Коаксиальный кабель. » Сайт "CqR3D.RU"
Коаксиальный кабель.
Коаксиальный кабель, изобретенный в начале столетия для прокладки трансатлантической подводной телеграфной линии связи, был модифицирован в начале тридцатых годов для использования в области радио. В настоящее время ассортимент выпускаемого кабеля насчитывает сотни различных марок.

В любительской радиосвязи используется, как правило, кабель, обладающий волновым сопротивлением 50 Ом. Современный кабель средней жесткости состоит из центрального медного проводника, окруженного слоем диэлектрика, внешняя поверхность которого покрыта медной оплеткой (вторым проводником) и защитной оболочкой из пластика, защищающей кабель от воздействия окружающей среды. В большинстве типов кабеля в качестве диэлектрика используется полиэтилен, а в качестве внешней оболочки - поливинилхлорид (рис. 1). Кабель обладает обычно достаточной гибкостью, однако его перегибы под острыми углами (при радиусе кривизны изгиба менее 15-кратного радиуса кабеля) способны приводить, с течением времени, к усталостным изменениям центральной жилы, ее постепенному проникновению через слой диэлектрика и короткому замыканию с оплеткой. Не рекомендуется также свободное подвешивание больших участков кабеля, провисающего под собственным весом.

Хотя оболочка кабеля защищает его от воздействия влаги окружающей среды, на практике целостность оболочки не может быть проконтролирована с абсолютной надежностью. Мельчайшие повреждения поверхности приводят к капиллярному прониканию влаги внутрь кабеля и к потере его электрических характеристик. Поэтому радиолюбителям следует избегать прокладки кабеля как под водой, так и под землей, тогда как пребывание кабеля под дождем вполне допустимо. Наиболее слабым местом кабеля, подверженного воздействию влаги, являются его концы или точки соединения, в том числе разъемы. Капиллярное проникание влаги приводит к окислению и постепенному разрушению оплетки и центральной жилы. Для герметизации стыков кабеля используются как специальные герметики (например Coax Seal), так и обычный пластилин. Существуют также влагозащищенные (но не водостойкие) коаксиальные разъемы UG-21/U, которые могут быть использованы вместо популярных, но не защищенных от влаги разъемов PL-259 и SO-239.

Следует отметить, что паяные соединения отрезков кабеля обладают измененным волновым сопротивлением и являются источником отраженных волн. Поэтому разъемные соединения (PL-259 - PL-258 - PL-259) выглядят предпочтительнее

Для спецификации коаксиального кабеля используется система кодов и/или обозначений стандартов оборонной промышленности. Марки кабеля, удовлетворяющие требованиям американской военной промышленности (стандарт (MIL-C-17D), маркируются аббревиатурой "RG" (означающей Radio Guide, т. е. "волновод"), за которой указывается числовой код, и далее, возможно, символ "U" ("Utility" - для прикладных задач).

 Перечень наиболее известных типов кабеля приведен в таблицах 1 и 2, в том числе широко распространенный RG-8/U и более современный кабель RG-213/U, разработанный в соответствии с современными требованиями стандартов NATO (волновое сопротивление 50 Ом). Несколько большими потерями характеризуется семейство кабелей RG-58/U (волновое сопротивление 50 Ом или 53, 5 Ом), выпускаемых с различными типами оплетки и наружной оболочки. Наибольшими потерями вплоть до 1 ГГц характеризуется подсемейство модели RG-8/U, обладающее волновым сопротивлением 50 Ом ("Duobond", 9913, CQ 1001, CQ 1002). Для прокладки под землей может быть рекомендована марка кабеля "Bury-8", а для подключения к вращающимся элементам антенн - сверхгибкий кабель "Flexi-4XL".

Важным компонентом кабеля является материал его оболочки. Оболочка большинства моделей кабеля изготовлена из черного поливинил-хлорида, обеспечивает срок службы кабеля 5 лет и маркируется Class I. Более дорогой материал, также относящийся к ПВХ, обеспечивает долговечность не менее 10-15 лет, защиту от ультрафиолетового излучения и маркируется Class IIA. Маркировка оболочки Class IX означает высокую устойчивость к воздействию окружающей среды, химическую инертность и термостойкость до 200 градусов (материал оболочки - разновидность тефлона).

В качестве диэлектрика в различных моделях кабеля используется пенополиэтилен (Foamed РЕ) или вспененный полиэтилен (Air РЕ), обеспечивающий улучшенную влагозащищенность.

Таблица 1. Коаксиальные кабели, выпускаемые отечественной промышленностью

Таблица 2. Коаксиальные кабели, выпускаемые за рубежом

Сопротивление коаксиального кабеля

Понятие «сопротивление коаксиального кабеля) имеет другое значение. Вы не сможете измерить его обычным омметром. Оно зависит от толщины внутреннего проводника и диаметра внешней оплетки. В основном используют два типа кабелей - имеющих сопротивление 50 и 75 Ом. Значение сопротивления обычно указано на внешнем изоляторе кабеля через определенное фиксированное расстояние. Так как индуктивность и емкость линии зависят от ее геометрических размеров, волновое сопротивление можно вычислить, используя эти величины. Аля этого необходимо снять с конца кабеля наружную защитную оболочку, завернуть оплетку и штангенциркулем или микрометром измерить диаметр внутренней полиэтиленовой изоляции. Затем, сняв изоляцию, нужно измерить диаметр центрального проводника. Точное значение волнового сопротивления коаксиального кабеля со сплошной полиэтиленовой изоляцией можно рассчитать по формуле

W=91lg(D/d)


где W-волновое сопротивление кабеля, Ом; D-диаметр внутренней полиэтиленовой изоляции, мм; d- диаметр центрального проводника кабеля, мм.

Волновое сопротивление коаксиального кабеля со сплошной полиэтиленовой изоляцией несложно определить с достаточной степенью точности по графику: если D/d =3,3...3,7, кабель имеет волновое сопротивление 50 Ом, если D/d = 6,5...6,9, волновое сопротивление составляет 75 Ом.

График определения волнового сопротивления кабеля по его геометрическим размерам

 Коэффициент укорочения

Коэффициент укорочения - это коэффициент, показывающий насколько быстрее или медленнее радиоволна распространяется в различных средах и материалах, в том числе и в коаксиальном кабеле. Длина волны в кабеле обычно меньше длины волны такой же частоты, распространяющейся в воздухе. Разные типы кабеля имеют разные значения этого коэффициента.

 

Трансиверы и антенны рассчитаны на применение 50-омного коаксиального кабеля. Однако 75-омный кабель получил значительно большее распространение, так как применяется в телевизионной технике. Кроме того, 50-омный кабель обычно значительно дороже сравнимого с ним по затуханию 75-омного. Непосредственное подключение 75-омного кабеля к 50-омной аппаратуре приведет к повышению КСВ до 1,5. Такое повышение КСВ с точки зрения энергетических потерь не очень существенно, так как приводит к потере только 4% мощности передаваемого сигнала. Такое небольшое изменение мощности даже не каждым прибором можно зафиксировать, а на слух оно тем более незаметно. Соединение трансивера с 50-омным выходом и 50-омной антенны с использованием 75-омного кабеля приведет к потере мощности в двух 50/75-омных переходах. При этом общие потери составят 1-0,96*0,96=0,078 (7,8%). Такими потерями также можно пренебречь. Попутно можно отметить, что использовать 50-омный кабель для подключения телевизионных антенн не стоит, так как это приводит к получению многоконтурного изображения. В этом случае контрастность повтора, составляющая несколько процентов от контрастности основного изображения, вполне заметна на экране.


Вместе с тем отличие КСВ от 1 приводит к изменению режима выходного каскада передатчика, а КСВ более 3 может привести к выходу его из строя. Кроме того, при КСВ, отличном от 1, сам кабель начинает работать как паразитная антенна. Это приводит к искажению диаграммы направленности, "собиранию" дополнительных радиопомех от электроприборов, расположенных вблизи кабеля, и усилению мешающего воздействия на радиоприемники, телевизоры и другую электронную технику. Поэтому целесообразно всегда стремиться к возможно более точному согласованию передатчика и антенно-фидерной системы.

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
Наверх