Koaxiális kábel

Koaxiális kábel (a lat.  co  együttesen és tengely  - tengely, azaz koaxiális ; köznyelvi koaxiális angolból koaxiális ) - elektromos kábel, amely egy központi vezetőből és egy árnyékolóból áll, amely koaxiálisan helyezkedik el, és szigetelőanyaggal vagy légrésszel van elválasztva .  Rádiófrekvenciás elektromos jelek továbbítására szolgál . Az egyenáramú és alacsony frekvenciájú jelek továbbítására használt árnyékolt vezetéktől a hossztengely irányában egyenletesebb keresztmetszetben különbözik (az anyagok keresztmetszeti alakja, méretei és elektromágneses paramétereinek értékei normalizáltak) és jobb anyagok felhasználása elektromos vezetők és szigetelések készítéséhez. Oliver Heaviside brit fizikus találta fel és szabadalmaztatta 1880-ban .

Eszköz

A koaxiális kábel (lásd az ábrát) a következőkből áll:

Ellentétben a nyitott típusú átviteli vonalakkal (például egy kétvezetékes vezetékkel), az árnyékoló vezető jelenléte miatt az elektromágneses hullám elektromágneses mezőjének mindkét összetevője és a hullám által hordozott rádiófrekvenciás teljesítményáramlás teljesen koncentrálódik térközt a vezetők között (a szigetelőrétegben), és ne lépje túl a kábelt [1 ] . A koaxiális kábel ezen tervezési jellemzője kiküszöböli az elektromágneses hullámok teljesítményveszteségét az elektromágneses hullámok környező térbe történő sugárzása miatt, és éppen ellenkezőleg, megvédi a kábelt az elektromágneses hangszedők kívülről történő behatolásától. A valódi kábeleknél a sugárzás enyhe kijutása a külvilág felé és a hangszedőkre való érzékenység, amelyet rádiós tömörség jellemez.

Létrehozási előzmények

Alkalmazás

A koaxiális kábel fő célja a nagyfrekvenciás jel átvitele a technológia különböző területein:

A jelátvitelen kívül a kábelszegmensek más célokra is használhatók:

Vannak koaxiális kábelek az alacsony frekvenciájú jelek továbbítására (ebben az esetben a fonat képernyőként szolgál) és a nagyfeszültségű egyenáramhoz. Az ilyen kábeleknél a hullámimpedancia nincs szabványosítva.

Osztályozás

Megbeszélés szerint  - kábeltelevíziós rendszerekhez, kommunikációs rendszerekhez, légi közlekedéshez, űrtechnikához, számítógépes hálózatokhoz, háztartási gépekhez stb.

A hullámimpedancia tekintetében (bár a kábel hullámimpedanciája bármi lehet) az orosz szabványok szerint öt, a nemzetközi szabványok szerint három érték szabványos:

Régen fontos volt az is, hogy egy ilyen kábelt a legáltalánosabb jellemző impedanciával illesszünk típusú antennák - félhullámú dipólus (73 ohm). De mivel a koaxiális kábel kiegyensúlyozatlan, a félhullámú dipólus pedig értelemszerűen szimmetrikus, az illesztéshez kiegyenlítő eszköz kell, különben a kábelfonat (feeder) antennaként kezd működni.

Szigetelés átmérője :

Rugalmasság szerint (ellenállás a kábel többszörös töréseivel és mechanikai hajlítónyomatékaival): merev, félmerev, rugalmas, extra rugalmas.

Szűrési fokozat:

Jelölés

Szovjet kábelek megnevezései

A GOST 11326.0-78 szerint a kábelmárkáknak a kábel típusát jelző betűkből és három számból kell állniuk (kötőjellel elválasztva).

Az első szám a névleges hullámimpedancia értékét jelenti.

A második szám jelentése:

A harmadik - két- vagy háromjegyű szám - jelentése: az első számjegy a kábel szigetelési csoportja és hőállósági kategóriája, a következő számjegyek pedig a fejlesztés sorozatszámát jelölik. A megfelelő hőállóságú kábeleket a következő numerikus jelöléssel látják el:

A megnövelt egyenletességű vagy a paraméterek megnövelt stabilitású kábeleinek márkájához a C betűt adjuk hozzá a végén egy kötőjelen keresztül.

Az A betű ("előfizető") jelenléte a név végén a kábel csökkent minőségét jelzi - a képernyőt alkotó vezetékek egy részének hiányát.

Példa egy 50 Ohm névleges hullámimpedanciájú rádiófrekvenciás koaxiális kábel szimbólumára, normál hőállóságú folyamatos szigeteléssel, 4,6 mm névleges szigetelési átmérővel és 1-es fejlesztési számmal "RK 50-4-II GOST kábel ( TU) *".

A szovjet kábelek régi elnevezései

Az 1950-es és 1960-as években a Szovjetunió olyan kábeljelölést alkalmazott, amelynek kijelölésében nem voltak jelentős alkatrészek. A jelölés az "RK" betűkből és a fejlesztés feltételes számából állt. Például az "RK-50" megjelölés nem 50 ohmos kábelt jelent, hanem egyszerűen egy "50" fejlesztési sorozatszámú kábelt, amelynek impedanciája 157 ohm. [nyolc]

Nemzetközi elnevezések

A különböző országok jelölési rendszereit nemzetközi, nemzeti szabványok, valamint a gyártók saját szabványai (a legelterjedtebb márkasorozatok az RG, DG, SAT) alakítják ki. [9]

Kategóriák

A kábelek a Radio Guide skála szerint vannak felosztva. A leggyakoribb kábelkategóriák:

Vékony Ethernet

Ez volt a leggyakoribb kábel a helyi hálózatok építéséhez . Körülbelül 6 mm átmérőjével és jelentős rugalmasságával szinte bárhol elhelyezhető. A kábelek egymáshoz és a számítógép hálózati kártyájához BNC T-csatlakozóval csatlakoztak . A kábelek egymáshoz egy I-csatlakozós BNC (közvetlen kapcsolat) segítségével csatlakoztathatók. A lezárókat a szegmens mindkét végére kell felszerelni. Támogatja az adatátvitelt akár 10 Mbps-ig 185 m távolságig.

Vastag Ethernet

Az előző kábelnél vastagabb - körülbelül 12 mm átmérőjű -, vastagabb középső vezetéke volt. Gyengén hajlított és jelentős költséggel járt. Emellett a számítógéphez való kapcsolódásnál is adódtak nehézségek - AUI (Attachment Unit Interface) adó-vevőket használtak, a hálózati kártyához a kábelen áthatoló elágazás, az ún. "vámpírok". A vastagabb vezetéknek köszönhetően az adatátvitel akár 500 m-es távolságon keresztül, 10 Mbps sebességgel valósítható meg. A telepítés bonyolultsága és magas költsége azonban megakadályozta, hogy ezt a kábelt olyan széles körben használják, mint az RG-58-at . Történelmileg a szabadalmaztatott RG-8 kábel sárga színű volt, ezért néha láthatja a "Yellow Ethernet" ( angolul  Yellow Ethernet ) nevet.

A koaxiális út segédelemei

Alapvető normalizált jellemzők

A jellemzők számítása

A koaxiális kábel lineáris kapacitásának, lineáris induktivitásának és hullámellenállásának meghatározása ismert geometriai méretek szerint a következőképpen történik.

Először meg kell mérni a képernyő D belső átmérőjét úgy, hogy eltávolítja a védőburkolatot a kábel végéről, és becsomagolja a fonat (a belső szigetelés külső átmérője). Ezután mérje meg a központi mag d átmérőjét, miután előzőleg eltávolította a szigetelést. A harmadik kábelparaméter, amelyet ismernünk kell a hullámimpedancia meghatározásához , a belső szigetelőanyag ε dielektromos állandója .

A Ch lineáris kapacitást ( a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) az eredményt farad per méterben fejezzük ki) a hengeres kondenzátor kapacitásának képletével számítják ki [10] :

ahol ε 0  az elektromos állandó .

Az L h lineáris induktivitást (az SI rendszerben az eredményt henry per méterben fejezzük ki) a következő képlettel számítjuk ki [ 10]

ahol μ 0  a mágneses állandó , μ  a szigetelőanyag relatív mágneses permeabilitása , amely minden gyakorlatilag fontos esetben közel 1.

A koaxiális kábel jellemző impedanciája az SI rendszerben [11] :

(a közelítő egyenlőség akkor érvényes, ha μ = 1).

A koaxiális kábel jellemző impedanciája az ábrán látható nomogramból is meghatározható. Ehhez a D / d skála (a képernyő belső átmérőjének és a belső mag átmérőjének aránya) és az ε skálán (a képernyő dielektromos állandója ) lévő pontokat egyenes vonallal kell összekötni. kábel belső szigetelése). A húzott egyenes metszéspontja a nomogram R léptékével megfelel a kívánt hullámimpedanciának.

A kábelben a jel terjedési sebességét a képlet számítja ki

ahol c  a fénysebesség . Az utak késésének mérése, kábelkésleltetési vonalak stb. tervezése során hasznos lehet a kábel hosszát nanoszekundumban kifejezni, amelyhez az inverz jelsebességet használjuk, nanoszekundum per méterben kifejezve: 1/ v = ε 3,33 ns/m .

A koaxiális kábel által továbbított maximális elektromos feszültséget a szigetelő S dielektromos szilárdsága (volt per méter), a belső vezető átmérője határozza meg (mivel a hengeres kondenzátorban a maximális elektromos térerősséget a belső bélés közelében érjük el) és kisebb mértékben a külső vezető átmérője:

Lásd még

Jegyzetek

  1. Feltéve, hogy az árnyékolóvezetőnek nincs lyuk, azaz szilárd, és az anyag, amelyből készült, végtelen elektromos vezetőképességű, azaz ideális vezető
  2. Thomson, W., [Lord Kelvin]. Egy Leyden fiola és egy hengeres vezetőhüvely tengelyében szigetelt távíródrót elektrosztatikai kapacitásáról Archivált 2014. szeptember 22., a Wayback Machine // Phil. Mag. — IX. - 1885. - P. 531-535.
  3. Paul J. Nahin. Oliver Heaviside: A viktoriánus kor elektromos géniuszának élete, munkája és ideje archiválva 2020. július 27-én a Wayback Machine -nél . JHU Press, 2002. - P. xvi.
  4. Wilfried Feldenkirchen. Werner von Siemens - feltaláló és nemzetközi vállalkozó. - 1994. - ISBN 0-8142-0658-1 .
  5. http://www.microwaves101.com/encyclopedia/why50ohms.cfm Archiválva : 2014. július 14. a Wayback Machine -nél , alsó kép
  6. Izyumova, Sviridov, 1975, 51-52.
  7. 1 2 http://www.microwaves101.com/encyclopedia/why50ohms.cfm Archiválva : 2014. július 14. a Wayback Machine -nél
  8. Orosz Hamradio - Régi típusú nagyfrekvenciás kábelek . Hozzáférés dátuma: 2009. január 19. Az eredetiből archiválva : 2009. január 2..
  9. HUBER&SUHNER koaxiális kábel jelölési rendszer . Letöltve: 2009. október 22. Az eredetiből archiválva : 2009. október 20..
  10. 1 2 Pozar, David M. Microwave Engineering. Addison-Wesley Publishing Company, 1993. ISBN 0-201-50418-9 .
  11. Elmore, William C.; Heald, Mark A. Hullámok fizikája  (meghatározatlan) . - 1969. - ISBN 0-486-64926-1 .

Irodalom

Normatív és műszaki dokumentáció

Linkek