Коаксиален кабел

Коаксиален кабел

Коаксиалният кабел е кабел, съставен от централен активен проводник и външен проводник (екран), разположени съосно и разделени от твърд изолационен материал или въздух. В комуникациите се използва за предаване на радиочестотни електрически сигнали, най-често от дециметровия обхват, а също и като фидер за повечето антени, и техни активни елементи. Наименованието на кабела идва от геометричното разположение на активния (активните) проводници и екрана – коаксиално, т.е. осите им съвпадат. Изобретен и патентован е през 1880 година от британския физик Оливър Хевисайд.

Устройство, принцип на действие и характеристики

Устройство на коаксиален кабел:
1 – вътрешен проводник,
2 – изолация (твърд полиетилен),
3 – външен проводник (екран),
4 – обвивка (светостабилизиран полиетилен)

Коаксиалният кабел (виж фигурата) се състои от:

1 – вътрешен проводник във вид на единичен проводник (праволинеен, като на рисунката, или навит в спирала), многожилен проводник или тръбичка. Прави се от метал с висока проводимост – мед, посребрена мед, медна сплав, алуминиева сплав, стомана с медно покритие и др.

2 – изолация, изпълнена във вид на диелектрично запълване, осигуряващо съосие на взаимното разположение на вътрешния и външния проводник. Запълването може да бъде плътно (полиетилен, разпенен полиетилен, полистирол, твърд флуоропласт, флуоропластова лента и т.н.) или полувъздушен (тръбовидна обвивка, шайби и др.)

3 – външен проводник (екран) във вид на оплетка (ширмовка) от метални жички или плътна метална повърхност – фолио, покрито с тънък слой от алуминиев филм и техните комбинации, а също така и гофрирана тръба, повита с метални ленти и др. от мед, медна или алуминиева сплав. Ако екранът е твърда цилиндрична повърхност, получава се твърда коаксиална линия, която е разновидност на гъвкавия коаксиален кабел и се използва за големи мощности. Екранът се състои от един или няколко външни проводника.

4 – обвивка от светостабилизиран (устойчив на ултравиолетово слънчево излъчване) полиетилен, поливинилхлорид (PVC), полипропилен, тефлон, повивка от флуоропластова лента или друг изолационен материал. Нанесена е върху външния проводник и служи за изолация и защита от външни въздействия. При условие, че е нужно кабелът да издържа на температурни влияния, може да се използва халар или тефлон.

Енергията се разпространява във вид на електромагнитна вълна надлъжно в пространството между вътрешния и външния проводник. Централният проводник е активен, а външният е заземен и служи за екраниране на полето. Затова сигналите се пренасят без излъчване на енергия в околното пространството, с възможно най-малко загуби. Ако средата между вътрешния и външния проводници е атмосферен въздух, сигналът се разпространява със скоростта на светлината c = 3•10⁸ m/s; ако е твърд диелектрик, скоростта е по-малка.

Зависимост между импеданса и максималната мощност.

Вълновото съпротивление (характерен импеданс) на коаксиалната линия зависи от съотношението на диаметрите на външния и вътрешния проводник и вида на диелектрика. Обикновено то е между 48 до 200 Ω. при различните видове. При увеличаване на разликата в диаметрите вълновото съпротивление нараства. Най-разпространени са кабелите с вълново съпротивление 50 и 75 Ω, защото с 50 Ω кабел се предава максимална мощност, а кабел 75 Ω пренася сигналите с минимално затихване. Кабели с вълново съпротивление 100 – 150 Ω се използват рядко, в импулсната техника и за специални цели, а с 200 Ω – крайно рядко, международни стандарти за тях не са предвидени.

Вълновото съпротивление се определя по следната зависимост.

$Z0={\frac {60}{\sqrt {\xi \tau }}}{\ln }{\frac {D}{d}}$

Където D e външният диаметър и d e вътрешния.

Коаксиалната линия се отличава от екранирания проводник, използван за предаване на постоянен електрически ток и нискочестотни сигнали с по-еднородни надлъжни и напречни сечения, нормирани размери и стойности на електромагнитните параметри на материалите и със специализираните материали за силови проводници при високо напрежение.

Други параметри.

• Затихването на коаксиалния кабел
• Скоростта на разпространение на вълната ( коаксиалния кабел изисква минимална скорост на разпространение от 0,77 °)
• Индуктивноо съпротивление за метър
• Капацитивно съпротивление за метър
• максимално допустима мощност

• Радиус на огъване

Начин на изготвяне

Изготвянето на активния проводник става чрез разтапяне на метала и изтегляне на дълги нишки с нужната дебелина. След изтеглянето в зависимост от използвания метал или вида на кабела, върху нишката се нанася електролизно метално покритие от мед или други силно проводими материали Нишката преминава през „тунел“, пълен с разтопена маса от бъдещото изолационно покритие. В процеса на движение по цялата дължина на тунела тя изстива и на изхода се получава заготовка на кабел. Последният се навива, маркира и пакетира.

Понякога кабелите се изработват под формата на плетеница. Това се прави с няколко цели. Първата цел е да се отделят чифтовете в една система. Втора цел и причина е да се намалят индуктивностите в системата. В някои аудио системи и дискотеки при свързването на звукова техника се практикува чифтовото окабеляване, защото така индуктивността на кабелите намалява, а оттам и смущенията. Последното води до по-високо качество на звука и по-качествен пренос на данни.

Източници

• 1. А. К. Андреев, А. Д. Лазаров, Предавателни линии и СВЧ устройства, ВТС, 1980 г.
• 2. А. К. Андреев, Д. Х. Димитров, Сборник от задачи по техника на свръхвисоки честоти, ВТС, 1985 г.
• 3. Д. Д. Дамянов – Антенни устройства, Военно издателство, София, 1978 г.
• 4. Д. Д. Дамянов – Проектиране на радиолокационни антенно-фидерни устройства, ВТС, 1978 г.
• 5. Д. Д. Дамянов, М. А. Михайлов, Д. Х. Димитров – Ръководство за лабораторни упражнения по антенни устройства, ВТС, 1989 г.
• 6. М. А. Михайлов – Специализирани антени, Шумен, 2001 г.
• 7. Paul J. Nahin. Oliver Heaviside: The Life, Work, and Times of an Electrical Genius of the Victorian Age. JHU Press, 2002. – P. xvi.
• 8. Wilfried Feldenkirchen. Werner von Siemens – Inventor and International Entrepreneur. – 1994. – ISBN 0-8142-0658-1.
• 9. Microwaves101.com (англ.)
• 10. Изюмова, Свиридов, 1975, С. 51 – 52
• 11. Таблица характеристик радиочастотных коаксиальных кабелей. Proelectro2.ru
• 12. Электрические характеристики коаксиальных кабелей. CQHAM.RU