Коаксиален кабел: устройство, видове и приложения

Научете всичко за коаксиалния кабел: устройство, видове и приложения. Практични съвети за монтаж, характеристики и избор за ТВ, мрежи и RF системи.

Коаксиалният кабел е специален електрически кабел, предназначен за предаване на високочестотни или широколентови сигнали. Той има характерна цилиндрична структура с няколко слоя изолация и проводящи части, което го прави по-устойчив на външни наводнявания и електромагнитни смущения. Поради своята конструкция кабелът често е по-твърд и по-малко гъвкав от усуковата двойка. Днес коаксиалните кабели се използват например за кабелна телевизия, за свързване на антени, в системи за видеонаблюдение и в редица радио и професионални комуникационни приложения. Те могат да се използват и за компютърни мрежи, но това стана рядкост през 21-ви век, тъй като кабелите с усукана двойка и оптичните влакна предлагат по-голяма гъвкавост и по-ниска цена за локални мрежи.

Устройство и принцип на работа

Типичният коаксиален кабел има следните основни слоеве (от центъра навън):

• Централен проводник — може да бъде от меден тел (солиден или усукан); той пренася сигнала.
• Диелектрик — изолационен слой (твърд или пянообразен), който поддържа централния проводник и определя характеристичните параметри като капацитет и velocity factor.
• Външен проводящ слой (щит) — сплетена метална оплетка и/или фолио, която служи за връщащ проводник и защитава от външни електромагнитни смущения.
• Външна обвивка — защитна пластмасова или гумена обвивка, която предпазва кабела от механично и атмосферно влияние.

Такива кабели се използват като високочестотна предавателна линия за пренос на високочестотен или широколентов сигнал. Тъй като електромагнитното поле, пренасящо сигнала, съществува (в идеалния случай) само в пространството между вътрешния и външния проводник, то не може да се намесва или да страда от смущения от външни електромагнитни полета.

Основни параметри

• Характерно съпротивление (импеданс) — най-често 50 Ω (радио, професионална техника) или 75 Ω (телевизия, видео и кабелни мрежи). Важно е импедансът на кабела и устройствата/конекторите да съвпада, за да се избегнат загуби и отражения.
• Загуби (атенюация) — измерват се в dB/100 m и нарастват с честотата; при дълги дистанции трябва да се избере кабел с по-ниски загуби или да се предвиди усилване/повторител.
• Скорост на предаване (velocity factor) — съотношение между скоростта на сигнала в кабела и скоростта на светлината; зависи от диелектрика.
• Капацитет и диелектрични характеристики — влияят на честотния отговор и коригиращи параметри като коефициент на отражение и възможен мултиплексинг.

Видове и стандарти

Има множество видове коаксиални кабели, различаващи се по импеданс, диаметър, конструкция на щита и диелектрик. Някои от най-често срещаните в практиката са:

• RG-6 (75 Ω) — широко използван за кабелна телевизия и сателитни инсталации.
• RG-59 (75 Ω) — използва се за CCTV и кратки видео линии; има по-големи загуби при високи честоти в сравнение с RG-6.
• RG-58 (50 Ω) — популярен за радио и някои мрежови приложения (ранни Ethernet системи).
• Професионални кабели с ниски загуби и специални диелектрици за радиочестотни и микровълнови приложения.

Съществуват и стандарти и класификации (например RG-стандарти, както и международни стандарти като IEC 61196), които описват конструкцията и измерваните параметри на кабелите.

Конектори и съединения

• Често използвани конектори: F (за тв и кабели), BNC (за видеосистеми и лабораторна техника), N (професионални RF връзки), SMA (високи честоти и антени).
• Качественото монтиране на конектора е ключово за минимални отражения и намаляване на загубите — правилно кримпване, запояване или монтаж и запечатване при външни инсталации.

Предимства и недостатъци

• Предимства: добра защита от външни електромагнитни смущения, стабилен импеданс, подходящ за широк честотен диапазон, лесен за използване с конвенционални RF устройства.
• Недостатъци: по-големият диаметър и по-малката гъвкавост спрямо усукана двойка, относително по-големи загуби при дълги разстояния (в сравнение с оптични влакна), необходимост от надлежно монтиране на конектори.

Приложения

• Кабелна и сателитна телевизия
• Антени и радиопредаватели (аматьорско радио, професионални радиостанции)
• Системи за видеонаблюдение (CCTV)
• Лабораторни и измервателни връзки при RF оборудване
• Къси мрежови връзки в миналото (10BASE2 и др.)
• Свързване на модеми, тунери и приемници към антени и разпространителни мрежи

Как да изберете правилния коаксиален кабел

• Определете нужената импедансова стойност (50 Ω или 75 Ω) според оборудването.
• Вземете предвид честотния диапазон и дължината на кабела — за по-големи честоти и разстояния изберете кабел с по-ниски загуби.
• За външни инсталации изберете кабел с UV-устойчива и водоустойчива външна обвивка и запечатайте конекторите.
• При критични приложения използвайте кабели с двойно или тройно екраниране (фолио + оплетка) за по-добра защита от смущения.

Инсталация и поддръжка — добри практики

• Спазвайте минималния радиус на огъване, указан от производителя, за да избегнете увреждане и промяна на параметрите.
• Не прегъвайте или притискайте кабела и се пазете от усукване и прекомерно опън.
• Монтирайте конекторите правилно — лошо свързан конектор може да бъде източник на големи загуби и отражения.
• При външни кабели уплътнете съединенията и предвидете заземяване/гръмоотводи при нужда, особено за антени и високи конструкции.
• При работа с предаватели бъдете внимателни — коаксиалният кабел може да пренася значителна RF мощност; изключете предавателя преди свързване/разкачане.

Кой избор е правилен за конкретна задача?

За домашна телевизия и интернет чрез кабелна мрежа често се използва RG-6 (75 Ω). За радиочестотни антени и професионална техника по-често се използват 50 Ω кабели (RG-58, N-кабели и т.н.). За видеонаблюдение с дълги трасета е добра идея да се инвестира в кабел с по-ниски загуби или да се използват активни усилватели/повторители.

Коаксиалният кабел остава важен елемент в много комуникационни инсталации благодарение на своята простота, относителна евтиност и надеждност при правилна употреба и монтаж.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява коаксиалният кабел?

В: Каква е целта на изолацията на коаксиалния кабел?

В: Какви са някои от обичайните приложения на коаксиалните кабели?

В: Как са конструирани коаксиалните кабели?

В: Каква е функцията на проводящия проводник и проводящия материал в коаксиалния кабел?

Въпрос: Как ЕМ полето, пренасящо сигнала, съществува по отношение на вътрешния и външния проводник на коаксиалния кабел?

В: Има ли различни видове коаксиални кабели?

Търсене по буква