Najpopularniejszym obecnie rodzajem zasilania antenowego jest kabel koncentryczny RF. Jest wygodny i zapewnia dobry poziom wydajności. Z tego powodu produkuje się ogromną liczbę kabli koncentrycznych do różnych celów.
Zastosowania
Kable tego typu są używane tam, gdzie konieczne jest przesyłanie sygnałów elektrycznych o częstotliwości radiowej. Najbardziej oczywistym obszarem ich zastosowania jest przesyłanie obrazu do telewizorów domowych, ale są one poszukiwane w wielu innych obszarach. Kable koncentryczne są również używane do nadzoru wideo i podłączania odbiorników i anten przez odbiorców komercyjnych i przemysłowych. Są potrzebne tam, gdzie konieczne jest przesyłanie sygnałów o wysokiej częstotliwości na odległość.
Konstrukcja kabli koncentrycznych minimalizuje straty i zakłócenia. Dlatego są szeroko stosowane w organizacji połączeń sieciowych. Na przykład cyfrowe kable koncentryczne były używane na początkuformy sieci lokalnych Ethernet, chociaż dziś zostały zastąpione światłowodami w celu zwiększenia szybkości przesyłania danych i tańszymi skrętkami, gdy częstotliwość sygnału nie jest tak wysoka.
Historia stworzenia
Kabel koncentryczny RF jest ważną częścią nowoczesnej elektroniki. Pierwsza znana jego realizacja pojawiła się w 1884 roku, kiedy to Ernst von Siemens (jeden z założycieli Siemensa) opatentował swój pomysł, ale w tym czasie nie było dla niego zastosowania. Dopiero w 1929 roku Bell Laboratories opatentowało nowoczesne komercyjne kable koncentryczne, chociaż ich użycie było stosunkowo niewielkie. Na przykład zostały wykorzystane w 1934 roku do transmisji obrazu telewizyjnego z igrzysk olimpijskich w Berlinie do Lipska. W 1936 r. ułożono kabel koncentryczny na 40 połączeń telefonicznych między Londynem a Birmingham, a w USA między Nowym Jorkiem a Filadelfią stworzono eksperymentalną linię do transmisji obrazu telewizyjnego.
Po rozpoczęciu zastosowań komercyjnych odkryto inne aplikacje, które są dobrze ugruntowane i szeroko stosowane w biznesie i w domu.
Co to jest kabel koncentryczny?
Wygląda jak gruby przewód elektryczny. Wykonane z części zapewniających niskostratną transmisję sygnału RF. Jego główne elementy to:
- dyrygent środkowy;
- izolacyjny dielektryk;
- przewodnik zewnętrzny;
- zewnętrzna obudowa.
Przewód środkowy jest prawie zawsze wykonany z miedzi. Czasami stosuje się stop miedzi lub aluminium. Może składać się z jednego lub więcej przewodów.
Izolujący dielektryk oddziela przewodniki i jest jedną z głównych przyczyn tłumienia sygnału. Może być stały lub półpowietrzny. Wykonywany jest w formie długich rurek wykonanych z polietylenu lub fluoroplastiku lub pianki, z których większość to powietrze.
Zewnętrzny przewodnik to zwykle oplot miedziany. Zapewnia to koncentrycznemu skręconemu kablowi wystarczającą elastyczność. Czasami stosuje się 2 lub nawet 3 warstwy, aby poprawić ekranowanie. Osiąga się to zwykle przez umieszczenie jednego warkocza bezpośrednio na drugim, chociaż w niektórych przypadkach można użyć folii miedzianej lub taśmy. Dzięki zastosowaniu dodatkowych warstw ekranujących znacznie zmniejsza się poziom zakłóceń i promieniowania.
Zewnętrzna powłoka ochronna zapobiega tworzeniu się pasożytniczych sprzężeń zwrotnych. Zapewnia również ochronę przed wnikaniem brudu i wilgoci oraz zapobiega uszkodzeniu kabla innymi środkami mechanicznymi.
Zasada działania
Kabel koncentryczny przewodzi prąd zarówno przez przewody wewnętrzne, jak i zewnętrzne. Prądy te są równe i mają przeciwną biegunowość, dzięki czemu wszystkie pola pozostają w kablu, nie promieniują poza niego i nie podlegają zakłóceniom. Dlatego żadne zewnętrzne obiekty nie wpływają na pola. Dzięki temu podajnik koncentryczny idealnie nadaje się do instalacji wewnątrz lub w pobliżu budynków lub innych obiektów. Jest to jego główna zaleta w porównaniu np. ze skrętką.
Wybierając typ kabla koncentrycznego, należy wziąć pod uwagę jego specyfikacje i parametry.
Impedancja
Najważniejszą cechą kabla koncentrycznego jest jego impedancja, która jest określana przez jego średnicę i materiał dielektryczny. Parametr mierzony jest w omach. Jego najczęstsze znaczenia to:
- 50 omowy kabel koncentryczny. Zapewnia minimalną utratę sygnału dla danej wagi przewodu. Zwykle używany do celów zawodowych.
- 75 omów kabel koncentryczny. Ma minimalną wagę dla danego poziomu strat. Szeroko stosowany w domowych telewizorach i sprzęcie Hi-Fi.
- Kabel 93 omów był wcześniej używany do łączenia komputerów i podłączania monitorów.
Dostępne są inne wartości impedancji, ale są one znacznie mniej poszukiwane.
Zanikanie
Innym ważnym parametrem skrętki koncentrycznej jest strata w transmisji sygnału. Ich poziom zależy od wielu czynników, w tym od jakości dielektryka i materiałów przewodnika. Tłumienie sygnału jest proporcjonalne do długości kabla. Specyfikacje zwykle podają ubytek w decybelach na jednostkę długości. Na przykład kabel koncentryczny RG-6A/U ma tłumienie 1,0 dB/10 m przy 100 MHz. Niestety, nie wszyscy producenci stosują tę samą długość, więc dla porównania mogą być potrzebne dodatkowe obliczenia.
Maksymalna dopuszczalna moc
Chociaż ta specyfikacja nie jest bardzo ważna dla aplikacji o niskim sygnale, może stać się problemem podczas przesyłania dużej mocy. Zazwyczaj ograniczenia wynikają ze strat ciepła w kablu. Jeśli spodziewane jest przesyłanie dużej mocy, sprawdź napięcie robocze.
Czynnik skracania
Jest to stosunek szybkości transmisji sygnału w kablu koncentrycznym do szybkości jego propagacji w próżni (prędkości światła).
W niektórych przypadkach wartość współczynnika prędkości może mieć duże znaczenie, na przykład, gdy ważna jest faza sygnału. Zawsze wynosi mniej niż 1. Pod wieloma względami zależy to od materiału dielektryka. Dla cyfrowych kabli koncentrycznych z litym dielektrykiem polietylenowym współczynnik skrócenia wynosi 0,66, a z pianką polietylenową – w zakresie 0,80-0,88.
Pojemność
Ponieważ wewnętrzne i zewnętrzne przewody tworzą pojemność, jest ona proporcjonalna do ich średnicy, długości kabla i stałej dielektrycznej.
Maksymalne napięcie
W niektórych przypadkach napięcie osiąga wysokie wartości. Z tego powodu kabel może ulec awarii. Napięcie wzrasta w wyniku wysokiego poziomu fal stojących i dużej mocy. Przed wyborem konkretnego typu kabla koncentrycznego należy sprawdzić, jak wytrzyma on oczekiwane napięcie.
Wymiary fizyczne
Ta cecha jest ważna z wielu powodów. przewodnikiwiększe średnice często mają mniejsze straty i wyższą moc znamionową. Na przykład popularny kabel koncentryczny RG-6/U 75 omów ma średnicę zewnętrzną 6,86 mm.
Ponadto kabel musi pasować do dostępnych rozmiarów otworów i pasować do właściwego typu wtyczki. Często te ostatnie są dopasowane do popularnych typów kabli.
Przewodnik instalacji
Kabel koncentryczny RF jest szeroko stosowany do przesyłania sygnału z nadajnika lub odbiornika. Mimo, że jest bardzo łatwy w montażu, aby służył przez długi czas, muszą być spełnione pewne warunki. Jest to szczególnie ważne, ponieważ jest często instalowane na zewnątrz i musi wytrzymać trudne warunki środowiskowe.
Rzeczy takie jak wilgoć mogą z czasem obniżyć jego skuteczność. Taki spadek pozostaje niezauważony, dopóki nie osiągnie punktu, w którym stanie się bezużyteczny. Kilka prostych środków ostrożności zapewni sprawność kabla koncentrycznego i znacznie spowolni jego degradację.
Wybierz zamówienie
Na rynku dostępna jest ogromna różnorodność kabli koncentrycznych i na pierwszy rzut oka wybór może wydawać się trudny. Pierwszą decyzją, którą należy podjąć, jest wybór odpowiedniej impedancji. Domowe anteny Hi-Fi i wideo wykorzystują kabel koncentryczny 75 omów. Profesjonalni użytkownicy i radioamatorzy zazwyczaj wybierają impedancję 50 omów.
Następną decyzją do podjęcia jest poziom tłumienia sygnału, który jest akceptowalny. Jakmniejsze straty, tym większa średnica kabla, a także jego koszt. Zazwyczaj można znaleźć kilka marek o tych samych cechach, a często decyzja o konkretnym typie będzie zależeć od pozycji dostawców.
Po znalezieniu odpowiedniego kabla można go kupić i zainstalować.
Ochrona przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi
W przypadku instalacji na zewnątrz, na przykład kabla koncentrycznego do nadzoru wideo, bardzo ważne jest zapewnienie jego odpowiedniej ochrony. Ma to ogromne znaczenie, ponieważ każda wilgoć doprowadzi do znacznego wzrostu strat. Jeśli dielektryk oddzielający przewodnik wewnętrzny i zewnętrzny ulegnie zamoczeniu, pogorszy to jego wydajność i zwiększy tłumienie. Wilgoć utlenia również oplot i zmniejsza jego przewodność.
Dlatego tak ważne jest, aby uszczelnić koniec kabla, jeśli jest on używany na zewnątrz, i chronić przed wilgocią. Konieczne jest zapewnienie, aby zewnętrzna powłoka pozostała nienaruszona i nie została uszkodzona podczas instalacji i dalszej eksploatacji.
Dodatkową metodą zapobiegania przedostawaniu się dużej ilości wilgoci do kabla jest utworzenie pętli w górę iw dół. Zapobiega to przemieszczaniu się wody, która wniknęła do środka. Jednak wilgoć będzie nadal rozprzestrzeniać się poprzez działanie kapilarne, więc zawsze najlepiej jest upewnić się, że końce są odpowiednio uszczelnione i zabezpieczone.
Ogólne zalecenia dotyczące instalacji
Wszystkie kable mają promień gięcia. Aby zapobiec uszkodzeniom, nie powinny zginać się bardziej niż ta wartość. InaczejW takim przypadku struktura wewnętrzna może ulec uszkodzeniu, a straty znacznie wzrosną.
Należy również uważać, aby kabel nie był zdeformowany. Doprowadzi to do zmiany jego rozmiaru i odporności na fale. Ponadto uszkodzenie dielektryka może zwiększyć poziom strat.
Jeśli kabel jest fizycznie uszkodzony, upewnij się, że jego osłona pozostaje nienaruszona. Jeśli jego integralność zostanie naruszona, może to prowadzić do wnikania wilgoci, utlenienia drutu i zwilżenia dielektryka, co zwiększy poziom strat.
W niektórych przypadkach kabel koncentryczny musi być zakopany. Zwykłych znaczków nie można układać w ziemi, ponieważ ich powłoka nie jest przystosowana do takich warunków. Ale można je układać w specjalnie do tego przeznaczonym kanale. Ma to tę zaletę, że kabel można łatwo wymienić. Upewnij się jednak, że do kanału nie dostanie się woda. Alternatywą jest użycie kabla specjalnie zaprojektowanego do układania w ziemi, którego powłoka może wytrzymać takie warunki.
Zakończenie
Podczas instalacji kabla koncentrycznego ważne jest, aby prawidłowo go zakończyć. W większości przypadków fizycznym zakończeniem jest wtyczka, a urządzeniem końcowym jest antena lub odbiornik. Połączenia muszą być wykonane poprawnie i wydajnie.
Chociaż złącza mieszkaniowe często mają słabą wydajność RF, istnieje kilka alternatyw. Do użytku profesjonalnego potrzebne są połączenia wyższej jakości, choć w tym przypadku również należy się upewnić, żeże są odpowiednie dla używanych częstotliwości. Niektóre tanie modele nie spełniają wymagań i obniżają wydajność kabla koncentrycznego. Dlatego lepiej kupować złącza od zaufanych sprzedawców.
Właściwa instalacja kabla koncentrycznego zapewni wieloletnią pracę. Jednak zużycie i wpływy środowiska powodują, że po pewnym czasie będzie trzeba go wymienić. Ponieważ pogorszenie wydajności następuje powoli, może nie być zauważalne. Staje się to widoczne dopiero po całkowitej wymianie kabla.
