стоимость.

Существует еще один вид данных изделий – кабель силовой коаксиальный, применяющийся в электротехнике. С его помощью осуществляется передача и распределение электроэнергии в силовых и осветительных сетях. Конструкция состоит из внутреннего одножильного провода и наружного многожильного проводника. Между ними проложена изоляция, а весь кабель целиком защищен внешней пластмассовой диэлектрической оболочкой, дополненной стальными жилами в форме токопроводящей бронирующей арматуры.

Существенным недостатком этой конструкции считается большой вес одного погонного метра кабеля, что делает невозможным его использование в воздушных линиях. Возникает реальная опасность провисания и обрыва.

Характеристики коаксиального кабеля

Независимо от разновидности, все кабели этого типа, обладают общими техническими характеристиками. Одной из основных считается волновое сопротивление коаксиального кабеля, определяющее качество проводника и передаваемого конечного сигнала. На данный параметр полностью влияет материал проводника и его свойства – диэлектрическая проницаемость, емкость, индуктивность и удельное сопротивление. От материала проводника зависит и погонное ослабление на различных частотах. Уровень сигнала понижается в зависимости от увеличения или уменьшения расстояния передачи.

Существуют такие понятия, как погонная емкость и индуктивность. В первом случае кабель характеризуется способностью к накоплению заряда, а во втором – способностью к созданию магнитного поля. Другие характеристики – диаметр центральной жилы, внутренний диаметр экрана, внешний диаметр оболочки и другие – используются в расчетах перед монтажом, для того чтобы правильно определить место установки, гарантирующее корректную работу всего кабеля.

Маркировка коаксиального кабеля

Каждый кабель имеет собственную маркировку, содержащую краткие характеристики того или иного изделия. Это значительно облегчает выбор наиболее подходящего варианта.

Например, марка КМБ-4 соответствует магистральному коаксиальному кабелю в свинцовой оболочке с броней типа Б. В нем содержится 4 коаксиальные пары и 5 четверок медных жил в бумажной изоляции, расположенных симметрично. В зависимости от маркировки, изменяется и предназначение того или иного кабеля.

Основными разновидностями считаются: кабель КМГ – коаксиальный магистральный голый, прокладываемый в канализации, КМК – с броней из круглой проволоки для прокладки под водой, КМАБп – с алюминиевой оболочкой, устойчивый к грозовым явлениям. Все данные о всех известных типах кабелей сведены в специальные таблицы, помещенные в справочники, откуда и можно получить всю необходимую информацию.

Онлайн калькулятор: расчёт затухания в коаксиальном кабеле

Источник