Основное назначение коаксиального кабеля — передача сигнала в различных областях техники:

• системы связи;
• вещательные сети;
• компьютерные сети;
• антенно-фидерные системы;
• АСУ и другие производственные и научно-исследовательские технические системы;
• системы дистанционного управления, измерения и контроля;
• системы сигнализации и автоматики;
• системы объективного контроля и видеонаблюдения;
• каналы связи различных радиоэлектронных устройств мобильных объектов (судов, летательных аппаратов и др.);
• внутриблочные и межблочные связи в составе радиоэлектронной аппаратуры;
• каналы связи в бытовой и любительской технике;
• военная техника и другие области специального применения.

Устройство

Коаксиальный кабель (см. рисунок) состоит из:

• A — оболочки (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала;
• B — внешнего проводника (экрана) в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава;
• C — изоляции, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.) диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения (соосность) внутреннего и внешнего проводников;
• D — внутреннего проводника в виде одиночного прямолинейного (как на рисунке) или свитого в спираль провода, многожильного провода, трубки, выполняемых из меди, медного сплава, алюминиевого сплава, омеднённой стали, омедненного алюминия, посеребренной меди и т. п.

Благодаря совпадению центров обоих проводников, а также определенному соотношению между диаметром центральной жилы и экрана, внутри кабеля в радиальном направлении образуется режим стоячей волны, позволяющий снизить потери электромагнитной энергии на излучение почти до нуля. В то же время экран обеспечивает защиту от внешних электромагнитных помех.

Существует несколько распространенных заблуждений насчет коаксиального кабеля.

Распространенное заблуждение, что все белые кабели — хорошие

Не все белые кабели — качественные, и не все качественные кабели — белые! В основе этого заблуждения лежит внешнее сходство дешевых кабелей с продукцией ведущих мировых производителей. Основными отличиями качественных кабелей от подделок являются физически вспененный диэлектрик с инжекцией газа и двойная фольга (фольга — полиэстер — фольга) в качестве сплошного экрана. Физически вспененный диэлектрик представляет собой структуру из изолированных ячеек, заполненных газом. Он не впитывает воду и более устойчив к механическому воздействию. Диэлектрическая проницаемость такого материала близка к идеальной и сохраняется на протяжении 15 лет и более, а следовательно, и потери в кабеле в результате старения близки к первоначальным.

Так как производители дешевых кабелей не могут позволить себе дорогостоящие технологии, они применяют химически вспененный диэлектрик. Он как губка впитывает влагу при поврежденной наружной оболочке и чувствителен к внешним механическим воздействиям. Кроме того, в результате старения в нем увеличиваются потери (рис.1). Также в дешевых кабелях не применяют двойную фольгу (а только одинарную) в качестве основного экрана, что уменьшает экранирующий эффект и делает кабель чувствительным к внешним помехам (радиоудлинители, SENAO и пр.). Поэтому такой кабель нельзя использовать в интерактивных сетях с обратным каналом. Если в сомнительных кабелях используется медная оплетка (паяющийся кабель), то в качественных кабелях используется оплетка из луженой меди. Сочетание "олово — алюминий" более предпочтительно в сравнении с "медь — алюминий". То есть при повреждении наружной оболочки кабеля или негерметичном разъеме влага попадает на внешний проводник, и в результате электрохимической реакции происходит разрушение алюминиевой фольги. Это приводит к существенному снижению экранирующих свойств кабеля.

• эксплуатационные характеристики дешевых кабелей ухудшаются с течением времени;
• экранирующие свойства таких кабелей ниже, чем у качественных кабелей мировых производителей;
• хотя дешевые кабели имеют характеристики лучше, чем отечественный кабель РК75-4-11, их не следует применять в сетях, где предполагается использовать обратный канал. Область применения этих кабелей — неответственные кабельные разводки с высоким уровнем сигнала, если нет особых требований по экранировке.

Необоснованное преувеличение важности вторичной оплетки

Бытует мнение, что чем гуще оплетка, тем лучше кабель. Это не совсем так! Что до низких потерь в кабеле... Мол, чем гуще оплетка — тем меньше потерь! Действительно, затухание в коаксиальном кабеле складывается из потерь в проводниках, потерь в диэлектрике и потерь на излучение. Последний параметр рассматривается отдельно и характеризует эффективность экранирования.

Поэтому начнем по порядку:

1. Потери в проводниках зависят от частоты сигнала, вследствие уменьшения толщины скин-слоя и соответственного уменьшения проводимости. Использование в кабелях высококачественной меди в слое покрытия центрального проводника или для всего центрального проводника позволяет снизить общее затухание в кабеле.
2. Потери в диэлектрике тоже зависят от частоты сигнала. Мощность потерь в диэлектрике расходуется на переориентацию молекул диэлектрика в ВЧ-поле. С увеличением диэлектрической проницаемости материала мощность потерь также растет. Применение в качестве диэлектрика физически вспененного (а не сплошного) полиэтилена позволяет снизить величину потерь в диэлектрике. Под физически вспененным диэлектриком мы понимаем вспенивание с инжекцией газа. При этом в диэлектрике создаются изолированные, заполненные инертным газом (азотом) микропоры. Именно такая структура и обеспечивает низкие потери в диэлектрике и гарантирует его стабильность на протяжении многих лет эксплуатации. Применение такого диэлектрика в кабелях CAVEL обеспечивает снижение параметров в результате старения всего на 5%, а в кабелях BELDEN — на 1%. В кабелях, где по причинам экономии такая технология не применяется, происходит снижение параметров на 50...70%. Отсюда правило: мы не такие богатые, чтобы покупать дешевые вещи!
3. Эффективность экранирования определяет относительный уровень мощности, излучаемой кабелем в эфир и, одновременно, степень защищенности кабеля от внешних помех. Коэффициент экранирования (выраженный в децибелах) определяется как отношение мощности сигнала внешней помехи к мощности, создаваемой этой помехой в кабеле.

Высокая степень экранирования в кабелях достигается за счет использования двухслойного комбинированного экрана — алюминиевой фольги и оплетки из витых проводников. В качестве первого экрана применяется лента из полистирола, ламинированная с двух сторон алюминием, а в качестве второго слоя используют оплетки из луженой меди — CuSn или алюминия AL (это что касается качественных кабелей). Так вот именно этот первый слой и выполняет основные экранирующие функции. Ко всему прочему, экранирующие свойства меди выше, чем у алюминия, поэтому, где достаточно 40% меди, надо 80% алюминия! Другими словами, одинаковые кабели, но с разной плотностью оплетки, например 40% и 80%, будут иметь одинаковое затухание.

Для дешевых же кабелей трехслойный (AL-пленка-AL) первый экран — это непозволительная роскошь. В лучшем случае применяется фольга с полиэфирной подложкой, а обычно алюминий, напыленный на подложку. Вот где густая оплетка просто необходима! Но, увы, "экономика должна быть экономной". Отсюда правило: бесплатный сыр только в мышеловке.

Что до повышенной прочности... Если кабели подвергаются растяжению в процессе прокладки или имеются длинные провесы (растяжение под действием собственного веса), то в таких случаях применяется центральная жила из стали, плакированной медью. И в таких кабелях именно стальная центральная жила служит упрочняющим элементом, а не оплетка, даже самая густая. Кстати, качество плакированного слоя — тоже весьма немаловажный вопрос, ведь мы помним о скин-эффекте!

И непосредственно об экранировке: основные экранирующие функции выполняет слой фольги (в качественных кабелях), а оплетка играет вторичную экранирующую функцию и больше предназначена для передачи тока, а также придания гибкости кабелю. То есть чем больше плотность оплетки, тем больший ток можно передать (например, при дистанционном питании усилителей). Влияние густоты оплетки на эффективность экранирования показано в таблице.

Из таблицы видно, что при увеличении плотности оплетки с 40% до 70% коэффициент экранирования возрастает всего на 5 дБ, при этом стоимость кабеля увеличивается. Отсюда правило: если нет разницы, зачем платить больше? Пожалуй, это единственное, где можно сэкономить на кабеле.

Коаксиальный кабель, выпускаемый перечисленными фирмами, разработан в соответствии с международным стандартом IEC 1196, принятым для радиочастотного кабеля, и имеет сертификат ISO 9001 и 9002, что служит подтверждением качества продукции.

Коаксиальные кабели являются важнейшим пассивным элементом в сетях кабельного телевидения. Их качество и надежность существенно влияют на срок службы кабельных разводок.

• при покупке "белого кабеля" неплохо уточнить название производителя (указывается на кабеле), и если оно не является одним из тех, что приведены в списке, необходимо убедиться, имеет ли производитель соответствующие сертификаты качества;
• вряд ли стоит экономить на покупке 30 м кабеля и покупать подделку, если можно приобрести качественный кабель раз и на всю жизнь;
• не стоит переплачивать за густую оплетку, а если нужна повышенная экранировка, то для этого существуют специальные кабели, но это уже другая история...

Далее хотелось бы глубже коснуться ряда проблем и вопросов, с которыми сталкиваются потребители коаксиального кабеля. Среди многих вопросов, довольно часто возникают вопросы по оболочке коаксиального кабеля.

Какая оболочка лучше: полиэтилен или поливинилхлорид?

Очень часто данный вопрос рассматривается без учета специфичных условий эксплуатации коаксиального кабеля.

К данным условиям можно отнести следующие моменты:

• Климатические условия эксплуатации
  В эту группу входят параметры устойчивости коаксиального кабеля к неэлектрическим и немеханическим воздействиям внешней среды. Это устойчивость к воздействиям повышенной и пониженной температуры, влажности, солнечного излучения, агрессивных сред.
• Механические условия эксплуатации
  В эту группу входят параметры устойчивости коаксиального кабеля к механическим воздействиям. Это устойчивость к вибрации, линейным нагрузкам, перегибам, динамическому воздействию пыли.

Поливинилхлоридный пластикат наиболее широко применяется для оболочек импортного коаксиального радиочастотного кабеля. При нормальных и повышенных температурах поливинилхлоридный пластикат обеспечивает бoльшую гибкость кабеля и удобство монтажа соединителей, чем полиэтилен.

Он негорюч и может быть белым, что улучшает внешний вид кабеля.

Однако при повышенных температурах пластификатор, содержащийся в оболочке, может мигрировать в полиэтиленовый диэлектрик, значительно увеличивая в нем диэлектрические потери. Этот недостаток мировые производители кабельной продукции устраняют применением специального пластиката с немигрирующими пластификаторами.

В основе специального пластиката лежит использование качественного первичного поливинилхлорида, позволяющего реализовать все достоинства оболочки данного типа.

Производители дешевого кабеля не могут позволить себе использование дорогостоящих материалов.

Применяемый этими производителями пластикат из вторичного сырья по ряду параметров значительно уступает специальному поливинилхлориду. Это высокое влагопоглощение, невысокая стойкость к ультрафиолетовому облучению, низкая прочность и упругость. Все эти недостатки приводят к быстрому старению оболочки и потере ей своих защитных функций.

Как следствие данных процессов возникает нестабильность электрических параметров коаксиального кабеля, который зачастую начинает точно отслеживать погодные условия изменением своих электрических характеристик. Усталость и снижение механической прочности оболочки коаксиального кабеля наиболее ярко проявляется в ее поперечном обрыве при длинных вертикальных провесах без промежуточных креплений, что часто практикуется у нас.

В оболочке, выполненной из качественного поливинилхлоридного пластиката, подобные недостатки отсутствуют. Эксплуатационные параметры указываются в каталогах, но нельзя требовать от оболочки больше того, что в нее заложено производителем.

Создание экстремальных условий эксплуатации коаксиального кабеля ведет, как правило, к накоплению печального опыта, а не к стабильной работе.

Субмагистральный и распределительный коаксиальные кабели с оболочкой из поливинилхлоридного пластиката зарубежных производителей кабельной продукции используются в основном для прокладки в помещениях и климатических условиях, соответствующих температурному диапазону данной оболочки.

В коаксиальных радиочастотных кабелях, предназначенных для преимущественной эксплуатации при воздействии низких температур или при резкой смене температур, применение поливинилхлоридного пластиката нежелательно.

Полиэтилены различных марок наиболее широко применялись для оболочек отечественного коаксиального радиочастотного кабеля.

Фактически, в изготовлении оболочек используется не чистый полиэтилен, а композиции полиэтилена, представляющие смесь нескольких модификаций исходного полиэтилена с добавкой стабилизаторов. Стабилизаторы повышают стойкость полиэтилена к тепловому старению.

В оболочке коаксиального радиочастотного кабеля для внешней прокладки, как правило, используется полиэтилен высокой плотности (низкого давления), для подземной прокладки — полиэтилен низкой плотности (высокого давления).

Высокоплотный полиэтилен стоек к абразивному износу и обеспечивает более надежную защиту от механических воздействий.

Поскольку чистый полиэтилен достаточно быстро стареет на свету и в нем появляются микротрещины, для защиты оболочек от ультрафиолетового облучения применяются композиции светостабилизированного полиэтилена, содержащего не менее 2,5% мелкодисперсной сажи. Светостабилизированный полиэтилен имеет черный цвет. Процент содержания мелкодисперсной сажи в полиэтиленовых оболочках коаксиального радиочастотного кабеля мировых производителей кабельной продукции гораздо выше общепринятого стандарта, что позволяет данному коаксиальному кабелю стабильно работать в климате Африки.

Полиэтиленовая оболочка, в сравнении с поливинилхлоридным пластикатом, имеет более широкий диапазон рабочих температур, менее критична к резкому перепаду температур.

Влагопоглощение оболочки из полиэтилена, по сравнению с поливинилхлоридной оболочкой, меньше в 20 раз.

Механические и эксплутационно-технологические свойства полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката представлены в небольшой таблице:

С массовым приходом на наш рынок импортного коаксиального кабеля с оболочкой из поливинилхлоридного пластиката полиэтиленовая оболочка оказалась незаслуженно забытой и отодвинутой на второй план. Решающую роль в этом сыграли невысокие электрические характеристики отечественного коаксиального радиочастотного кабеля. Косвенно эти недостатки повлияли и на репутацию полиэтиленовой оболочки, которая, несмотря ни на что, с честью выдержала самый главный экзамен — проверку временем.

Стабильность параметров отечественного кабеля, выпущенного 10-15 лет назад, обеспечивается качеством примененных в нем материалов и, в первую очередь, полиэтиленовой оболочки, которая обеспечила и обеспечивает защиту этих материалов от воздействий внешней среды, несмотря на прошедшие годы.

В свете вышеизложенного, полиэтиленовая оболочка коаксиального радиочастотного кабеля представляется наиболее предпочтительной для использования в климатических условиях России.

Заявления о том, что коаксиальный радиочастотный кабель с полиэтиленовой оболочкой трудно прокладывать, что на него невозможно установить соединители, имеют в основе своей определенные пробелы в знании технологических приемов и инструментов, используемых при монтажных работах с коаксиальным кабелем.

Пробелы эти легко устранимы, а результаты, полученные от применения полиэтиленовой оболочки, окупают затраты на устранение данных пробелов.

При низкой температуре окружающей среды коаксиальный кабель в полиэтиленовой оболочке выдерживается в помещении с комнатной температурой. Сам монтаж требует определенной подготовки, места установки, чтобы до минимума сократить время воздействия низкой температуры на коаксиальный кабель и монтажника. При монтаже соединителей на полиэтиленовую оболочку применяют инструмент, позволяющий уменьшить трудозатраты и значительно сократить время монтажа.

Ведущие мировые компании, производящие кабельную продукцию, тщательно отслеживают тенденции российского рынка. Сейчас в линейке продукции, поставляемой, каждой из них присутствует коаксиальный радиочастотный кабель различных стандартов с полиэтиленовой оболочкой.

Время показало, что полиэтиленовая оболочка коаксиального радиочастотного кабеля оказалась востребована нашим профессиональным рынком.

Известным Производителем, выпускающим кабель с данными характеристиками, является компания Helukabel.
Не содержащие галогенов коаксиальные кабели используются для передачи высокочастотных сигналов в различной электронной аппаратуре, особенно в трансмиттерах и ресиверах, компьютерах, в производственной и бытовой электронике, там, где необходимо избежать распространения пожара в результате возгорания. Различные механические, температурные и электрические характеристики коаксиальных кабелей позволяют использовать их для передачи сигналов вплоть до гигагерцового диапазона.

Технические характеристики кабеля представлены ниже по ссылкам.

Коаксиа́льный ка́бель (от лат. co - совместно и axis - ось, то есть соосный ; разговорное коаксиал от англ. coaxial ) - электрический кабель , состоящий из центрального проводника и экрана, расположенных соосно и разделённых изоляционным материалом или воздушным промежутком. Используется для передачи радиочастотных электрических сигналов. Отличается от экранированного провода , применяемого для передачи постоянного электрического тока и низкочастотных сигналов, более однородным в направлении продольной оси сечением (форма поперечного сечения, размеры и значения электромагнитных параметров материалов нормированы) и применением более качественных материалов для электропроводников и изоляции. Изобретён и запатентован в 1880 году британским физиком Оливером Хевисайдом .

«Телевизионный» коаксиальный кабель типа RG-59, применяемый для подключения антенны к телевизионному приемнику

Устройство [ | ]

Коаксиальный кабель (см. рисунок) состоит из:

Благодаря совпадению осей обоих проводников у идеального коаксиального кабеля оба компонента электромагнитного поля полностью сосредоточены в пространстве между проводниками (в диэлектрической изоляции) и не выходят за пределы кабеля, что исключает потери электромагнитной энергии на излучение и защищает кабель от внешних электромагнитных наводок. В реальных кабелях ограниченные выход излучения наружу и чувствительность к наводкам обусловлены отклонениями геометрии от идеальности. Весь полезный сигнал передаётся по внутреннему проводнику.

История создания [ | ]

• 1855 год - Уильям Томсон рассматривает коаксиальный кабель и получает формулу для погонной ёмкости.
• 1880 год - Оливер Хевисайд получает британский патент № 1407 на коаксиальный кабель.
• 1884 год - фирма Siemens & Halske патентует коаксиальный кабель в Германии (патент № 28978, 27 марта 1884).
• 1894 год ― Никола Тесла запатентовал электрический проводник для переменных токов (патент № 514167).
• 1929 год - (англ. Lloyd Espenschied ) и Герман Эффель из AT&T Bell Telephone 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 компания BT) проложен кабель на 40 телефонных номеров.
• 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, .

Применение [ | ]

Основное назначение коаксиального кабеля - передача высокочастотного сигнала в различных областях техники:

Кроме передачи сигнала, отрезки кабеля могут использоваться и для других целей:

Существуют коаксиальные кабели для передачи низкочастотных сигналов (в этом случае оплётка служит в качестве экрана) и для постоянного тока высокого напряжения. Для таких кабелей волновое сопротивление не нормируется.

Классификация [ | ]

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

Международные обозначения [ | ]

Системы обозначений в разных странах устанавливаются международными, национальными стандартами, а также собственными стандартами предприятий-изготовителей (наиболее распространённые серии марок RG, DG, SAT).

Категории [ | ]

Кабели делятся по шкале Radio Guide. Наиболее распространённые категории кабеля:

• RG-58/U - сплошной центральный проводник,
• RG-58A/U - многожильный центральный проводник,
• RG-58C/U - военный кабель;

«Тонкий» Ethernet [ | ]

Был наиболее распространённым кабелем для построения локальных сетей . Диаметр примерно 6 мм и значительная гибкость позволяли ему быть проложенным практически в любых местах. Кабели соединялись друг с другом и с сетевой платой в компьютере при помощи T-коннектора BNC . Между собой кабели могли соединяться с помощью BNC (прямое соединение). На обоих концах сегмента должны быть установлены терминаторы. Поддерживает передачу данных до 10 Мбит/с на расстояние до 185 м.

«Толстый» Ethernet [ | ]

Более толстый, по сравнению с предыдущим, кабель - около 12 мм в диаметре, имел более толстый центральный проводник. Плохо гнулся и имел значительную стоимость. Кроме того, при присоединении к компьютеру были некоторые сложности - использовались трансиверы AUI (Attachment Unit Interface), присоединённые к сетевой карте с помощью ответвления, пронизывающего кабель, т. н. «вампирчики». За счёт более толстого проводника передачу данных можно было осуществлять на расстояние до 500 м со скоростью 10 Мбит/с. Однако сложность и дороговизна установки не дали этому кабелю такого широкого распространения, как RG-58 . Исторически фирменный кабель RG-8 имел жёлтую окраску, и поэтому иногда можно встретить название «Жёлтый Ethernet» (англ. Yellow Ethernet ).

Вспомогательные элементы коаксиального тракта [ | ]

• Коаксиальные разъёмы - для подключения кабелей к устройствам или их сочленения между собой, иногда кабели выпускаются из производства с установленными разъёмами.
• Коаксиальные переходы - для сочленения между собой кабелей с непарными друг другу разъёмами.
• Коаксиальные тройники , направленные ответвители и циркуляторы - для разветвлений и ответвлений в кабельных сетях.
• Коаксиальные трансформаторы - для согласования по волновому сопротивлению при соединении кабеля с устройством или кабелей между собой.
• Оконечные и проходные коаксиальные нагрузки, как правило, согласованные - для установления нужных режимов волны в кабеле.
• Коаксиальные аттенюаторы - для ослабления уровня сигнала в кабеле до необходимого значения.
• Ферритовые вентили - для поглощения обратной волны в кабеле.
• Грозоразрядники на базе металлических изоляторов или газоразрядных устройств - для защиты кабеля и аппаратуры от атмосферных разрядов.
• Коаксиальные переключатели, реле и электронные коммутирующие коаксиальные устройства - для коммутации коаксиальных линий.
• Коаксиально-волноводные и коаксиально-полосковые переходы, симметрирующие устройства - для состыковки коаксиальных линий с волноводными, полосковыми и симметричными двухпроводными.
• Проходные и оконечные детекторные головки - для контроля высокочастотного сигнала в кабеле по его огибающей.

Основные нормируемые характеристики [ | ]

Расчёт характеристик [ | ]

Определение погонной ёмкости, погонной индуктивности и волнового сопротивления коаксиального кабеля по известным геометрическим размерам проводится следующим образом.

Сначала необходимо измерить внутренний диаметр D экрана, сняв защитную оболочку с конца кабеля и завернув оплетку (внешний диаметр внутренней изоляции). Затем измеряют диаметр d центральной жилы, сняв предварительно изоляцию. Третий параметр кабеля, который необходимо знать для определения волнового сопротивления, - диэлектрическая проницаемость ε материала внутренней изоляции.

Погонная ёмкость C h (в Международной системе единиц (СИ) , результат выражен в фарадах на метр) вычисляется по формуле ёмкости цилиндрического конденсатора :

C h = 2 π ε 0 ε ln ⁡ (D / d) , {\displaystyle C_{h}={\frac {2\pi \varepsilon _{0}\varepsilon }{\ln(D/d)}},}

Погонная индуктивность L h (в системе СИ, результат выражен в генри на метр) вычисляется по формуле

L h = μ 0 μ 2 π ln ⁡ (D / d) , {\displaystyle L_{h}={\frac {\mu _{0}\mu }{2\pi }}\ln(D/d),}

Z = L h C h = 1 2 π μ μ 0 ε ε 0 ln ⁡ D d ≈ lg ⁡ (D / d) ε ⋅ 138 Ω {\displaystyle Z={\sqrt {\frac {L_{h}}{C_{h}}}}={\frac {1}{2\pi }}{\sqrt {\frac {\mu \mu _{0}}{\varepsilon \varepsilon _{0}}}}\ln {\frac {D}{d}}\approx {\frac {\lg(D/d)}{\sqrt {\varepsilon }}}\cdot 138~\Omega }

(приближённое равенство справедливо в предположении, что μ = 1).

Волновое сопротивление коаксиального кабеля можно также определить по номограмме, приведённой на рисунке. Для этого необходимо соединить прямой линией точки на шкале D/d (отношения внутреннего диаметра экрана и диаметра внутренней жилы) и на шкале ε (диэлектрической проницаемости внутренней изоляции кабеля). Точка пересечения проведённой прямой со шкалой R номограммы соответствует искомому волновому сопротивлению.

Скорость распространения сигнала в кабеле вычисляется по формуле

v = 1 ε ε 0 μ μ 0 = c ε μ , {\displaystyle v={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon \varepsilon _{0}\mu \mu _{0}}}}={\frac {c}{\sqrt {\varepsilon \mu }}},}

где c - скорость света . При измерениях задержек в трактах, проектировании кабельных линий задержек и т. п. бывает полезно выражать длину кабеля в наносекундах, для чего используется обратная скорость сигнала, выраженная в наносекундах на метр: 1/v = √ ε ·3,33 нс/м .

Предельное электрическое напряжение, передаваемое коаксиальным кабелем, определяется электрической прочностью S изолятора (в вольтах на метр), диаметром внутреннего проводника (поскольку максимальная напряжённость электрического поля в цилиндрическом конденсаторе достигается возле внутренней обкладки) и в меньшей степени диаметром внешнего проводника:

V p = S d 2 ln ⁡ (D / d) . {\displaystyle V_{p}={\frac {Sd}{2}}\ln(D/d).}

См. также [ | ]

Примечания [ | ]

Литература [ | ]

• Н. И. Белоруссов, И. И. Гроднев. Радиочастотные кабели. 2-е изд., перераб. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959.
• Т. И. Изюмова, В. Т. Свиридов. Волноводы, коаксиальные и полосковые линии. - М.: Энерия, 1975.
• Д. Я. Гальперович, А. А. Павлов, Н. Н. Хренков. Радиочастотные кабели. - М.: Энергоатомиздат, 1990.
• Электрические кабели, провода и шнуры: Справочник/Н. И. Белоруссов, А. Е. Саакян, А. И. Яковлева: Под ред. Н. И. Белоруссова. - 5 изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 536 с.; ил.
• Любительская радиосвязь на КВ. Под ред. Б. Г. Степанова. - М.: Радио и связь, 1991.
• Справочная книга радиолюбителя-конструктора. Под ред. Н. И. Чистякова. - М.: Радио и связь, 1990.
• Дж. Дэвис, Дж. Дж. Карр. Карманный справочник радиоинженера. Пер. с англ. - М.: Додэка-XXI, 2002.
• Кашкаров А. П. Популярный справочник радиолюбителя.- М.: ИП «РадиоСофт», 2008.- 416 с.: ил. См. с. 250.

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 11326.0-78. Кабели радиочастотные. Общие технические условия.
• IEC 60078(1967). Кабели радиочастотные коаксиальные. Волновое сопротивление и размеры.
• IEC 60096-1(1986). Кабели радиочастотные. Часть 1: Общие требования и методы измерений.
• IEC 60096-2(1961). Кабели радиочастотные. Часть 2: Частные технические условия на кабели.
. Азбука Безопасности
• Электрические характеристики коаксиальных кабелей . CQHAM.RU

Одна из главных составляющих комплекта установки GSM-репитера – это кабельная сборка. И в данном разрезе сложно переоценить правильность выбора высокочастотного кабеля, который будет оптимальным именно в вашем случае. Давайте же разберемся, какой лучше выбрать коаксиальный кабель и в чем различия между популярными типами данного материала.

Основные характеристики коаксиальных кабелей

Если говорить об обеспечении сигнала для усилителя сотовой связи, то важнейшим свойством кабеля является показатель затухания этого самого сигнала, а также волновое сопротивление. Специалисты рекомендуют использовать продукцию с волновым сопротивлением 50 Ом, иначе появляется риск ухудшения связи и даже поломка оборудования. Именно поэтому нельзя использовать кабели, предназначенные для спутникового телевидения, систем видеонаблюдения, например RG-6, RG-59, так как они обладают сопротивлением 75 Ом.

Обычно при монтаже репитеров применяется размерность от 10 до 30 метров. Все зависит от расстояния между приемной антенной, которая устанавливается на фасаде здания, крыше, вышке, и приемным оборудованием. Чем меньше длина проводника сигнала, тем выше его мощность и чистота. Впрочем, при высоком качестве материалов можно добиться должного эффекта даже при 100-метровом кабеле. Как указывалось выше, для таких задач нужна структура с минимальным показателем затухания. Если уровень затухания сигнала находится в пределах 3 дБм на каждый погонный метр, то качество передачи незначительно ухудшается. В случае возрастания величины до 5 дБм спад качества будет весьма ощутимым, а, начиная с 6 дБм, работать с кабелем становится невозможно.

Все коаксиальные кабели имеют примерно одинаковое строение:

• центральная жила (медь, алюминий, их сочетание);
• полимерная изоляция (сплошной/вспененный диэлектрик);
• экран и металлическая оплетка;
• внешняя оболочка, защищающая оплетку от контактна с окружающей средой.

Один из самых распространенных форматов, относится к тонким коаксиальным кабелям. В его основе – медная моно- (стандарт) либо витая жила, оплетка тоже выполнена из меди. Дополнительно используется экран из алюминиевой фольги. Кабель годится как для внутреннего, так и для внешнего использования в температурном режиме от -55 до +125°C. Недостатком такого выбора можно считать относительно высокий показатель затухания сигнала, отчего RG-58 рекомендуется использовать только в случае, когда длина фидера – 3-10 м.

Так называемый Thicknet или «толстый Ethernet». Его основные отличия от предыдущего варианта: больший диаметр центрального проводника (одинарная жила из омедненного алюминия) и общего поперечного сечения кабеля, меньший показатель гибкости, более высокая цена. Широко используется профессионалами при монтаже соединения между внешней антенной и усилителем связи длиной до 10 м, диапазон частот составляет 140-1900 МГц. Применяются специальные разъемы, предполагающие пайку. Подлежит использованию внутри и снаружи помещений.

В отличие от предыдущих моделей, RG-213 в качестве стандарта использует витую центральную жилу из меди (7xØ0,75 мм), что заметно повышает эластичность кабеля, предельно снижает радиус изгиба. Оплетка – луженая медь, предусмотрен экран из алюминиевой фольги. Изоляция RG-213 выполнена из вспененного полиэтилена, внешняя оболочка – из ПВХ. Температурный режим эксплуатации: от -20 до +75°C. Фактически это модернизированный RG-8, отвечающий американскому стандарту MIL-C-17D.

Кабель используется преимущественно для диапазонов 900, 1800, 2100, 2400 и 2600 МГц, имеет вдвое меньший показатель потерь на частоте 900 МГц в сравнении с RG-58. Состав 5D-FB: одинарная медная жила, изолированная вспененным диэлектриком, медный экран, алюминиевая фольга и устойчивая к ультрафиолету оболочка. Показатель затухания находится на уровне RG-213 (19,7 дБ на 100 м), хотя предыдущий кабель в 1,5 раз толще. Существует модификация CCA, предусматривающая центральную жилу и оплетку из омедненного алюминия. Хорошее соотношение цены и качества.

Один из наиболее современных видов коаксиального кабеля, разработанный с использование технологии PEEG – в качестве рабочего диэлектрика использован плотный полиэтиленовый компаунд HDPE. Причем состав изоляции включает до 60% азота и только 40% полимера, что гарантирует небывало низкий показатель затухания сигнала. 8D-FB используется там, где нужен длинный кабель. Кроме того, оболочка фидера прекрасно справляется с агрессивной средой и тяжелыми климатическими условиями. Кабель рекомендован к использованию в частотном диапазоне GSM-1800, 3G-2100, LTE-2500.

Данный кабель обладает еще меньшим коэффициентом погонного затухания сигнала, чем в случае предыдущего продукта, но имеет внешний диаметр 13 мм против 11 мм – у 8D-FB. Состав: центральная жила из чистой меди либо омедненного алюминия (меди – не менее 15%), оплетка – луженая медь с двусторонней алюминиевой фольгой на лавсановой основе (обеспечиваются высокие экранизирующие свойства), диэлектрик – вспененный полиэтилен, оболочка – ПВХ. Рабочий диапазон частот – до 6000 МГц.

Центральная жила – из чистой меди (Ø 1,4 мм), оплетка 90 дБ – из луженой (дополнена двусторонней алюминиевой фольгой). Продукт отличается высоким коэффициентом экранирования, оболочка имеет защиту от УФ-лучей. Внешний диаметр кабеля составляет 6 мм. Частотный диапазон: 30-6000 МГц.

Прямая замена кабелю RG-8, аналог RG-213. Сечение медной жилы – 2,7 мм, изолятор – вспененный диэлектрик, оплетка – луженая медь с двусторонней алюминиевой фольгой. За счет устойчивой к температурным перепадам и ультрафиолету оболочке CNT-400 успешно используется на открытом воздухе. Наружный диаметр – 10,3 м. Главные свойства: низкий коэффициент затухания (на 900 МГц – около 13 дБ/100 м) и стабильность фазового сдвига при изменении температуры, изгибе.

Функциональный аналог 5D-FB, имеющий моножильный центральный проводник из меди (Ø1,78 мм), оплетку из луженой меди, изоляцию из вспененного полиэтилена (с примесью азота). Стандартный вариант рассчитан на использование вне помещений, также есть модификации DB – водонепроницаемый, FR – пожаробезопасный. Разновидность LMR-300 PVC используют только в помещениях. Продукт отличается низкими потерями сигнала и хорошей гибкостью (радиус изгиба составляет 7,8 дюйма или 22 мм).

Является аналогом RG-58, имеет значительно меньшие потери, чем RG-8, и отличается хорошей гибкостью (диаметр изгиба – 1 дюйм или 25 мм). Помимо стандартного, пожаробезопасного и водонепроницаемого, есть супергибкий вариант UltraFlex с оболочкой из термопластичного эластомера. Центральный провод – сплошной, из омедненного алюминия, оплетка изготовлена из луженой меди. Общий диаметр – 10,3 мм.

Коаксиальный кабель или так называемая коаксиальная пара (образован от латинского co(cum) — совместно и axis — ось, таким образом, проводники располагаются соосно), также называемый коаксиал (от англ. coaxial), — является электрическим кабелем, оба проводника которого выполнены в виде цилиндров, расположенных соосно и разделённых изоляциоонным материалом. Данный тип кабеля используется в передачах высокочастотных сигналов.

Коа ксиальный кабе ль или так называемая коаксиальная пара (образован от латинского co(cum) — совместно и axis — ось, таким образом, проводники располагаются соосно), также называемый коаксиал (от англ. coaxial), — является электрическим кабелем, оба проводника которого выполнены в виде цилиндров, расположенных соосно и разделённых изоляционным материалом. Данный тип кабеля используется в передачах высокочастотных сигналов.

СТРОЕНИЕ КАБЕЛЯ

Внутренняя структура кабеля выглядит следующим образом:

Внутренний проводник - может быть представлен одиночно-прямолинейным, многопроволочным или многожильным проводом, а также быть выполнен в виде медной трубки, медного или алюминиевого сплава, посеребренной меди, омеднённого алюминия, покрытой медью стали и т. п.

Изоляция - это диэлектрическое заполнение, обеспечивающее соосность расположения внутреннего и внешнего проводников. Может быть выполнена сплошным диэлектриком - фторопластовый цилиндр, сплошной фторопласт, полиэтилен, вспененный полиэтилен и т.п., так и полувоздушным способом - шайбы, кордельно-трубчатый повив и др.

Внешний проводник (экран) - выполнен из фольги или алюминия, оплётки или их комбинаций, а также повива металлических лент, гофрированной трубки и пр. Используемые материалы - медь, алюминий и их сплавы.

Оболочка - слой изоляционного материала, осуществляющий защиту от внешних воздействий. Производится из светостабилизированного (устойчивого к ультрафиолетовым лучам) полиэтилена, ПВХ, повива из фторопластовой ленты или подобного изоляционного материала.

Благодаря уникальному строению, а именно, соосности обоих проводников и соблюдению определенных соотношений их диаметров, электромагнитное поле сосредоточено внутри кабеля и внешнее поле практически отсутствует, поэтому потери на излучение электромагнитной энергии передаваемого сигнала в окружающее кабель пространство почти сведены к нулю. К тому же внешний проводник параллельно выполняет функцию экрана, который защищает электрическую цепь от внешних электромагнитных полей.

ИСТОРИЧЕСКИЕ ДАТЫ

1894 год ― физик Никола Тесла получил патент на электрический проводник для переменного тока.

1929 год — Герман Эффель и Ллойд Эспеншид из корпорации AT&TBellTelephoneLaboratories впервые запатентовали.

1936 год — компания AT&T создала первую экспериментальную линию телепередачи по такому кабелю, между Нью-Йорком и Филадельфией.

1936 год — во время проведения в Лейпциге Берлинских Олимпийских Игр осуществилась первая передача телевизионного сигнала.

1936 год — Бирмингем и Лондон соединил кабель на 40 телефонных адресов, который проложила почтовая служба (теперь BT).

1941 год — компания AT&T в США впервые использовала систему L1 в коммерческих целях. Между Стивенс Пойнт (Висконсин) и Миннеаполисом (Миннесота), осуществлена передача телевизионного канала и создано 480 телефонных абонентов.

1956 год — ознаменовался тем, что была проложена первая трансатлантическая коаксиальная линия, TAT-1.

ПРИМЕНЕНИЕ

Сфера применения довольно обширна и определяется его основным назначением - передача электрических сигналов с низкими потерями. Перечень областей техники где применяется:

• вещательные сети;
• системы связи;
• антенно - фидерные системы;
• компьютерные сети;
• системы дистанционного управления, контроля и измерений;
• автоматические системы управления, производственные и научно-исследовательские системы;
• системы автоматики и сигнализации;
• каналы связи в любительской и бытовой технике;
• видеосистемы наблюдения и объектного контроля;
• каналы связи различных мобильных объектов (летательных аппаратов, судов и др.) и радиоэлектронных устройств;
• осуществление связи между блоками и внутри блоков составляющих в радиоэлектронной аппаратуре;
• военная техника и сопутствующие области спец назначения.

Помимо создания каналов по передаче сигнала, кабели небольшой длины могут применяться и в других целях:

• согласующие и симметрирующие устройства;
• кабельные линии задержки;
• формирователи импульса и фильтры;
• четвертьволновые трансформаторы.

КЛАССИФИКАЦИЯ

1) По назначению кабель подразделяют на следующие группы:

• для систем связи;
• компьютерных сетей;
• космической техники;
• бытовой техники;
• для систем кабельного телевидения;
• авиационный

2) По волновому сопротивлению :

Волновое сопротивление кабеля может быть различным. Однако же некоторые его величины стандартизированы. Это три значения международных стандартов и пять российских:

• 50 Ом — самый распространённый тип кабеля, используется в различных областях радиоэлектроники. Выбор данной величины волнового сопротивления обусловлен способностью такого кабеля, передавать радиосигналы, близкие к предельно достижимым показаниям передаваемой мощности и электрической прочности с минимальными потерями.
• 75 Ом — также является очень распространённым типом. Традиционно применяется в телевизионных системах передачи сигнала. Выбран, благодаря хорошему соотношению механической прочности и небольшой себестоимости. Распространён в сферах, где не используются высокие мощности, и требуется большой метраж кабеля. Потери сигнала немногим больше, чем в кабеле с волновым номинальным сопротивлением 50 Ом.
• 100 Ом — редко используемая группа. Применяется, в основном, в технике использующей импульсы и в специальных целях.
• 150 Ом — редко применяется, в основном, в технике использующей импульсы, а также для специальных целей. В международных стандартах не предусмотрен.
• 200 Ом — используется очень редко, предусмотрен только российскими стандартами.

Существуют кабели с ненормируемыми волновыми сопротивлениями: наиболее распространёны в аналоговой звукотехнике.

3) По диаметру изоляции:

• крупногабаритный диаметр — более 11,5 мм;
• среднегабаритный диаметр — 3,7 ÷ 11,5 мм;
• миниатюрный диаметр — 1,5 ÷ 2,95 мм;
• субминиатюрный диаметр — до 1 мм.

4) По степени экранирования:

• излучающие кабели - имеют намеренно заниженную, но контролируемую степень экранирования;
• обычный экран;
• однослойная оплётка;
• двойная или многослойная оплётка, и также с дополнительным экранирующим слоем;
• экран с лужёной оплёткой;
• сплошной экран;
• экран из металлической трубки.

5) По гибкости (стойкость к частым перегибам кабеля и по механическому моменту изгиба кабеля):

• особо гибкий;
• гибкий;
• полужёсткий;
• жёсткий.

КАТЕГОРИИ

• RG-213 и RG-8 — «Толстый Ethernet» (Thicknet). (RG-8) с волновым номинальным сопротивлением 50 Ом. Стандарт 10BASE5;
• RG-58 — «Тонкий Ethernet» (Thinnet), с волновым номинальным сопротивлением 50 Ом. Стандарт10BASE2;
• RG-58/U — центральный проводник выполнен сплошным;
• RG-58A/U —центральный проводник выполнен многожильным;
• RG-58C/U — кабель используется для военных целей;
• RG-59 — кабель для телевизионных целей (Broadband/CableTelevision), с номинальным волновым сопротивлением 75 Ом. является Российским аналогом РК-75-х-х («кабель радиочастотный»);
• RG-6 — кабель для телевизионных целей (Broadband/CableTelevision), с номинальным волновым сопротивлением 75 Ом. У этой категории кабеля имеют некоторые разновидности, они характеризуют его тип и материал исполнения. Является Российским аналогом РК-75-х-х («кабель радиочастотный»);
• RG-11- кабель для магистральных линий, используется для больших расстояний (до 600 м.). Благодаря полиэтиленовой внешней изоляции, его без проблем можно использовать в сложных условиях (колодцы, улица). Модификация этого кабеля, S1160 отличается наличием троса, который используется в качестве несущего элемента, кабель пробрасывается по воздуху (например, между строениями);
• RG-62 — ARCNet, волновое сопротивление 93 Ом.

«Тoнкий» Ethеrnet

Когда-то был одним из наиболее распространённых кабелей для построения локальных сетей. Благодаря своим характеристикам, а именно диаметру в 6 мм и значительной гибкости, он может быть проложен практически в любых местах. Соединяются кабели между собой и с сетевой платой компьютера с помощью коннектора ВNC (Вayonet Nеill-Concеlman). Также существует соединение кабелей между собой при помощи прямого соединения (I-коннектора BNC). На неиспользуемых концах сегмента нужна установка терминаторов. По такому типу кабеля можно пересылать данные на скорости до 10 Мбит/сек. на расстояние около 185 м.

«Толстый» Ethеrnet

Данный кабель RG-11, толстый — диаметр его 11,7 мм, у него более толстый центральный проводник, чем у «тонкого Ethernet». Это обусловливает наличие двух существенных недостатков - он плохо гнётся и имеет достаточно высокую цену. Помимо этого, при подсоединении к компьютеру наблюдаются некоторые сложности — необходимо использование трансиверов АUI (Attаchment Unit Interfаce), которые присоединяются к сетевой карте с помощью ответвителя, пронизывающего кабель - так называемые «вампирчики». Но естественно есть у данного кабеля и достоинства. За счёт всё того же более толстого проводника передавать данные можно на расстояниях до 500 м, при этом максимально возможная скорость будет составлять 10 Мбит/с. В силу дороговизны и сложности установки этот кабель не получил достаточно широкого распространения, в отличии от RG-58. Иногда можно встретить иное название RG-8 - это «Желтый Ethеrnet» (англ. Yellоw Ethеrnet), так как исторически фирменный кабель имел жёлтую окраску (сейчас стандартным цветом является серый).

ОБОЗНАЧЕНИЯ

Обозначения кабелей советского производства

Согласно ГОСТ 11326.0-78 марка кабеля обозначается буквами, указывающими его тип, и последующими тремя цифрами, разделённых дефисами.

Первая цифра выражает номинал волнового сопротивления. Вторая цифра означает:

• для коаксиальных кабелей — номинал диаметра по изоляции, округлённый до наиближайшего меньшего целого числа при диаметрах свыше 2 мм (исключение составляют диаметр 2,95 мм, который нужно округлить до 3 мм, и диаметр 3,7 мм - его округлять не следует).
• для кабелей с внутренними проводниками, выполненными в виде спирали — номинальное значение диаметра центральной жилы;
• для кабелей с двумя проводниками в раздельных экранах — номинал диаметра по изоляции, округлённый так же, как и для обычного;
• для кабелей с двумя проводниками в одной общей изоляции или скрученных из раздельно изолированных проводников — значение наибольшей величины по заполнению или диаметра по скрутке.

Ниже приводится цифровое обозначение, присвоенное кабелям по теплостойкости:

1 — обычная теплостойкость, выполнена сплошным слоем изоляции;

2 — повышенная теплостойкость, выполнена сплошным слоем изоляции;

3 — обычная теплостойкость, выполнена полувоздушным типом изоляции;

4 — повышенная теплостойкость, выполнена полувоздушным типом изоляции;

5 — обычная теплостойкость, выполнена воздушным типом изоляции;

6 — повышенная теплостойкость, выполнена воздушным типом изоляции;

7 — высокая теплостойкость.

С - данную букву добавляют в конце маркировки через тире, если кабель имеет повышенную однородности или повышенную стабильность своих параметров.

А («абонентский») - наличие в конце названия этой буквы говорит о пониженном качестве кабеля, характеризующимся частичным отсутствием проводников, выполняющих роль экрана.

Пример:

«Кабель РК 75-4-15 ГОСТ (ТУ)» - условное обозначение коаксиального радиочастотного кабеля. Номинальное волновое сопротивление его - 75 Ом, сплошная изоляция, обычная теплостойкость, диаметр по изоляции в номинале - 4,6 мм, 5 номер разработки.

Устаревшие обозначения кабелей советского производства

В СССР, в 1950 — 1960-х годах использовалась маркировка кабелей, в которой не прописывались значимые компоненты. Она включала в себя буквы «РК» и условный номер разработки. В эти годы обозначение «РК-50» означало, что это не кабель с волновым номинальным сопротивлением 50 Ом, а кабель, с 50 порядковым номером разработки, волновое же сопротивление его составляло 157 Ом.

Обозначения кабелей импортного производства

В разных странах системы обозначений регламентируются национальными, международными и стандартами собственных предприятий-изготовителей (наибольшим спросом пользуются кабели марок DG , RG, SAT).

Методика определения волновых сопротивлений у кабелей, на основе геометрических размеров, производится следующим образом.

Сначала определяют диаметр внутренней стороны экрана (D), предварительно снимается защитная оболочка с конца кабеля и заворачивается оплетка (является внешним диаметром внутренней изоляции). После этого замеряется диаметр у центральной жилы (d), для этого её необходимо освободить от изоляции. Подставляя в формулу значения диэлектрической проницаемости у материала, из которого выполнена внутренняя изоляция из приложения и результаты предыдущих измерений, вычисляется волновое сопротивление кабеля.

Для этих вычислений требуется прямой линией соединить точку по шкале «D/d» (отношение диаметра внутренней стороны экрана к диаметру центральной жилы) и на шкале «Е» (величина диэлектрической проницаемости материала из которого изготовлена внутренняя изоляция кабеля). Точка пересечения этой прямой со шкалой «R» и есть искомая величина волнового сопротивления данного кабеля.

Коаксиальный кабель. Что это?

Наверное, вы не раз слышали такие словосочетания как витая пара , экранированный провод и высокочастотный сигнал? Так вот, коаксиальный кабель — эта разновидность витой пары , но с гораздо большей помехозащищенностью, наиболее подходящий проводник для ВЧ сигнала.

Состоит из центральной жилы (проводника), экранированного слоя (экрана) и двух изолирующих слоев.

Внутренний изолятор служит для изоляции центральной жилы коаксиального кабеля от экрана, внешний — для защиты кабеля от механических повреждений и электрической изоляции.

Защита от помех коаксиальным кабелем. Причина возникновения помех

Что представляют из себя помехи в не коаксиальном кабеле

Стоит сразу разобраться с вопросом защиты от помех. Разберем общие принципы природы их возникновения и влияния помех на передачу информации.

Итак, все мы знаем, что существуют некие помехи в линиях электропередач . Они представляют из себя всплески и, наоборот, пропадания номинального (того, которое должно быть) напряжения в кабеле (в проводе). На графике (зависимости напряжения в кабеле от времени) помехи выглядят так:

Причина возникновения помех — электромагнитные поля от других сигналов и кабелей. Как мы знаем из курса школьной физики, у электричества есть две составляющие — электрическая и магнитная. Первая представляет собой течение тока по проводнику, а вторая — электромагнитное поле, которое создает ток.

Электромагнитное поле распространяется в среде в форме сферы в бесконечность. Проходя через незащищенный от помех (не коаксиальный) кабель, электромагнитный сигнал влияет на магнитную составляющую электрического сигнала в кабеле и вызывает в нем помехи, отклоняя напряжение сигнала от номинального.

Представьте себе, что мы обрабатываем (считываем) сигнал напряжением 10 В с определенной тактовой частотой, например в 1Гц. Это значит, что мы мгновенно списываем показания напряжения в линии каждую секунду. Что произойдет, если именно в момент считывания помеха сильно отклонит напряжение, например с 10 вольт до 7,4 вольт? Правильно, ошибка, мы считаем ложную информацию! Проиллюстрируем этот момент:

Но мы должны помнить о том, что напряжение у нас мерится от корпуса (или от минуса). И фишка в том, что в радиоэлектронике (в электронике высокочастотных сигналов) большую отрицательную роль играют именно высокочастотные помехи , и вот она, собственно говоря, истина: в момент, когда помеха действует на центральную жилу коаксиального кабеля , та же самая помеха действует и на экран коаксиального кабеля , а напряжение мерится от корпуса (который соединен с экраном), поэтому разность потенциалов между экранной частью коаксиального кабеля и его центральной жилой остается неизменной.

Поэтому основная задача в защите от помех при передачи сигнала — держать экранный слой или провод как можно ближе к центральному и всегда на одном и том же расстоянии.

Что лучше защищает от электромагнитных помех — витая пара или коаксиальный кабель?

Сразу ответим на вопрос. Коаксиальный кабель защищает от помех лучше, чем витая пара .

В витой паре два провода свиты между собой и заизолированы друг от друга. Плюсовой провод при сгибах может на доли миллиметра отдаляться от минусового, что отдаляет, собственно, плюс от корпуса. Кроме того, сами жилы плюсового и минусового провода за счет изоляции уже имеют между собой определенный зазор. Помеха может проскочить, но вероятность достаточно мала.

В Коаксиальном кабеле экранный слой по кругу, полностью обволакивает центральную жилу. Помеха никак не может пройти через центральную жилу, минуя экран коаксиала. Кроме того, качество материала, из которого изготавливается коаксиальный кабель, по требованиям государственного стандарта превосходит качество материалов для витых пар . Точка.

Волновое сопротивление коаксиальных кабелей.

Волновое сопротивление

Основная характеристика коаксиального кабеля — волновое сопротивление . Это величина, в общем говоря, характеризующая затухание амплитуды сигнала в коаксиальном кабеле на 1 погонный метр.

Получается она из выражения частного от напряжения сигнала, передаваемого по коаксиальному кабелю , деленного на ток при этом напряжении в коаксиальном кабеле , мерится в Омах.

Но главное, запомните что она характеризует — затухание передаваемого сигнала. Это сама суть волнового сопротивления коаксиальных кабелей. Уменьшение амплитуды напряжения и тока — есть затухание сигнала.

Для того, чтобы окунуться в волновое сопротивление коаксиальных кабелей глубже, нужно знать много разных понятий о теории электромагнитных волн, таких как амплитуда без учета затухания, активное погонное сопротивление, коэффициент затухания электромагнитных волн в коаксиальном волноводе , несколько постоянных электрических величин, затем построить пару интегральных волновых графиков и понять, что все-таки, 77 Ом — идеально подходит для советского телевидения, 30 Ом — идеально подходит для всего кроме советского телевидения, ну а 50 Ом — золотая середина между советским телевидением, коаксиальным кабелем и всем остальным!

Но лучше — запомните суть, а остальному — поверьте на слово)

Стандарты волновых сопротивлений коаксиальных кабелей:

50 Ом. Самый распространенный стандарт коаксиального кабеля . Оптимальные характеристики по передаваемой мощности сигнала, электрической изоляции (плюса от минуса), минимальные потери сигнала при передаче радиосигнала.

75 Ом. Был широко распространен в СССР в части передачи телевизионного и видеосигнала и, что примечательно, оптимально подходит именно для этих целей.

100 Ом, 150 Ом, 200 Ом. Применяются крайне редко, в узкоспециализированных задачах.

Также, немаловажными характеристиками являются:

• упругость;
• жесткость;
• диаметр внутренней изоляции;
• тип экрана;
• металл проводника;
• степень экранировки.

Остались вопросы? Напишите в комментарии) Мы ответим!