Õige RF-kaabli komplekti valimine

Koaksial kaabel sõlmi on peaaegu kõikjal, kus elektroonilisi süsteeme võib leida. Ja neil on lihtne ülesanne: olla signaalitee signaalide edastamiseks ühest asukohast teise. Kuid nad peavad seda tööd tegema tõrgeteta ja signaalides vähe või ilma muutusteta, olgu need siis kõrgsageduslikud analoogsignaalid või kiired digitaalsignaalid. Kuna koaksiaalkaablikomplektid on nii paljude süsteemide jaoks ülitähtsad, alates karmidest maapealsetest elektroonilistest süsteemidest kuni kosmoses liikuvate satelliitide orbiidini, ei tohiks nende kaablite valimisprotsessi käsitleda kergekäeliselt. Õige koaksiaalkaablikomplekti valimine ei ole tühine ülesanne, kuid seda saab mõnevõrra lihtsamaks muuta, teades paremini, mida kõrgsageduslikust või kiirest koaksiaalkaablikomplektist otsida.

Koaksiaalkaablid pakuvad rist-elektromagnetilist (TEM) ülekandeviisi. Nimi koaksiaal tuleneb nende konstruktsioonist, mis koosneb tavaliselt tahke või keermega vasest ümmarguse traadi sisejuhtmest, mida ümbritseb torukujuline dielektriline isolaator, mida ümbritseb torukujuline välimine juht või kilp, mis omakorda on ümbritsetud mingist vormist kaitsekihist, tavaliselt plastkihist. Koaksiaalkaabel on Briti matemaatiku Oliver Heaviside'i vaimusünnitus, kes patenteeris kontseptsiooni 19th sajandi lõpus. Ta oli uurinud naha efekte telegraafi ülekandeliinides, leides, et mingi isolaatori mähkimine edastusliini ümber parandaks selle jõudlust. Koaksiaalkaabli esimene äriline kasutamine Ameerika Ühendriikides oli 220-i pikkune koaksiaalkaabli raja Minnesota kahe linna vahel Stevens Pointi kuni Minneapolise vahel, nimelt telefoniliinide jaoks.

Kõrgsageduslike analoogsignaalide või kiirete digitaalsete signaalide tõhusaks kasutamiseks tuleb koaksiaalkaabli eri osade mõõtmeid täpselt kontrollida, et saavutada pidev juhtevahe. Koaksiaalkonstruktsioon (joonis 1, koaksiaalkaabli väljalõige) piirab dielektrilises isolaatoris juhitud signaalide elektri- ja magnetvälju, vältides välimise kaitsekihi väliste elektri- ja magnetväljade segamist juhitud signaalide vahel. Koaksiaalkaabel muutub agregaadiks, kui see lõpetatakse kliendi valimisel koaksiaalühendustega. Koaksiaalkaablikomplekte kasutatakse tavaliselt kaabeltelevisioonipaigaldistes, kõrgsageduslike RF / mikrolaineühenduste jaoks, täppistesti- ja mõõteseadmetes ja süsteemides ning kiirete digitaalsignaalide edastamiseks arvutivõrkudes.

JOONIS 1

Kõrgsageduslike analoog- või kiirete digitaalrakenduste koaksiaalkaablikomplektidel on tavaliselt kas 50 või 75 characteristic iseloomulikud takistused ja need takistused pole juhuslikud. Need kaks väärtust on seotud teedrajava tööga, mida tehti Bell Laboratoriesis 1929-is. Need varased katsed otsisid optimaalseid iseloomulikke takistusi nii suure võimsuse edastamiseks kui ka minimaalse signaalikao saavutamiseks. Ideaalis toetaks sama iseloomulik kaabli takistus mõlemat tingimust, kuid see pole nii. 30 A iseloomulik impedants leiti olevat optimaalne suure võimsusega signaalide edastamiseks, samas kui 77 Ω leiti olevat hästi sobiv kõrgsageduslike ja kiirete signaalide kadude minimeerimiseks. Belli uurijad leidsid ka, et 60 Ω oli kõrgepinge signaalide jaoks parim iseloomulik impedants. 50 Ω impedants valiti praktiliseks kompromissiks 30 Ω võimsuse käitlemise võimekuse ja 77 Ω minimaalse sumbumise vahel, samas kui 75 Ω valiti raadiosaatmiseks kasutamiseks sobivas keskuses asuva dipoolantenni jaoks heaks sobivaks süsteemid.

Koaksiaalkaablikomplekti täpsustamisel aitab see mõista erinevate kaablitüüpide elektrilisi ja mehaanilisi parameetreid ning nende võrdlemist. RF / mikrolaine koaksiaalkaablid võib jagada kolme kategooriasse: pooljäigad ja kohandatavad (või käsitsi vormitavad) kaablid, elastsed kaablid ja gofreeritud kaablid. Mõlemad on konstrueeritud erinevalt, neil on erinevad mehaanilised omadused ja erinevad elektrilised omadused.

Pooljäigad kaablid, mida nimetatakse seetõttu, et need pakuvad rohkem paindlikkust kui jäigad kaablid, on tuntud suurepärase elektrilise jõudluse, kuid piiratud vormitavuse poolest. Paindlikkuse puudumise tõttu vajavad nad enamikesse elektroonilistesse süsteemidesse nõuetekohaseks integreerimiseks tavaliselt kolmemõõtmelise (3D) tehniliste jooniste kasutamist. Kuid koaksiaalkaablikomplekti valimine hõlmab kompromisse ja paindlikkuse ohverdamiseks pakuvad pooljäigad kaablikomplektid teiste kahe koaksiaalkaablitüübiga võrreldes suurepäraseid elektrilisi tööomadusi ning pakuvad ühtlast impedantsi, madalat sisestuskadu suurtel sagedusvahemikel ja suurepärane varjestustõhusus (SE, parameeter, mis iseloomustab nii kaabli lekkimist kui ka vastuvõtlikkust väliste elektromagnetiliste allikate suhtes).

Pooljäigad kaablid on tavaliselt konstrueeritud kindla keskjuhtmega, mis on ümbritsetud dielektrilise isoleermaterjaliga ja kaetud tahke torukujulise välisjuhiga (joonis 2, väljalõige). Keskjuht on tavaliselt hõbetatud vask, mis on mittemagnetiline ja toetab väikese kadudega jõudlust. Välisjuht on tavaliselt valmistatud alumiiniumist või vasest, mis on paljas või tinaga kaetud. Vastupidiselt jäikadele kaablitele iseloomustab pooljäikaid kaableid tavaliselt kaabli välisläbimõõt: 0.034, 0.047, 0.086 või 0.141 tolli. Väikese läbimõõduga pooljäigad kaablid võivad toetada töösagedusi nii kõrgel kui 110 GHz, kuid maksimaalse võimsuse käitlemise võimega on mõnesaja vatti ja tavaliselt palju vähem. Jäikade kaablite välisläbimõõt on vahemikus 0.875 kuni 8.1875 tolli. Need pakuvad madalamatel sagedustel kilovattide võimsuse käitlemise võimalusi, tavaliselt umbes 800 MHz kaudu rakenduste jaoks, näiteks kommertsraadio- ja telesaadete saatjad.

PIG 2

Tahke välimine juht tagab suurepärase SE jõudluse pooljäikades kaablites, ohverdades samal ajal paindlikkust. Kõrged varjestusväärtused võimaldavad pooljäikadel kaablitel saavutada suurepärase elektrilise jõudluse isegi keskkonnas, kus signaalid on kõrgel tasemel, saateantennide läheduses. Kasutades välimise juhi erinevaid konfiguratsioone, on koaksiaalkaablite tootjad parandanud oma kaablite paindlikkust, saavutades samas kõrge SE taseme. Välised juht- või punutud kihid on konstrueeritud lamedate metallümbriste, ümmarguste metallmähiste, metallribadega, kattega ja ilma, ning ühe-, kahe- ja kolmekihiliste konfiguratsioonide korral, et tagada lai valik SE väärtusi madal sisestuskaotus, saavutades samal ajal kaabli teatud paindlikkuse.

Sobivad kaablid pakuvad suurt osa pooljäikade kaablikomplektide elektrilistest jõudlustest, kuid mõnevõrra suurema paindlikkusega, et hõlbustada keerukate paigalduste ja ühenduste loomist. Konformeeritavad kaablid ei ole ette nähtud korduvaks painutamiseks, kuid neid saab painutada (minimaalse painderaadiuse piires) nõutavasse kuju ja need säilitavad selle kuju ka pärast painutamist. Heade elektriliste jõudluste tagamiseks on kohandatavad kaablid valmistatud hõbetatud vaskjuhtmetega või hõbetatud vasest kaetud terasjuhtmetega ja vask-tina-komposiitkilbiga, mis tagab kõrge SE.

Paindlikud kaablid ohverdavad pooljäikade kaablite osa elektrilisest jõudlusest, kuid nende suurem paindlikkus lihtsustab süsteemidesse paigaldamist. Pooljäika kaabli kindla juhi asemel kasutatakse elastses kaablis sageli keerutatud keskjuhti. Pooljäika kaabli kindla välisjuhi asemel kasutab painduv kaabel polüuretaanist või fluoritud etüleenpropüleenist (FEP) välimist katet. Paindlikus kaablikomplektis võib kasutada mitmeid erinevaid dielektrilisi isoleermaterjale, sealhulgas polüetüleen, tahke polütetrafluroetüleen (PTFE) ja suure tihedusega polüetüleenvaht. Vahu õhu sisaldus vähendab isolaatori materjali dielektrilist konstanti, aidates samal ajal vähendada kaabli sumbumist.

Näiteks võib painduvas koaksiaalkaablis kasutada välist juhti, mis koosneb hõbetatud vasktraatidest, mis on punutud isolaatori kohale, või korvkoes või hõbetatud vasktraatide hõbetatud vaskribadest, mis on asetatud üksteisega paralleelselt ja pikemas spiraalis. konfiguratsioon. Keskjuht võib olla tahke vask, et minimeerida kaabli kadu, või keerutatud rakenduste jaoks, mis nõuavad kaabli korduvat painutamist, ehkki suurema kaduga kui tahke keskjuhtmega kaablid.

JOONIS 3

Koaksiaalkaablite punutisi on saadaval paljudes materjalides ja erinevat tüüpi, millest igaüks tähistab kompromisse. Ümarast traadist moodustatud punutud kiht tagab hea painduvuse ja on väikseimate materjalikuludega, kuid nagu varem märgitud, võib painutamine selle toimivuse halvenemist kahjustada. Keerukamad punutud materjalid tähendavad küll suurenenud materjalikulusid, kuid aja jooksul ühtlasemat jõudlust. Näiteks lamedast metallist lindist moodustatud kilp võib madala kaabli sumbumisega põhjustada kõrge SE jõudlust, säilitades samal ajal ühtlase elektrilise jõudluse. Spiraalne lame punutis toetab head painduvust, võimaldades samas ka kaabli painde ja kõrge SE taseme korral suurepärase faasistabiilsuse. Pakitud või volditud fooliumpunutis võib samuti tagada suure elektrilise jõudluse, hea mehaanilise tugevusega, kuid mõnevõrra paindlikkusega võrreldes teiste palmikute konfiguratsioonidega.

Punutiste arv mõjutab nii paindlikkust kui ka SE-d. Sõltuvalt varjestusmaterjalist, näiteks vasktraadist punutisest ja sellest, kas see on hõbetatud, võib ühe punutisekihiga koaksiaalkaabel pakkuda väga suure paindlikkusega 40 dB või kõrgemat SE-d. Iga lisatud punutud kihi korral kaabli painduvus väheneb, kui SE suureneb. Kahest ümartraadist punutisest moodustatud kahekordne punutud kiht võib tavaliselt anda paremini kui 60 dB varjestus. Kuid kui ühe punutise kihi jaoks kasutatakse fooliumi varjestust või kootud lamedat palmikut, saab SE suurendada 90 dB-ni. Tinaga täidetud komposiitkihi all kilekattega topeltvarjestatud kaablid võivad saavutada parem kui 100 dB SE, saavutades siiski mõistliku paindlikkuse. Kõrged SE väärtused on võimalikud kolme varjestusega kaablite puhul, mis ühendavad ümmarguse traadi ja kootud lameda punutud kihti, ehkki teatava paindlikkusega (joonis 4).

Koaksiaalkaablikomplekte ei määratle mitte ainult kaabli tüüp, vaid koaksiaalühendused, mis asuvad sõlme mõlemas otsas. Parima rakenduse saamiseks saab erinevaid kaablitüüpe võrrelda standardsete elektriliste ja mehaaniliste parameetrite abil, kuid selliste võrdluste korral tuleks alati võrrelda kaabli sama pikkusega sarnaseid koaksiaalühendusi võrreldava kaablikomplekti mõlemas otsas.

JOONIS 4

Amplituudi ja faasiomaduste osas peaks koaksiaalkaablikomplekt olema süsteemis elektriliselt nähtamatu, pakkudes signaali teekonda süsteemi kahe punkti vahel, mõjutades ülekantud signaale minimaalselt. Reaalses maailmas võivad kaablikomplektid siiski muuta nende poolt edastatavaid signaale, ehkki kaablikomplekti õige valik aitab neid mõjusid minimeerida. Kaablikomplekte iseloomustavad tavaliselt mitmed erinevad elektrilised ja mehaanilised parameetrid (joonis 5): katkemissagedused, sumbumis- või sisestuskaotus (dB / jalga või dB / m), tagasivoolukaotus või pinge püsiva laine suhe (VSWR), mahtuvus (pF / jalga), levimiskiirus (VP,%), võimsuse käitlemisvõime (W) ja isegi mass (naela / jalga või naela / m). Need erinevad parameetrid võivad olla kasulikud mõõdupuud erinevate tarnijate kaablikomplektide võrdlemiseks.

Kui soovite raadiojaama ehitada, täiustage oma FM-raadiosaatjat või vajate mõnda muud FM-seadmed, palun võtke meiega ühendust: [meiliga kaitstud].

Jäta sõnum 

Sõnumite nimekiri