| |
Коаксиальный кабель [от лат. со (cum) - совместно и axis - ось] ― кабель, в котором оба проводника тока, образующие электрическую цепь, представляют собой 2 соосных цилиндра. Коаксиальный кабель применяется для передачи электрических сигналов в линиях дальней связи, в антенно-фидерных устройствах радиоэлектронной и телевизионной аппаратуры, между блоками радиотехнической аппаратуры и т.д. Электромагнитное поле К.к. сосредоточено в пространстве между проводниками тока, то есть внешнего поля нет, и поэтому потери на излучение в окружающее К. к. пространство практически отсутствуют. Так как внешний проводник одновременно служит электромагнитным экраном, защищающим электрическую цепь тока от влияний извне, К.к. обладает высокой помехозащищенностью. К. к. имеет относительно малые потери энергии передаваемых сигналов. Коаксиальные кабели связи характеризуются диаметрами внутренних и внешних проводников, которые, как правило, отражены в их марке, например КПК-5/18 (коаксиальный подводный кабель с диаметрами внутреннего проводника 5 мм и внутренним диаметром внешнего 18 мм). В отличие от них, в марках радиочастотных кабелей коаксиального типа отражён только внутренний диаметр внешнего проводника тока.
Конструкция коаксиального кабеля
Внутренний проводник, центральный и цилиндрический, изготовляется, как правило, из электролитической меди (луженой или нет) - по нему и происходит передача сигнала пользователям. Чем больше диаметр внутреннего проводника, тем потери меньше. Высокочастотные радиосигналы передаются, как правило, в поверхностном слое проводника (скин-эффект). Чем выше частота, тем тоньше проводящий слой. Таким образом, в кабелях большого диаметра могут использоваться в качестве проводника как гладкие медные цилиндры, так и с рифлением. Золотится проводник или серебрится, или же лудится оловом - определяется экономическими соображениями и коррозионными условиями. Тонкие чисто медные проводники очень слабы в качестве соединительных проводов, когда для контакта используется внутренний проводник кабеля. Для того, чтобы повысить надежность, используются в основном внутренние проводники из стали, плакированные медью (с медным покрытием),- особенно в тонких кабелях.
Изолирующий слой диэлектрика вокруг внутреннего проводника выполняет двойную функцию:
1. Изолирует внутренний проводник от внешнего.
2. Несет на себе концентрический внешний проводник (экранирующий). К материалам, чаще всего используемым в данном качестве, относятся плотный полиэтилен (ПЭ) и пенополиэтилен (ППЭ). С точки зрения механики ПЭ предпочтительней, но ППЭ характеризуется меньшими потерями и гибче. Который из них использовать, надо решать отдельно в каждом конкретном случае.
Экранирующий проводник защищает внутренний проводник от внешнего воздействия и от излучения наружу. Он изготавливается обычно из меди (плакированной серебром или оловом, или же не плакированной) или из неплакированного алюминия. Наилучшее экранирование (до 100%) достигается при покрытии изолирующего слоя диэлектрика металлической фольгой. Фольга делается из меди или алюминия - и, как правило, усиливается полиэфирной подложкой. В сочетании с оплеткой такие кабели являются совершенно экранированными.
Кабели в оболочке из гибкого ПВХ могут снабжаться "антимигрирующей" фольгой или тонкой полиэфирной пленкой специально для выполнения следующих функций:
■ предотвращать миграцию летучих элементов ПВХ-оболочки к металлам внешнего проводника;
■ способствовать, в случае надобности, снятию оболочки;
■ защищать оплетку при экструзии оболочки прессованием.
Даже если структурная целостность фольги нарушена, на проводимости это не сказывается. Фольга-дуплекс (металл + полиэфирная подложка) чрезвычайно прочна. Крайне важно то, что на границе фольга/оплетка не происходит коррозии.
Коаксиальный кабель окружается оболочкой из ПВХ или плотного полиэтилена для защиты от воздействия окружающей среды. ПВХ гибче, чем ПЭ. У кабелей, предназначенных для прокладывания на открытом воздухе, в состав оболочки вводят специальные добавки для защиты от разрушительного воздействия солнечного света. Темный цвет оболочки обеспечивает наилучшую защиту от ультрафиолетового излучения. ПЭ-оболочку необходимо покрывать специальным жировым слоем, дабы обеспечить водонепроницаемость и бесперебойную эксплуатацию в условиях высокой влажности. При эксплуатации в жарком климате и для диэлектрического слоя, и в оболочке применяется тефлон.
Электрические параметры
а) Затухание сигнала
Потери при передаче сигнала по кабелю - очень существенная характеристика. Измеряемое в дБ/100м при данных частоте передачи, длине и конструкции кабеля, затухание зависит от:
■ диаметра внутреннего проводника - проводники большего диаметра характеризуются меньшим затуханием;
■ строения внутреннего проводника и способа обработки его поверхности;
■ природы диэлектрика - чем ниже значение диэлектрической проницаемости, тем слабее затухание. Таким образом, ППЭ предпочтительней, нежели ПЭ;
■ эффективности экранирования внешним проводником.
б) Импеданс
Импеданс - это сопротивление кабеля прохождению высокочастотных сигналов. Характерный импеданс (Z) - это отношение между приложенным напряжением и поглощенным током в коаксиальном кабеле бесконечной длины. Стандартные значения характерного импеданса для кабелей, применяющихся в настоящее время, - 50 Ом, 75 Ом, 93 Ом и 105 Ом. Для распределительных сетей (MATV/SMATV/CATV) применяются стандартные кабели с характерным импедансом 75 Ом. Стандарт "IEC 12-15" для коаксиальных кабелей на 75 Ом допускает отклонения не более чем +/- 3 Ом.
в) Эффективность экранирования
Эффективность экранирования (A) означает способность противостоять наружному электромагнитному воздействию. Эта величина, измеряемая в дБ, показывает, насколько затухают в кабеле сигналы внешних помех. Аналогично защищаются сигналы, передаваемые по кабелю. Хорошо экранированные кабели не излучают во внешнюю среду. Наилучший и наиболее экономичный метод - это экранирование фольгой с оплеткой.
г) Структурные обратные потери
Эта величина показывает, насколько безупречно коаксиальный кабль произведен. Этот "технологический" параметр - мера отражения сигнала из-за структурных дефектов в кабеле. Чем выше значение этой величины (в дБ), тем кабель считается лучше. Лучшие кабели почти не допускают отражения при передаче сигналов в широком диапазоне частот. Если в кабеле много структурных дефектов, то первоначальный сигнал сильно искажается, в таком кабеле на определенных частотах имеет место сильное затухание сигнала.
Источники:
1. Журнал "Теле-Спутник";
2. Проект "Рубрикон".
|
|
