Izbira pravega sklopa RF kabla

Koaksijal kabel sklopi so skoraj povsod, kjer lahko najdemo elektronske sisteme. In imajo preprosto delo: služiti kot signalna pot za prenos signalov z ene lokacije na drugo. Vendar morajo to delo opraviti brez napak in z malo ali nič spremembami signalov, ne glede na to, ali gre za visokofrekvenčne analogne signale ali visokohitrostne digitalne signale. Ker so sklopi koaksialnih kablov tako ključnega pomena za tako širok razpon sistemov, od robustnih zemeljskih elektronskih sistemov do krožišč satelitov v vesolju, izbirnega postopka za te kable ne bi smeli obravnavati z lahkoto. Izbira pravega sklopa koaksialnega kabla ni nepomembna naloga, vendar je to lahko nekoliko lažje, če bolje veste, kaj iskati v sklopu koaksialnega kabla visoke frekvence ali visoke hitrosti.

Koaksialni kabli omogočajo prenos prečnega elektromagnetnega (TEM) načina prenosa. Ime koaksialno izvira iz njihove konstrukcije, ki je običajno sestavljena iz golega bakrenega okroglega žičnega notranjega prevodnika, trdnega ali nasedlega, obdanega s cevastim dielektričnim izolatorjem, ki ga obdaja cevasti zunanji prevodnik ali ščit, ki ga obdaja nekakšna oblika zaščitne zunanje plasti, običajno plastične plasti. Koaksialni kabel je zamisel britanskega matematika Oliverja Heavisideja, ki je koncept patentiral v poznem 19th Century. Preučeval je učinke kože na telegrafskih daljnovodih, saj je ugotovil, da bi ovijanje izolatorja okoli daljnovoda izboljšalo njegovo delovanje. Prva komercialna uporaba koaksialnega kabla v Združenih državah Amerike je bila dolga 220 dolga proga koaksialnega kabla med dvema mestecema v Minnesoti, od Stevens Pointa do Minneapolisa, nominalno za telefonske linije.

Za učinkovito uporabo z visokofrekvenčnimi analognimi signali ali visokohitrostnimi digitalnimi signali je treba natančno nadzorovati dimenzije različnih delov koaksialnega kabla, da se doseže konstanten razmik med prevodniki. Koaksialna konstrukcija (slika 1, pogled na koaksalni kabel) omejuje električno in magnetno polje izvedenih signalov znotraj dielektričnega izolatorja, hkrati pa preprečuje, da bi električna in magnetna polja zunaj zunanjega sloja ščitnika motila vodene signale. Koaksialni kabel postane sklop, ko se konča po izbiri kupca koaksialnih konektorjev. Koaksialni kabelski sklopi se običajno uporabljajo v napravah kabelske televizije (CATV), za visokofrekvenčne radiofrekvenčne / mikrovalovne povezave, za natančno preskusno in merilno opremo in sisteme ter za prenos visokohitrostnih digitalnih signalov v računalniških omrežjih.

SLIKA 1

Koaksialni kabelski sklopi za visokofrekvenčne analogne ali visokohitrostne digitalne aplikacije imajo običajno značilne impedance bodisi 50 bodisi 75 Ω in te impedance niso naključne. Obe vrednosti sledita pionirskemu delu, ki so ga izvedli v Bell Laboratories v 1929. Ti zgodnji poskusi so iskali optimalne značilne impedance za prenos visoke ravni moči in za doseganje minimalne izgube signala. V idealnem primeru bi enaka značilna impedanca kabla podprla oba pogoja, vendar to ne drži. Za značilno impedanco 30 Ω se je izkazalo, da je optimalna za prenos signalov pri visoki ravni moči, medtem ko je bilo ugotovljeno, da je 77 Ω zelo primeren za zmanjšanje izgube visokofrekvenčnih, visokohitrostnih signalov. Raziskovalci podjetja Bell so tudi ugotovili, da je 60 Ω najboljša značilna impedanca za visokonapetostne signale. Impedanca 50 Ω je bila izbrana kot praktičen kompromis med zmogljivostjo napajanja moči pri 30 Ω in minimalnim slabljenjem pri 77 Ω, medtem ko je bil 75 Ω izbran kot dober ujem za dipolno anteno s centralnim napajanjem v prostem prostoru za uporabo v radiu sistemov.

Ko določite sklop koaksialnega kabla, pomaga razumeti električne in mehanske parametre različnih vrst kablov in kako jih primerjati. RF / mikrovalovni koaksialni kabli lahko razvrstimo v tri kategorije: poltrdni in prilagodljivi (ali ročno oblikovalni) kabli, prilagodljivi kabli in valoviti kabli. Vsaka je izdelana drugače, z različnimi mehanskimi lastnostmi in različnimi stopnjami električnih lastnosti.

Poltrdi kabli, imenovani po tem, da nudijo večjo prožnost kot togi kabli, so znani po odličnih električnih lastnostih in omejeni oblikovnosti. Zaradi pomanjkanja prilagodljivosti običajno zahtevajo uporabo tridimenzionalnih (3D) inženirskih risb za pravilno vključitev v večino elektronskih sistemov. Toda izbira sklopa koaksialnega kabla vključuje kompromise in polno tog sklop kablov za žrtvovanje prožnosti zagotavlja odlične električne zmogljivosti v primerjavi z ostalima dvema koaksialnima kabloma in ponuja enakomerno impedanco, nizko izgubo vstavljanja v širokem frekvenčnem območju in odlična zaščitna učinkovitost (SE, parameter, ki označuje tako uhajanje kabla kot dovzetnost za zunanje elektromagnetne vire).

Polgosti kabli so običajno izdelani s trdnim sredinskim vodnikom, obdanim z dielektričnim izolacijskim materialom, ki ga pokriva trden cevasti zunanji vodnik (slika 2, pogled na izrez). Sredinski prevodnik je običajno posrebreni baker, ki je nemagneten in podpira zmogljivost z majhnimi izgubami. Zunanji prevodnik je navadno izdelan iz aluminija ali bakra, ki je golo ali prevlečeno s kositrom. V nasprotju s togimi kabli je za poltrde kable značilno zunanji premer kabla: 0.034, 0.047, 0.086 ali 0.141 palcev. Poltrdi kabli majhnega premera lahko podpirajo delovne frekvence kot 110 GHz, vendar z največjo močjo nekaj sto vatov in običajno veliko manj. V primerjavi s trdnimi kabli so zunanji premeri od 0.875 do 8.1875 palcev. Ponujajo zmogljivosti za kilovatne moči pri nižjih frekvencah, običajno s približno 800 MHz za aplikacije, kot so komercialni radijski in televizijski oddajniki.

PIG 2

Trdni zunanji prevodnik zagotavlja odlične zmogljivosti SE v poltrdnih kablih, z nekaj žrtvovanja v prožnosti. Visoke vrednosti zaščite omogočajo poltrdnim kablom doseganje odličnih električnih lastnosti tudi v okoljih z visokonapetostnimi signali, v bližini oddajnih anten. Proizvajalci koaksialnih kablov so z različnimi konfiguracijami za zunanji vodnik izboljšali fleksibilnost svojih kablov in obenem dosegali visoko raven SE. Zunanji sloj prevodnika ali pletenice je zasnovan z ravnimi kovinskimi ovoji, okroglimi kovinskimi ovoji, trakovi iz kovine s premazi in brez njih ter v enoslojnih, dvoslojnih in troslojnih konfiguracijah, ki zagotavljajo širok razpon vrednosti SE s majhna izguba vstavka, hkrati pa dosežemo določeno mero prilagodljivosti kabla.

Prilagodljivi kabli ponujajo veliko električnih zmogljivosti poltrdnih kablovskih sklopov, vendar z nekoliko večjo prilagodljivostjo za olajšanje težkih namestitev in povezav. Prilagodljivi kabli niso zasnovani za večkratno upogibanje, vendar jih je mogoče (v mejah najmanjšega polmera upogiba) upogniti na želeno obliko in ohranili to obliko, ko se upognejo. Za dobro električno zmogljivost so izdelani prilagodljivi kabli s posrebrenimi bakrenimi vodniki ali posrebrenimi, jeklenimi vodniki, prevlečeni z bakrom, in zaslonom iz bakreno-kositrnega ščita, ki zagotavlja visoko SE.

Prilagodljivi kabli žrtvujejo nekatere električne zmogljivosti poltrdih kablov, vendar njihova večja prilagodljivost poenostavlja namestitev v sisteme. Namesto trdnega prevodnika pol togem kabla pogosto uporablja upogljiv sredinski vodnik. Namesto trdnega zunanjega prevodnika poltrdnega kabla uporablja zunanji plašč poliuretana ali fluoriranega etilen propilena (FEP). Za prilagodljiv kabelski sklop je mogoče uporabiti več različnih materialov za dielektrične izolatorje, vključno s polietilenom, trdnim politetrafluroetilom (PTFE) in polietilensko peno z visoko gostoto. Vsebnost zraka v peni znižuje dielektrično konstanto izolacijskega materiala, hkrati pa pomaga zmanjšati slabljenje kabla.

Na primer, fleksibilen koaksialni kabel lahko uporablja zunanji vodnik, oblikovan iz posrebrenih bakrenih žic, pleten nad izolatorjem, ali posrebrene bakrene trakove v tkanju košare ali posrebrene bakrene žice, postavljene vzporedno med seboj in v dolgi spirali konfiguracijo. Sredinski vodnik je lahko trden baker, da zmanjšate izgubo kabla ali nasedle, za aplikacije, ki lahko zahtevajo večkratno upogibanje kabla, čeprav z večjimi izgubami kot kabli s trdnim sredinskim vodnikom.

SLIKA 3

Pletenice za koaksialne kable so na voljo v različnih materialih in vrstah, pri čemer vsaka predstavlja kompromise. Plast pletenic iz okrogle žice zagotavlja dobro prožnost in ima najnižje stroške materiala, vendar, kot je bilo že omenjeno, lahko s proženjem padejo zmogljivosti. Bolj izpopolnjeni materiali za pletenje sčasoma pomenijo večje stroške materiala, a bolj dosledno delovanje skozi čas. Na primer, ščitnik iz ploščatega kovinskega traku lahko zagotavlja nizko slabljenje kabla z visoko zmogljivostjo SE, hkrati pa ohranja konstantne električne zmogljivosti sčasoma. Vijačna ravna pletenica podpira dobro prožnost, hkrati pa omogoča odlično fazno stabilnost z upogibom kabla in visokim nivojem SE. Zavita ali zložena pletenica iz folije lahko zagotavlja tudi visoke električne zmogljivosti, z dobro mehansko trdnostjo, vendar z nekaj izgube prožnosti v primerjavi z drugimi konfiguracijami pletenic.

Število pletenic bo vplivalo tako na prožnost kot na SE. Koaksialni kabel z enim pletenim slojem lahko odvisno od materiala ščita, kot je pletenica iz bakrene žice, in glede na to, da je prevlečen s srebrom, z zelo veliko prilagodljivostjo poda SE od 40 dB ali višje. Z vsakim dodanim slojem pletenice se prožnost kabla zmanjšuje, ko se SE povečuje. Dvojna pletenica, sestavljena iz dveh okroglih pletenic, lahko ponavadi doseže boljše rezultate kot zaščita z 60 dB. Če pa za eno od teh plasti pletenice uporabljate zaščitno folijo ali tkano ravno pletenico, je mogoče SE povečati na 90 dB. Dvokrilni kabli s folijsko zaščito pod kompozitno plastjo, ki je napolnjena z kositrom, lahko dosežejo boljše rezultate kot 100 dB SE, hkrati pa dosežejo razumno prilagodljivost. Visoke vrednosti SE so možne s trokratnimi oklopljenimi kabli, ki združujejo okrogle žice in tkane ravne pletenice, čeprav z nekaj žrtvovanja v prožnosti (slika 4).

Sklop koaksialnih kablov ne določa le vrsta kabla, temveč koaksialni priključki na obeh koncih sklopa. Za najboljše ujemanje lahko različne vrste kablov primerjamo s standardnimi električnimi in mehanskimi parametri, vendar bi morale takšne primerjave vedno primerjati podobne dolžine kabla s podobnimi koaksialnimi spojniki na obeh koncih sklopov kablov, ki se primerjajo.

SLIKA 4

Glede na amplitudne in fazne značilnosti mora biti sklop koaksialnega kabla električno neviden znotraj sistema, kar zagotavlja signalno pot med dvema točkama v sistemu z minimalnimi učinki na prenesene signale. V resničnem svetu pa kabelski sklopi lahko spremenijo signale, ki jih prenašajo, čeprav lahko pravilna izbira sklopa kablov zmanjša te učinke. Kabelske sklope običajno označujejo številni različni električni in mehanski parametri (slika 5): izklopne frekvence, slabljenje ali izguba vstavitve (v dB / ft. Ali dB / m), izguba povratka ali napetost stojnega vala (VSWR), kapacitivnost (pF / ft.), hitrost širjenja (VP, v%), zmogljivost upravljanja moči (v W) in enakomerna teža (lbs / ft. ali lbs / m). Ti različni parametri lahko ponujajo uporabne meritve za primerjavo kabelskih sklopov različnih dobaviteljev.

Če želite zgraditi radijsko postajo, ojačajte svoj FM radijski oddajnik ali potrebujete katerega koli drugega FM oprema, vas prosimo, da nas kontaktirate: [e-pošta zaščitena].

Pustite sporočilo 

Seznam sporočilo