Конструкция коаксиальных кабелей
Как устроен коаксиальный кабель, знают все мало-мальски связанные с радиотехникой люди. Однако некоторые аспекты их конструкции нередко вызывают досадные ошибки. Например, многие путают изоляцию коаксиального кабеля с его оболочкой.
В радиочастотных коаксиальных кабелях изоляцией принято называть конструкцию, изолирующую внутренний проводник от внешнего, а вот тот материал, которым покрывают кабель снаружи, называется оболочкой.
В радиочастотных коаксиальных кабелях изоляцией принято называть конструкцию, изолирующую внутренний проводник от внешнего.
Обычно в каталогах и прайс-листах в графе «Диаметр» указывается диаметр коаксиального кабеля по изоляции без учета толщины оплетки и оболочки. Поэтому, если вам важен наружный диаметр кабеля (к примеру, для прокладки его по заранее смонтированным коробам определенного размера), следует заранее его уточнить.
Медь – один из лучших проводников для коаксиального кабеля. Только золото и серебро обладают более высокими эксплуатационными показателями (сопротивление, коррозия), но для производства кабеля они слишком дороги. Многие полагают, что лучшие кабели получаются из покрытой медью стали, но это не так. Покрытая медью сталь просто дешевле и, возможно, жестче, но для длинных кабелей лучше использовать медь. Омедненные стальные коаксиальные кабели приемлемы для коллективной антенны, где передаваемые сигналы ВЧ-модулированы (VHF или UHF, MB или УВЧ). А именно, на более высоких частотах так называемый скин-эффект (поверхностный эффект) проявляется сильнее: фактический сигнал перетекает на медную поверхность проводника (не экрана, а центрального проводника).
|
|
|
СОВЕТ
При выборе марки коаксиального кабеля для инсталляции отдавайте предпочтение кабелям с медными жилами.
По степени жесткости коаксиальные кабели можно разделить на 4 группы:
- гибкие;
- полугибкие;
- полужесткие;
- жесткие.
Гибкие кабели не подходят для передачи сигналов на расстояния, превышающие 50 м.
К гибким относят кабели, выдерживающие до 50 000 перегибов и более. У таких кабелей экраном служит оплетка из тонких проволок. Так как оплетка – не сплошной проводник и имеет существенное расстояние между проволоками, то через отверстия происходит «просачивание» электромагнитного поля наружу. Кроме того, для электрического тока оплетка представляет собой огромное количество контактов между проволоками, что ведет к увеличению ее сопротивления и, в конечном счете, увеличивает затухание сигнала в кабелях этого типа.
Гибкие кабели не подходят для передачи сигналов на расстояния, превышающие 50 м.
В полугибких коаксиальных кабелях для повышения степени экранирования и уменьшения электрического сопротивления и, следовательно, затухания, на изоляцию сначала накладывается металлическая фольга, а поверх нее – оплетка. У таких кабелей затухание значительно ниже, чем у гибких, однако они гораздо менее гибкие. Такие кабели широко используются в сетях кабельного телевидения, а в радиотехнических системах широкого применения не нашли.
|
|
|
Полужесткие коаксиальные кабели имеют сплошной сварной внешний проводник. В 95% конструкций этот проводник имеет спиральный или кольцевой гофр. Кабали этого типа имеют низкий коэффициент затухания и отличное экранирование. В зависимости от размеров и материала изоляции они могут обеспечивать передачу довольно большой мощности (до 5 кВт на частоте 100 МГц для отечественного кабеля РК50-17-51).
Жесткие коаксиальные кабели, больше похожие на водопроводные трубы, чем на радиочастотные кабели, предназначены в основном для передачи сигналов большой мощности.
СОВЕТ
При выборе коаксиального кабеля для инсталляции используйте мягкие кабели только для джамперов, а основную линию выполняйте из полугибких кабелей.
Необходимо отметить, что радиочастотные кабели, находящиеся большую часть времени на открытых пространствах (радиомачтах, крышах и т.д.), должны быть устойчивы к повышенным и пониженным температурам и их перепадам, к воздействию влаги и солнечного излучения. Для повышения механической прочности некоторые коаксиальные кабели снабжаются металлическим тросом, принимающим на себя основные нагрузки.
|
|
|
Радиочастотные кабели, находящиеся большую часть времени на открытых пространствах (радиомачтах, крышах и т.д.), должны быть устойчивы к повышенным и пониженным температурам и их перепадам, к воздействию влаги и солнечного излучения.
Как уже говорилось, обычный коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, внутреннего диэлектрика, экрана и внешней оболочки (Рис. 1).
Центральный проводник кабеля предназначен для передачи сигнала из одной точки в другую. Его делают из материалов, хорошо проводящих электрический сигнал. Обычно используется медь, которая подходит для этих целей по своим электрическим, механическим и стоимостным параметрам. Центральный проводник может быть как одножильным, так и многожильным.
Одножильный – это центральный проводник, выполненный в виде одного прямого проводника. Одножильный проводник хорошо формуется, но не очень гибкий. Поэтому кабели с одножильным проводником обычно используются в стационарных инсталляциях.
|
|
|
Витой многожильный – представляет собой проводник, состоящий из множества тонких проводников, свитых вместе. Эти кабели гибкие, они легче и применяются в основном в мобильных инсталляциях. Однако характеристики такого кабеля будут несколько ниже, чем кабеля с одножильным проводником того же типоразмера.
Внутренний диэлектрик, называемый также внутренней изоляцией кабеля, выполняет в коаксиальных кабелях важную роль. Прежде всего, это материал, который изолирует центральный проводник от экрана. Но, кроме того, он определяет импеданс и емкость кабеля. Обычно в кабелях общего назначения используется полиэтилен, а для производства негорючих кабелей фторсодержащие полимеры.
Дешевые кабели имеют диэлектрик из твердого полиэтилена. Более серьезные производители используют вспененный полиэтилен, который обеспечивает более низкое погонное затухание сигнала в кабеле на высоких частотах.
Стоит заметить, что некоторые производители вспенивают диэлектрик химическим способом. В результате получается низкоплотный полиэтиленовый компаунд, подверженный механическим повреждениям и нестабильный к воздействию окружающей среды в виде температуры и влажности.
Наибольшее качество кабеля получается с физически вспененным диэлектриком (gas injected foam polyethylene). Он содержит до 60% воздушных пузырьков, за счет чего уменьшается затухание высоких частот сигнала. По прочности физически вспененный полиэтилен не отличается от обычного твердого невспененного полиэтилена, обеспечивая необходимую гибкость и устойчивость к механическим воздействиям. И, наконец, обладая высокой стойкостью к температурным колебаниям и влажности, физически вспененный диэлектрик обеспечит стабильность параметров и длительную эксплуатацию кабеля.
СОВЕТ
При выборе марки коаксиального кабеля для инсталляции отдавайте предпочтение кабелям с физически вспененным диэлектриком.
Экран выполняет две важных роли. Он работает как второй проводник, подключенный к общему земляному проводу оборудования. В то же время он экранирует сигнальный проводник от посторонних излучений. Существуют различные методы экранировки для кабелей, выполняющих различные задачи. Это экран из фольги, плетеный экран и комбинации из фольги и оплетки.
Оплетка – экран, который изготавливается из множества тонких проводников, сплетенных в виде сетки, охватывающей центральный проводник с внутренним диэлектриком. Оплетка обычно обладает меньшим сопротивлением, чем фольга и обладает лучшей устойчивостью к постороннему электромагнитному полю и электромагнитным наводкам. Оплетка может сочетаться с другими видами экранов, например, с алюминиевой или медной фольгой для обеспечения необходимого процента экранировки.
Фольга может обеспечить до 100% экранировки в сочетании с оплеткой. Учитывая, что оплетка может обеспечить эффективность экранировки до 90%, чтобы получить 100% необходимо две оплетки, что существенно увеличивает стоимость кабеля, его вес и ухудшает гибкость. Гораздо легче добиться 100% эффективности экранировки можно сочетанием оплетки и фольги.
Необходимую защиту внутренних компонентов кабеля обеспечивает внешняя оболочка. Оболочка защищает кабель от климатического, химического, и воздействия солнечного света. По типу оболочки кабели можно разделить на кабели стандартного и специального исполнения.
Стандартный кабель имеет обычную, чаще всего поливинилхлоридную оболочку, которая защищает кабель (или мультикор) от механических воздействий и влаги, а так же играет роль электрической изоляции.
Для передачи RGBHV, S-Video и компонентных сигналов несколько коаксиальных кабелей могут объединяться в мультикор (рис. 6) с общей оболочкой. Количество коаксиальных кабелей в мультикоре может быть от двух до шести, кроме того, в мультикор могут добавляться балансные аудиопары и силовые проводники, что делает их еще более универсальными.
Заполненный (Plenum) – стандартная инсталляция предполагает прокладку кабеля через стены и потолки. Возможное возгорание внутри здания предъявляет свои особые требования к оболочке кабелей. Кабели типа Plenum имеют огнестойкую оболочку, в составе которой используются специальные компаунды. Это обеспечивает низкую горючесть и дымовыделение в случае, если кабель будет подвергнут воздействию огнем. Такой кабель может быть проложен без трубопровода, что снижает затраты на инсталляцию.
Галогенонесодержащий – низкое выделение дыма и паров, отсутствие галогенов в материале оболочки кабеля требуют европейские правила техники безопасности (IEC33203 тест на горючесть, IEC61034 тест на дымовыделение, IEC754-1 коррозионная стойкость).
Для передачи RGBHV, S-Video и компонентных сигналов несколько коаксиальных кабелей могут объединяться в мультикор (рис. 6) с общей оболочкой. Количество коаксиальных кабелей в мультикоре может быть от двух до шести, кроме того, в мультикор могут добавляться балансые аудиопары и силовые проводники, что делает их еще более универсальными.
Рис. 6 Мультикор в разрезе
СОВЕТ
Для передачи большого количества сигналов разных типов по одному кабелю используйте мультикоры.
При монтаже необходимо обратить особое внимание на предотвращение попадания влаги внутрь кабеля. Особенно остро эта проблема стоит при использовании кабелей с кордельной изоляцией. Прежде всего необходимо герметизировать (влагозащищать) кабель при установке соединителей.
Отдельный класс коаксиальных кабелей составляют кабели для подземного размещения.
При построении антенно-фидерного тракта (АФТ) обычно придерживаются следующей схемы. В качестве основной передающей системы выбирается полужесткий кабель с хорошими характеристиками. Непосредственно же к радиоаппаратуре на одном конце и антенне на другом подключаются с помощью коротких отрезков гибкого кабеля, т.н. джамперов (рис. 7). Такая схема удобна и выгодна экономически, т.к. если подключать полужесткий кабель напрямую к устройствам, то из-за большого радиуса изгиба пришлось бы использовать как минимум на 6 м кабеля больше, а это дороже, чем два коротких джампера, да и обслуживать оборудование без джамперов попросту неудобно. Однако при работе на достаточно высоких частотах (800-900 МГц) даже короткие джамперы на гибких кабелях могут значительно ослаблять и искажать сигнал. Поэтому целесообразнее в качестве джамперов в этой части АФТ использовать полужесткий тонкий кабель, т.к. разница в цене между ними относительно всего АФТ незначительна.
Рис. 7 Коаксиальный джампер
Существует три типа BNC-разъемов: с резьбой, запаиваемые и с обжимкой.
Еще одним немаловажным элементом при подключении коаксиального кабеля к аппаратуре является разъем (соединитель). При подборе этого на первый взгляд нехитрого устройства необходимо руководствоваться двумя критериями: хорошими электрическими характеристиками и удобством заделки на кабель.
Разъемы
В телевидении широко используется концевая заделка коаксиального кабеля, которая называется BNC-разъемом (по первым буквам фамилий создателей Bayonet-Neil-Concelman). Существует три типа BNC-разъемов: с резьбой, запаиваемые и с обжимкой.
Рис. 8 Разъем типа BNC (кабельный)
Конструктивно разъем выглядит следующим образом: внутри металлической гильзы с накидной фиксирующей муфтой (при ее повороте разъемное соединение надежно фиксируется) есть тонкий центральный сигнальный контакт. С другой стороны гильзы находится контактная трубка для экранной оплетки. Сигнальный проводник проходит через эту трубку и вставляется в штырек, который входит в центральный контакт. На контактную трубку надевается другая трубка, которая, собственно говоря, и обжимается специальным инструментом. Центральный контакт бывает никелевым, посеребренным и позолоченным. Сама гильза, чаще всего, никелированная.
СОВЕТ
Опыт доказывает, что обжимные BNC-разъемы – самые надежные. Для них требуются специальные и дорогие обжимные инструменты, но траты на них себя оправдывают. Больше 50% проблем, возникающих при установке систем, являются результатом плохой или неправильной заделки кабеля.
Самые распространенные BNC-разъемы – штекерные (штыревые контакт-соединения, «папы»). Существуют также гнездовые контакт-соединения («мамы»), угловые адаптеры, адаптеры BNC-BNC (их часто называют «barrels»), 75-омные концевые заделки (или «фиктивные нагрузки»), адаптеры BNC к другим типам соединений и т.д.
Для бытовой аппаратуры коаксиальный кабель может быть разделан в соединитель типа RCA (известный еще как «тюльпан», из-за схожей с цветком формы соединителей старых выпусков). Это очень простой и дешевый соединитель, однако он рассчитан исключительно на применение в комнатных условиях и для профессиональной аппаратуры не подходит.
Рис. 9
Применяются разъемы RCA для несимметричной передачи аналоговых сигналов линейного уровня, в основном от различных записывающих устройств. Кроме того, этот разъем находит применение в цифровом интерфейсе формата SPDIF. Известная фирма Canare производит разъемы RCA обжимного типа для установки на коаксиальные провода.
RCA – изначально «неправильный» разъем, так как соединение сигнального контакта штеккера с сигнальным контактом гнезда происходит раньше, чем соединение земляных контактов. Некоторые фирмы, например, Neutrik, производят штеккеры типа RCA с выдвинутым подпружиненным земляным контактом, который соединяется с земляным контактом гнезда раньше, чем сигнальный контакт.
СОВЕТ
По возможности избегайте применения разъемов типа RCA.
Все разъемы RCA можно разделить на две группы. Одни предназначены для передачи аналогового сигнала, а вторые – для передачи цифрового сигнала SPDIF, вследствие чего они обладают характеристическим импедансом 75 Ом. Распайка (или обжимка) и тех, и других разъемов совершенно однозначная: центральный контакт – сигнальный, а цилиндр вокруг центрального контакта – общий.
Правила разделки разъемов
- Для разделки разъемов никогда не пользуйтесь подручным инструментом – вы легко можете повредить центральную жилу и экран кабеля. Пользуйтесь специальным инструментом для снятия изоляции с кабеля и опрессовки, показанным на рис. 7 и 8.
- Подбирайте кабельные разъемы, соответствующие выбранному типу кабеля. Если кабель окажется толще диаметра в хвостовике разъема, его не удастся собрать, а если тоньше – первый же случайный рывок выдернет кабель из разъема.
- При разделке не прилагайте больших физических усилий. Если разъем не собирается, значит, вы делаете что-то не так.
 Рис. 10 Инструмент для снятия изоляции
| 
|
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 214; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!