Коаксиальные кабели с многожильным центральным проводником

Коаксиальный кабель

Материал из ПИЭ.Wiki

Это незавершённая статья. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.

Содержание

Коаксиальный кабель

В качестве среды передачи данных используется только в устаревших сетевых технологиях Ethernet 10Base5, 10Base2 и ARCnet. Кроме того, он используется в кабельном телевидении (CATV) и в качестве антенного кабеля.

История создания

1929 год — Ллойд Эспеншид (англ. Lloyd Espenschied) и Герман Эффель из AT&T BelTelephone Laboratories запатентовали первый современный коаксиальный кабель.

1936 год — AT&T построила экспериментальную телевизионную линию передачи на коаксиальном кабеле, между Филадельфией и Нью-Йорком.

1936 год — 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 Миннеаполисом, (Миннесота) и Стивенс Пойнт (Висконсин) запущен ТВ-канал и 480 телефонных номеров.

1956 год — Проложена первая трансатлантическая коаксиальная линия, TAT-1.

Коаксиальный кабель (coaxial cable, или coax) имеет конструкцию, схематически представленную на рисунке.

Здесь электрическими проводниками являются центральная жила и экранирующая оплетка. Диаметр жилы и внутренний диаметр оплетки, а также диэлектрическая проницаемость изоляции между ними определяют частотные свойства кабеля. Материал и сечение проводников и изоляции определяют потери сигнала в кабеле и его импеданс. В идеальном случае электрическое и магнитное поля, образующиеся при прохождении сигнала, целиком остаются внутри кабеля, так что ко-аксиальный кабель не создает электромагнитных помех. Также он малочувствителен ко внешним помехам (если он находится в однородном поле помех). На практике, конечно же, коаксиальный кабель и излучает, и принимает помехи, но в относительно небольшой степени. Самый лучший по свойствам коаксиальный кабель, применяемый в телекоммуникациях, — толстый желтый кабель Ethernet имеет по-серебреную центральную жилу толщиной 2 мм и двойной слой экранирующей оплётки. Коаксиальный кабель используется только при асимметричной передаче сигналов, поскольку он сам принципиально асимметричен.

Главный недостаток коаксиального кабеля — ограниченная пропускная способность — в локальных сетях «потолок» 10 Мбит/с достигнут в технологии Ethernet 10Base2 и 10Base5. В разных приложениях используется коаксиальный кабель с различными значениями импеданса: 50 Ом — Ethernet, 75 Ом — передача радио- и телевизионных сигналов, 93 Ом — в ЛВС ARCnet. Типы популярных коаксиальных кабелей приведены в табл. 1. В современных стандартах на кабели для телекоммуникаций коаксиальные кабели уже не рассматриваются и тем более не рекомендуются для применения при установке новых сетей. Стандарту EIA/TIA-568A соответствуют только коаксиальные кабели с импедансом 50 Ом, применяемые в технологии Ethernet.

Аксессуары и их применение

Для соединения коаксиального кабеля применяют коаксиальные коннекторы. Их импеданс должен совпадать с импедансом кабеля, иначе, в местах соединения возникнут отраженные сигналы, нарушающие нормальную работу аппаратуры. Чтобы не возникало отражений на концах, каждый кабельный сегмент должен оканчиваться терминатором — резистором, сопротивление которого совпадает с, импедансом кабеля. Терминатор может быть внешним — подключаться к коннектору на конце кабеля, или внутренним находиться внутри устройства, подключаемого этим кабелем. Для каждого приложения коаксиального кабеля характерен свой набор аксессуаров и правил подключения (топологических ограничений). Рассмотрим применение коаксиального кабеля только для технологии Ethernet. Технология ARCnet, также использующая коаксиальный кабель, уже давно не развивается и не поддерживается стандартами СКС.

Классификация

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

По волновому сопротивлению (хотя волновое сопротивление кабеля может быть любым), стандартными являются пять значений по российским стандартам и три по международным:

По диаметру изоляции:

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

По степени экранирования:

[править] Обозначения [править] Обозначения советских кабелей

По ГОСТ 11326.0-78 марки кабелей должны состоять из букв, означающих тип кабеля, и трёх чисел (разделённых дефисами).

Первое число означает значение номинального волнового сопротивления. Второе число означает:

Третье — двух- или трёхзначное число — означает: первая цифра — группу изоляции и катего­рию теплостойкости кабеля, а последующие цифры означают порядковый номер разработки. Кабелям соответствующей теплостойкости присвоено следующее цифровое обозначение:

К марке кабелей повышенной однородности или повышенной стабильности параметров в конце через тире добавляют букву С.

Наличие буквы А («абонентский») в конце названия обозначает пониженное качество кабеля — отсутствие части проводников, составляющих экран.

Пример условного обозначения радиочастотного коаксиального кабеля с номи­нальным волновым сопротивлением 50 Ом, со сплошной изоляцией обычной теплостойкости, номинальным диаметром по изоляции 4,6 мм и номером разработки 1 «Кабель РК 50-4-II ГОСТ (ТУ)*».

Основные параметры коаксиального кабеля

Импеданс — основной показатель, определяющий возможность передачи энергии сигнала по кабелю между источником и приемником. Все элементы на пути сигнала, разъемы и сам кабель должны иметь один импеданс. Несоблюдение этого правила приводит к внутренним отражениям в кабеле, что может привести к появлению на изображении двойных контуров. Самой частой причиной появления отражений являются некачественные разъемы или их неправильная установка, а также применение разъемов и кабелей разного импеданса. Стандартный импеданс видеокабелей составляет 75 Ом.

Затухание — показатель потерь энергии сигнала внутри кабеля. Каждый кабель имеет свои частотные свойства, поэтому ослабление на разных частотах тоже разное и чем частота выше, тем ослабление больше.

Сопротивление — показатель качества проводника, буквально показывающий, какая часть энергии сигнала превратится в тепло. Результат таких потерь — снижение уровня сигнала, а соответственно, динамической яркости изображения. Сопротивление измеряется в омах (Ω), и именуется иначе как сопротивление постоянному току или активное сопротивление. Для кабелей сопротивление указывается как Ом на 100 метров (Ω/100m) или Ом на 1000 футов (Ω/1,000 feet) и может именоваться также как погонное сопротивление. Сопротивление зависит от материала проводника, его размеров и температуры. Лучшие кабели имеют сигнальные проводники из химически чистой меди или покрываются тонким слоем серебра.

Емкость. По конструкции любой коаксиальный кабель — вытянутый конденсатор. Емкость измеряется в фарадах (F), а емкость кабеля в пикофарадах на метр (pF/m) или в пикофарадах на фут (pF/ft). Емкость кабеля влияет на высокочастотные составляющие видеосигнала, то есть на четкость и детализацию изображения. Емкость определяется качеством диэлектрика и конструкцией кабеля. Этот параметр особенно важен при передаче цифровых сигналов.

Обжим коаксиального кабеля

1. Начать лучше всего с обрезания небольшого кончика кабеля.

2. Зачистка изоляции.Внимательно проверить горизонтальную установку лезвий, которые определяют размер зачищенного центрального проводника и размер снятой оболочки. Второе, не менее важное, это проверить высоту установки лезвия, которое зачищает центральный проводник коаксиального кабеля. Если при разделке кабеля это лезвие будет касаться центрального проводника, а он, как правило, выполнен из обмедненной стальной проволоки, то жизнь этого лезвия, увы, будет совсем недолгой.

3. Затем устройство несколько раз поворачивается вокруг кабеля, разрезая находящимися внутри ножами изоляцию на фиксированную глубину. Надо отметить, что под каждый тип кабеля может потребоваться индивидуальная настройка ножей.

4. После надрезания изоляции нужно осторожно удалить отрезанные части. Если все было сделано правильно, то внешний вид конца кабеля должен соответствовать показанному на Рис. 5 и образовывать аккуратные “ступеньки” — оплетка, изолятор — центральная жила.

5. Далее нужно надеть на центральную жилу контакт. При этом нужно, что бы кончик проводника полностью умещался внутри контакта, а последний краем плотно прилегал к срезу диэлектрика. Но при этом остаток жилы должен быть достаточно длинным, что бы надежно удерживаться всей внутренней поверхностью контакта после его обжимания.

6. Далее нужно надеть на конец кабеля корпус разъема. Но перед этим — не забыть про трубочку, при помощи которой обжимается оплетка. Строго говоря, ее желательно надеть в самом начале работы, еще до надрезания — тогда не будет мешать оплетка. Но не поздно это сделать и непосредственно перед установкой корпуса.

7. Далее нужно поместить разъем в обжимное устройство, и: обжать. Распространенные модели инструмента позволят сделать это только “в одно движение”, и только с определенным усилием.

Источник

Коаксиальный кабель

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.

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.

Существующие разновидности

Коаксальный кабель представлен в нескольких видах. Некоторые из них имеют большой диаметр. Их главное применение — передача радиотелевизионных сигналов высокого уровня мощности. Они работают от антенны, которая соединяется передатчиком в 1—5 кВт.

Вам это будет интересно Устройство и виды безвинтовых клеммных колодок WAGO

Существует несколько общепринятых стандартов:

1. Категория RG-58/U, стандарт 10BASE-2. Кабель полностью тонкий, его диаметр — до 6 мм. Технические характеристики — волновое сопротивление в 50 Ом, модель RG-58/U. Внутри располагается цельный провод, он находится в центральной части кабеля. Сердечник состоит из нескольких жил, которые производят из качественной меди. Кабель быстро передаёт информацию, при этом отсутствуют потери сигнала, не возникают помехи. Максимально допустимая скорость — 10 Мбит/сек. Применяется для соединения компьютерной платы, сетевых адаптеров.
2. Категория RG-11, RG-8, стандарт 10BASE-5. Это самый толстый кабель, который имеет сечение в 12 мм. Он состоит из единственной центральной жилы. Её диаметр в несколько раз толще, в отличие от других стандартов. Главная особенность — возможность передачи сигналов с минимальным затуханием. Уровень сопротивления — 75 Ом. Скорость передачи информации — 10 Мбит/сек. Максимальное расстояние — 500 м.

Кабель второго стандарта применяется для обустройства магистралей. Он может соединять отдельные локальные сети. Для подключения применяют трансивер — особое устройство, которое оснащается коннектором. Во время подключения происходит прокалывание изоляционной оболочки. Благодаря такой технологии обеспечивается максимальный электрический контакт.

Кабель Belden

Первая компания, которая начала производить эту продукцию — Belden. Они применяли разработки, которые были способны усовершенствовать производственную деятельность, повысить защиту от возможных помех. Во время изготовления учитывались инновационные технические решения и международные стандарты. Сейчас этот проверенный производитель занимается изготовлением продукции, которая быстро передаёт сигналы и обрабатывает информацию.

Когда все стали активно переходить на цифровое телевидение, вещание кабельного улучшилось в несколько раз. Благодаря этому можно оборудовать высокоскоростной интернет, воспользоваться подключением спутникового телевидения, а также IP — телефонии. Инновационные разработки расширили возможности диапазона. Теперь его максимальное значение составляет 2100 мгц, частота не более 65 мгц. Главная особенность — передача сигналов обратного канала.

Разработчики учли все требования и пожелания производителей радио и телетехники. Чтобы создавать аппаратуру, которая защищена от помех, необходимы большие затраты, финансовые вложения. В таком случае стоимость техники будет в несколько раз выше, поэтому о рентабельности говорить сложно.

Продукция этого производителя успешно справляется с возложенными обязательствами. При использовании такого кабеля создаётся надёжная экранировка. Разработчики придумали запатентованную технологию под названием DUOBOND PLUS. Она соответствует инновационным требованиям. Можно выделить несколько технических особенностей:

1. Запатентованная экранировка обеспечивается при помощи алюминиевой фольги, медной плетёной сетки. Экранирующая оболочка имеет три слоя, каждый из них надёжно проклеен с диэлектриком. Это вспененный полиэтилен, который обрабатывается при помощи азота. Благодаря такой технологии, экранирующий слой не будет смещаться при выполнении разделки, крепления разъёмов, загибов.
2. Чтобы повысить механическую прочность основного экранирующего слоя, а также для обеспечения максимальной эффективности от разнообразных помех производитель позаботился о дополнительном слое. Его изготавливают из олова, гальванической меди.
3. Внешняя экранирующая оболочка включает в себя несколько слоёв. Она надёжно соединена с перекрытием, которое замыкает конструкцию. В результате обеспечивается максимальный электрический контакт покрытия из алюминия. Такая технология помогла добиться цельности кабеля, он представлен в виде неразрывной экранирующей трубки, выполненной из ламинированной фольги.
4. Экранировка соответствует государственным и мировым стандартам. Одно из основных преимуществ — лёгкий и простой монтаж. Для крепления можно применять привычные технические приёмы, разъёмы, инструменты.

Отечественные производители занимаются изготовлением коаксиальных кабелей, которые имеют индивидуальную маркировку. При этом они соблюдают общепринятые международные стандарты.

Использование PK-75 и РК-50

В этих кабелях предусмотрена качественная экранирующая сетка, которая производится из мягкой медной проволоки. Её плотность составляет около 90%. Покупатели могут выбрать комбинированные варианты. Здесь лавсановое алюминиевое покрытие оборачивается сеткой из медной проволоки, плотность которой не превышает 50%.

Вам это будет интересно Маркировка и характеристики медного многожильного кабеля ВВГ

Комбинированный экран обеспечивает высокий уровень защищённости от разных типов помех. Центральный провод также изолируется, для этого применяется вспененный полиэтилен. В результате обеспечивается невысокий уровень затухания сигнала, который передаётся по кабелю.

Для производства центрального стержня применяется отожжённая медная проволока. Она наиболее гибкая, хорошо проводит электрический сигнал. Провод удобен в работе, поэтому пользуется повышенным спросом. По своей структуре коаксиальные кабеля РК-50 и РК-75 полностью идентичны. Их главное отличие заключается в диаметре отдельных структурных элементов, а также волновом сопротивлении. Можно выделить несколько сфер применения:

1. Кабель РК-75 обычно покупают для прокладки большой магистральной компьютерной сети. Он отлично подходит для локальных ответвлений.
2. РК-50 покупается чаще. Его применяют для соединения нескольких антенн на радиоприёмных и передающих устройствах. Кабели хорошо передают сигнал видео, могут применяться для монтажа локальных компьютерных сетей.

Если нужно использовать кабель для прокладки за пределами здания или помещения, нужно покупать изделия с защитной оболочкой. Её производят из светостабилизирующего полиэтилена. Для внутренней прокладки можно использовать оболочку из пластика ПВХ.

Комбинированные изделия КВК-В (П)-2

Это ещё одна маркировка разновидностей кабеля. Она обозначает, что к коаксиальному проводу добавлены медные изолированные провода, расположенные рядом с изоляционной оболочкой. Дополнительный провод имеет многожильное сечение, которое составляет 0,5 мм/кв. Его применяют для управления функциями системы.

Кабель с сечением 0,75 мм/кв используется для питания. Телевизионный сигнал поступает по коаксиальному проводу. Он обеспечивает высококачественную передачу, бывает цветным и чёрно-белым. Максимально возможное расстояние — 450 метров. Управление камерой осуществляется по установленным дополнительным кабелям.

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.

Правила монтажа

Представленные провода довольно гибкие, поэтому процесс установки не составит труда. Важно помнить, что радиус поворота во время прокладки не может превышать 12-кратную величину изгиба оболочки кабеля.

Если мастер не соблюдает рекомендации, то перегиб будет постепенно разрушать целостность оболочки. Центральная жила продавит диэлектрический слой, поэтому на экране произойдёт короткое замыкание. Важно не подвешивать кабель на гвоздь, иначе он будет растягиваться под собственным весом и приведет к обрыву центральной жилы.

Необходимо правильно разделывать концы, чтобы присоединить разъёмы, от этого зависит точность работы электрических приборов. Следует делать это таким образом:

1. Обрезать кабель под прямым углом по отношению к оболочке.
2. Вставить зачищенный конец провода в специальный инструмент для снятия изоляционного слоя.
3. Сжать инструмент, в результате изоляция снимется и оголится медная жила.
4. Хорошо зажать кабель, провернуть его несколько раз.
5. Сделать еще несколько проворотов при помощи кольца, не разжимая инструмента.

Вам это будет интересно Кабель ВВГ: расшифровка аббревиатуры и виды маркировки

После этой процедуры мастер получает полностью зачищенный кабель, который готов к дальнейшему подключению.

Оболочка защищает от проникновения влаги внутрь медного провода и предотвращает различные внешние повреждения во время всего периода эксплуатации. Кабель никогда не прокладывают под землёй, а также во влажных местах. Вода просачивается внутрь защитной оболочки, поэтому происходит её постепенное разрушение, окисление и короткое замыкание центрального стержня. Но его можно эксплуатировать на поверхности при небольших показателях влажности, а также в дождливую погоду.

Чтобы влага не проникала внутрь, нужно тщательно обработать места стыков. Для этого применяют силиконовые герметики. Изолента и пластилин не являются проверенными способами защиты. Также можно купить разъёмы, которые устойчивы к негативному воздействию влаги. Соединения, которые делают при помощи пайки, могут изменить уровень волнового сопротивления.

Источник