Coax kabel

Koaksialkabel (fra lat. co - jointly and axis - axis , dvs. koaksial ; dagligdags koaksial fra engelsk coaxial ) - elektrisk kabel bestående af en central leder og en skærm placeret koaksialt og adskilt af et isolerende materiale eller luftspalte. Bruges til at transmittere elektriske radiofrekvenssignaler . Det adskiller sig fra afskærmet ledning , der bruges til at transmittere jævnstrøm og lavfrekvente signaler, i et mere ensartet tværsnit i retning af længdeaksen (tværsnitsformen, dimensionerne og værdierne af de elektromagnetiske parametre for materialer er normaliseret) og brug af bedre materialer til elektriske ledere og isolering. Opfundet og patenteret i 1880 af den britiske fysiker Oliver Heaviside .

Enhed

Koaksialkabel (se figur) består af:

4 (A) - skaller (tjener til isolering og beskyttelse mod ydre påvirkninger) af lysstabiliseret (det vil sige modstandsdygtig over for ultraviolet stråling fra solen) polyethylen, polyvinylchlorid, et lag fluoroplastisk tape eller andet isolerende materiale;
3 (B) - en ekstern leder (skærm) i form af en fletning, folie, en film belagt med et lag af aluminium og deres kombinationer, samt et korrugeret rør, et snoet metalbånd osv. lavet af kobber , kobber eller aluminiumslegering;
2 (C) - isolering fremstillet i form af en fast ( polyethylen , opskummet polyethylen, fast fluoroplastisk , fluoroplastisk tape osv.) eller semi-luft (cordel-rørformet lægning, skiver osv.) dielektrisk fyldning, der sikrer konstansen af den relative position (koaksialitet) indre og ydre ledere;
1 (D) - en indre leder i form af en enkelt lige (som på figuren) eller spiral tråd, snoet tråd, rør, lavet af kobber , kobberlegering, aluminiumslegering, kobberbelagt stål , kobberbelagt aluminium, forsølvet kobber mv.

I modsætning til åben type transmissionsledninger (for eksempel en to-trådsledning) er begge komponenter af det elektromagnetiske felt af en elektromagnetisk bølge og RF-effektstrømmen, der bæres af bølgen, på grund af tilstedeværelsen af en skærmleder fuldstændigt koncentreret i mellemrum mellem lederne (i isoleringslaget) og gå ikke ud over kablet [1 ] . Denne designfunktion af koaksialkablet eliminerer effekttabet af en elektromagnetisk bølge på grund af strålingen af elektromagnetiske bølger ind i det omgivende rum og beskytter tværtimod kablet mod indtrængen af elektromagnetiske pickupper udefra. I rigtige kabler er der en let udslip af stråling til ydersiden og følsomhed over for pickupper, kendetegnet ved radiotæthed.

Oprettelseshistorie

1855 - William Thomson undersøger koaksialkabel og opnår en formel for lineær kapacitet. [2]
1880 - Oliver Heaviside modtager britisk patent nr. 1407 for et koaksialkabel. [3]
1884 - Siemens & Halske patenterer et koaksialkabel i Tyskland (patent nr. 28978, 27. marts 1884). [fire]
1894 - Nikola Tesla patenterede en elektrisk leder til vekselstrøm (patent nr. 514167).
1929 - Lloyd Espenschied og Herman Effel AT &T Bell Telephone Laboratories patenterer det første moderne koaksialkabel.
1936 - AT&T byggede en eksperimentel koaksial tv-transmissionslinje mellem Philadelphia og New York .
1936 - Første udsendelse over koaksialkabel fra OL i Berlin i Leipzig .
1936 - Et kabel til 40 telefonkanaler blev lagt mellem London og Birmingham af postvæsenet (nu BT-selskabet).
1941 - Første kommercielle brug af L1-systemet i USA af AT&T. Mellem Minneapolis ( Minnesota ) og Stevens Point ( Wisconsin ) lancerede en tv-kanal og 480 telefonkanaler.
1956 - den første transatlantiske koaksiale linje, TAT-1 , blev lagt .

Ansøgning

Hovedformålet med et koaksialkabel er transmission af et højfrekvent signal inden for forskellige teknologiområder:

kommunikationssystemer;
udsendelsesnetværk;
computernetværk ;
antennetilførselssystemer ; _
ACS og andre produktions- og forskningstekniske systemer;
fjernbetjenings-, måle- og kontrolsystemer;
signal- og automationssystemer ;
systemer til objektiv kontrol og videoovervågning;
kommunikationskanaler for forskellige radio-elektroniske enheder af mobile objekter (skibe, fly osv.);
intra-enhed og inter-unit kommunikation som en del af radio-elektronisk udstyr;
kommunikationskanaler inden for husholdnings- og amatørteknologi;
militært udstyr og andre områder med særlig anvendelse.

Ud over signaltransmission kan kabelsegmenter bruges til andre formål:

kabelforsinkelseslinjer ; _
kvartbølge transformatorer ;
balancerings- og matchende anordninger;
filtre og pulsformere.

Der er koaksialkabler til transmission af lavfrekvente signaler (i dette tilfælde tjener fletningen som en skærm) og til højspændingsjævnstrøm. For sådanne kabler er bølgeimpedansen ikke standardiseret.

Klassifikation

Efter aftale - til kabel-tv-systemer, til kommunikationssystemer, luftfart, rumteknologi, computernetværk, husholdningsapparater mv.

Med hensyn til bølgeimpedans (selvom kablets bølgeimpedans kan være hvad som helst), er fem værdier standard ifølge russiske standarder og tre ifølge internationale:

50 Ohm - den mest almindelige type, der bruges i forskellige områder af radioelektronik. Grunden til at vælge denne klassificering var først og fremmest muligheden for at transmittere radiosignaler med minimale tab i et kabel med en solid polyethylen dielektrikum [5] , samt aflæsninger af elektrisk styrke og transmitteret effekt, der er tæt på det maksimalt opnåelige ; [6]
75 ohm er en almindelig type:
- i USSR og Rusland bruges det hovedsageligt med et solidt dielektrikum i tv- og videoudstyr . Dets masseanvendelse skyldtes et acceptabelt forhold mellem omkostninger og mekanisk styrke under træk, da optagelserne af dette kabel er betydelige. I dette tilfælde er tab ikke af afgørende betydning, da højeffektsignaler normalt ikke blev transmitteret gennem sådanne kabler.
- I USA bruges det til kabel-tv-netværk - med et opskummet dielektrikum. Disse kabler har en kobberbeklædt stålkerne [7] , så deres pris afhænger lidt af kernens diameter. Derfor, ifølge forfatterne af [7] , var grunden til at vælge denne rating i USA et kompromis mellem kabeltab og kabelfleksibilitet.

Det plejede også at være vigtigt at matche et sådant kabel med den karakteristiske impedans for de mest almindelige type antenner - halvbølge dipol (73 ohm). Men da koaksialkablet er ubalanceret, og halvbølgedipolen per definition er symmetrisk, kræves der en balanceanordning til matchning, ellers begynder kabelfletningen (føderen) at fungere som en antenne.

93 Ohm - bruges i computernetværk af ArcNet-standarden.
100 Ohm - sjældent brugt, i impulsteknologi og til specielle formål;
150 Ohm - sjældent brugt, i impulsteknologi og til specielle formål, ikke fastsat i internationale standarder;
200 Ohm - bruges ekstremt sjældent, ikke fastsat af internationale standarder;
Der er andre trosretninger; derudover er der koaksialkabler med ikke-standardiserede bølgeimpedans: de er mest udbredt i analog lydteknik .

Isoleringsdiameter :

subminiature - op til 1 mm;
miniature - 1,5-2,95 mm;
mellemstor - 3,7-11,5 mm;
stor størrelse - mere end 11,5 mm.

Ved fleksibilitet (modstand mod flere knæk og mekanisk bøjningsmoment af kablet): stiv, semi-stiv, fleksibel, ekstra fleksibel.

Screeningsgrad:

Fuld skærm
- med metalrørsskærm
- med fortinnet fletskærm
med normal skærm
- med enkeltlags fletning
- med dobbelt- og flerlagsfletning og med yderligere afskærmningslag
udstrålende kabler med en bevidst lav (og kontrollerbar) grad af afskærmning

Notation

Betegnelser for sovjetiske kabler

Ifølge GOST 11326.0-78 skal kabelmærker bestå af bogstaver, der angiver kabeltypen og tre tal (adskilt af bindestreger).

Det første tal betyder værdien af den nominelle bølgeimpedans.

Det andet tal betyder:

for koaksialkabler, værdien af den nominelle isolationsdiameter, afrundet til nærmeste nederste hele tal for diametre større end 2 mm (undtagen 2,95 mm, som skal afrundes til 3 mm, og 3,7 mm, som ikke bør afrundes) ;
for kabler med spiral indre ledere - værdien af den nominelle diameter af kernen;
for to-leder kabler med ledere i separate skærme - værdien af diameteren af isoleringen, afrundet på samme måde som for koaksialkabler;
for to-leder kabler med ledere i fælles isolering eller trådet fra individuelt isolerede ledere, værdien af den største dimension i fyldning eller diameter i snoning.

Det tredje - to- eller trecifrede tal - betyder: det første ciffer er isoleringsgruppen og kablets varmemodstandskategori, og de efterfølgende cifre angiver serienummeret på udviklingen. Kabler med passende varmebestandighed er tildelt følgende numeriske betegnelse:

1 - normal varmemodstand med solid isolering;
2 - øget varmebestandighed med solid isolering;
3 - almindelig varmemodstand med semi-luftisolering;
4 - øget varmemodstand med semi-luftisolering;
5 - almindelig varmemodstand med luftisolering;
6 - øget varmemodstand med luftisolering;
7 - høj varmebestandighed.

Bogstavet C tilføjes til mærket af kabler med øget ensartethed eller øget stabilitet af parametre i slutningen gennem en streg.

Tilstedeværelsen af bogstavet A ("abonnent") i slutningen af navnet indikerer en reduceret kvalitet af kablet - fraværet af en del af lederne, der udgør skærmen.

Et eksempel på et symbol for et radiofrekvent koaksialkabel med en nominel bølgeimpedans på 50 Ohm, med kontinuerlig isolering af almindelig varmemodstand, en nominel isolationsdiameter på 4,6 mm og udviklingsnummer 1 "Kabel RK 50-4-II GOST ( TU) *".

Gamle betegnelser for sovjetiske kabler

I 1950'erne og 1960'erne brugte USSR en sådan kabelmærkning, i hvis betegnelse der ikke var nogen væsentlige komponenter. Mærkningen bestod af bogstaverne "RK" og udviklingens betingede nummer. For eksempel betyder betegnelsen "RK-50" ikke et 50 ohm kabel, men blot et kabel med udviklingsserienummeret "50", og dets impedans er 157 ohm. [otte]

Internationale betegnelser

Betegnelsessystemer i forskellige lande er etableret af internationale, nationale standarder såvel som af producenternes egne standarder (de mest almindelige serier af mærker er RG, DG, SAT). [9]

Kategorier

Kabler er opdelt efter Radio Guide-skalaen. De mest almindelige kabelkategorier:

RG-11 og RG-8 - "tykt Ethernet" (Thicknet), henholdsvis 75 ohm og 50 ohm. 10BASE-5 standard ;
RG-58 - "tyndt Ethernet" (Thinnet), 50 Ohm. 10BASE-2 standard :

RG-58/U - solid centerleder,
RG-58A/U - flertrådet centerleder,
RG-58C/U - militærkabel;

RG-59 - tv-kabel (bredbånd / kabel-tv), 75 ohm. Russisk analog af RK-75-x-x ("radiofrekvenskabel");
RG-6 - tv-kabel (bredbånd / kabel-tv), 75 ohm. RG-6 kategorikablet har flere varianter, der kendetegner dens type og materiale. Russisk analog af RK-75-x-x;
RG-11 er et stamkabel, næsten uundværligt, hvis du skal løse problemet med lange afstande. Denne type kabel kan bruges selv ved afstande på omkring 600 m. Den forstærkede ydre isolering gør det muligt at bruge dette kabel uden problemer under vanskelige forhold (gade, brønde). Der er en variant af S1160 med et kabel, som bruges til pålidelig transmission af kabel gennem luften, for eksempel mellem huse;
RG-62 - ARCNet , 93 Ohm.

Tyndt Ethernet

Det var det mest almindelige kabel til opbygning af lokale netværk . Med en diameter på ca. 6 mm og stor fleksibilitet kunne den lægges næsten ethvert sted. Kablerne blev forbundet til hinanden og til netværkskortet i computeren ved hjælp af et BNC T-stik . Indbyrdes kunne kablerne forbindes ved hjælp af et I-stik BNC (direkte forbindelse). Terminatorer skal installeres i begge ender af segmentet. Understøtter dataoverførsel op til 10 Mbps over afstande op til 185 m.

Tykt Ethernet

Tykkere end det tidligere kabel - omkring 12 mm i diameter, havde en tykkere centerleder. Dårligt bøjet og havde en betydelig omkostning. Derudover var der nogle vanskeligheder ved tilslutning til en computer - AUI (Attachment Unit Interface) transceivere blev brugt, forbundet til netværkskortet ved hjælp af en gren, der penetrerer kablet, den såkaldte. "vampyrer". På grund af den tykkere leder kunne datatransmission udføres over en afstand på op til 500 m med en hastighed på 10 Mbps. Kompleksiteten og de høje installationsomkostninger forhindrede dog, at dette kabel blev så udbredt som RG-58 . Historisk set havde det proprietære RG-8 kabel en gul farve, og derfor kan man nogle gange se navnet "Yellow Ethernet" ( engelsk Yellow Ethernet ).

Hjælpeelementer af den koaksiale vej

Koaksiale stik - til at forbinde kabler til enheder eller deres artikulation med hinanden, nogle gange frigives kabler fra produktion med konnektorer installeret.
Koaksiale overgange - til at forbinde kabler med uparrede stik til hinanden.
Koaksiale T -stykker , retningskoblere og cirkulatorer - til forgrening og forgrening i kabelnetværk.
Koaksiale transformatorer - til impedanstilpasning ved tilslutning af et kabel til en enhed eller kabler til hinanden.
Terminal og gennem koaksiale belastninger er som regel matchet - for at etablere de ønskede bølgetilstande i kablet.
Koaksiale dæmpere - for at dæmpe signalniveauet i kablet til den nødvendige værdi.
Ferritventiler - til at absorbere den omvendte bølge i kablet.
Lynafledere baseret på metalisolatorer eller gasudladningsanordninger - for at beskytte kabler og udstyr mod atmosfæriske udledninger.
Koaksialafbrydere, relæer og elektroniske koaksiale koblingsenheder - til kobling af koaksiale linjer.
Koaksial-bølgeleder og koaksial-strip overgange, baluner - til sammenføjning af koaksiale linjer med bølgeleder, strip og symmetrisk to-leder.
Gennemgangs- og terminaldetektorhoveder - til overvågning af et højfrekvent signal i et kabel langs dets indhylning.

Grundlæggende normaliserede egenskaber

Bølgeimpedans
Specifik dæmpning ved forskellige frekvenser
lineær kapacitet
Lineær induktans
Afkortningsfaktor
Kerne kerne diameter
Skærmens indvendige diameter
Skedens ydre diameter
stående bølgeforhold
Maksimal overført effekt
Maksimal tilladt spænding
Minimum kabelbøjningsradius

Beregning af egenskaber

Bestemmelsen af den lineære kapacitans, lineære induktans og bølgemodstand for et koaksialkabel ifølge kendte geometriske dimensioner udføres som følger.

Først skal du måle skærmens indvendige diameter D ved at fjerne den beskyttende kappe fra enden af kablet og pakke fletningen (ydre diameter af den indre isolering). Mål derefter diameteren d af den centrale kerne, efter at have fjernet isoleringen på forhånd. Den tredje kabelparameter, der skal være kendt for at bestemme bølgeimpedansen, er den dielektriske konstant ε af det indre isoleringsmateriale.

Lineær kapacitans C h (i International System of Units (SI) er resultatet udtrykt i farads pr. meter) beregnes [10] ved formlen for kapacitansen af en cylindrisk kondensator :

C_{h}={\frac {2\pi \varepsilon _{0}\varepsilon }{\ln(D/d))),

hvor ε 0 er den elektriske konstant .

Den lineære induktans L h (i SI-systemet er resultatet udtrykt i henry pr. meter) beregnes [10] med formlen

L_{h}={\frac {\mu _{0}\mu }{2\pi }}\ln(D/d),

hvor μ 0 er den magnetiske konstant , μ er den relative magnetiske permeabilitet af isoleringsmaterialet, som er tæt på 1 i alle praktisk vigtige tilfælde.

Den karakteristiske impedans for et koaksialkabel i SI-systemet [11] :

$Z={\sqrt {{\frac {L_{h}}{C_{h}}}}}={\frac {1}{2\pi }}{\sqrt {{\frac {\mu \mu _ {0}}{\varepsilon \varepsilon _{0}}}}}\ln {\frac {D}{d}}\ca. {\frac {\lg(D/d)}{{\sqrt {\varepsilon }}}}\cdot 138~\Omega$

(den omtrentlige lighed er gyldig under den antagelse, at μ = 1).

Den karakteristiske impedans af et koaksialkabel kan også bestemmes ud fra nomogrammet vist på figuren. For at gøre dette er det nødvendigt at forbinde punkterne på D / d- skalaen med en lige linje (forholdet mellem skærmens indre diameter og diameteren af den indre kerne) og på ε -skalaen (dielektrisk konstant af kablets indvendige isolering). Skæringspunktet for den tegnede lige linje med skalaen R i nomogrammet svarer til den ønskede bølgeimpedans.

Hastigheden af signaludbredelsen i kablet beregnes ved hjælp af formlen

v={\frac {1}{{\sqrt {\varepsilon \varepsilon _{0}\mu \mu _{0))))}={\frac {c}{{\sqrt {\varepsilon \mu } }}},

hvor c er lysets hastighed . Ved måling af forsinkelser i stier, design af kabelforsinkelseslinjer osv., kan det være nyttigt at udtrykke længden af kablet i nanosekunder, hvortil den inverse signalhastighed bruges, udtrykt i nanosekunder pr. meter: 1/ v = √ ε 3.33 ns/m .

Den maksimale elektriske spænding, der transmitteres af et koaksialkabel, bestemmes af den dielektriske styrke S af isolatoren (i volt pr. meter), diameteren af den indre leder (da den maksimale elektriske feltstyrke i en cylindrisk kondensator nås nær den indvendige foring) og i mindre grad diameteren af den ydre leder:

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

Se også

Noter

↑ Forudsat at skærmlederen ikke har nogen huller, det vil sige, at den er fast, og materialet, som den er lavet af, har uendelig elektrisk ledningsevne, det vil sige, at den er en ideel leder
↑ Thomson, W., [Lord Kelvin]. Om den elektrostatiske kapacitet af et Leyden-glas og af en telegraftråd isoleret i aksen af en cylindrisk ledende kappe Arkiveret 22. september 2014 på Wayback Machine // Phil. Mag. — IX. - 1885. - S. 531-535.
↑ Paul J. Nahin. Oliver Heaviside: The Life, Work, and Times of an Electrical Genius of the Victorian Age Arkiveret 27. juli 2020 på Wayback Machine . JHU Press, 2002. - P. xvi.
↑ Wilfried Feldenkirchen. Werner von Siemens - opfinder og international iværksætter. - 1994. - ISBN 0-8142-0658-1 .
↑ http://www.microwaves101.com/encyclopedia/why50ohms.cfm Arkiveret 14. juli 2014 på Wayback Machine , nederste billede
↑ Izyumova, Sviridov, 1975, s. 51-52
↑ 1 2 http://www.microwaves101.com/encyclopedia/why50ohms.cfm Arkiveret 14. juli 2014 på Wayback Machine
↑ Russisk Hamradio - Gamle typer højfrekvente kabler . Dato for adgang: 19. januar 2009. Arkiveret fra originalen 2. januar 2009. (ubestemt)
↑ HUBER&SUHNER koaksialkabelbetegnelsessystem . Hentet 22. oktober 2009. Arkiveret fra originalen 20. oktober 2009. (ubestemt)
↑ 1 2 Pozar, David M. Mikrobølgeteknik. Addison-Wesley Publishing Company, 1993. ISBN 0-201-50418-9 .
↑ Elmore, William C.; Heald, Mark A. Bølgernes fysik (uspecificeret) . - 1969. - ISBN 0-486-64926-1 .

Litteratur

N. I. Belorussov, I. I. Grodnev. RF kabler. 2. udg., revideret. — M.-L.: Gosenergoizdat, 1959.
T. I. Izyumova, V. T. Sviridov. Bølgeledere, koaksial- og striplinjer. — M.: Eneriya, 1975.
D. Ya. Galperovich, A. A. Pavlov, N. N. Khrenkov. RF kabler. — M.: Energoatomizdat, 1990.
Elektriske kabler, ledninger og ledninger: Håndbog / N. I. Belorussov, A. E. Saakyan, A. I. Yakovleva: Ed. N. I. Belorussova. - 5. udg., revideret. og yderligere — M.: Energoatomizdat, 1987. — 536 s.; syg.
Amatørradiokommunikation på HF. Ed. B. G. Stepanova. - M .: Radio og kommunikation, 1991.
Opslagsbog for en radioamatørdesigner. Ed. N. I. Chistyakova. - M .: Radio og kommunikation, 1990.
J. Davis, J. J. Carr. Radioingeniørens lommeguide. Om. fra engelsk. — M.: Dodeka-XXI, 2002.
Kashkarov A.P. En populær håndbog for en radioamatør. - M .: IP "RadioSoft", 2008. - 416 s.: ill. Se s. 250.

Normativ og teknisk dokumentation

GOST 11326.0-78. RF kabler. Generelle specifikationer.
IEC 60078(1967). RF koaksialkabler. Bølgeimpedans og dimensioner.
IEC 60096-1 (1986). RF kabler. Del 1: Generelle krav og målemetoder.
IEC 60096-2 (1961). RF kabler. Del 2: Særlige specifikationer for kabler.
IEC 60096-3 (1982). RF kabler. Del 3: Generelle krav og test for enkeltleder koaksialkabler til brug i kabeldistributionssystemer.
MIL-C-17 koaksialkabel (amerikansk militærstandard).
IEC 78-67, IEC 96-0-70, IEC 96-1-86, IEC 96-3-82.
TU 16.K99-006-2001, TU16-505.858-81, TU16-705.125-79, TU16-505.166-77.

Links

Højfrekvente kabler af gammel type Arkiveret 2. januar 2009 på Wayback-maskinen . Engelsk Hamradio
Karakteristiktabel over RF-koaksialkabler Arkiveret 2. oktober 2019 på Wayback Machine . Proelectro2.ru
American Coax Cables Arkiveret 28. maj 2008 på Wayback Machine . QRZ.RU
Valg af kabel til videoovervågning: installationstyper, afstande og finesser Arkiveret kopi af 27. august 2016 på Wayback Machine . ABC Sikkerhed
Elektriske egenskaber for koaksialkabler Arkiveret 28. maj 2010 på Wayback Machine . CQHAM.RU

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk stor kinesisk Fantastisk norsk Stor russer Britannica (online) Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	GND : 4164339-2