Klasifikace koaxiálního kabelu a parametry pro jeho výběr

Zvažme hlavní prostředky přenosu signálu v systémech kabelové televize – koaxiální kabel. Koaxiální kabely se v současnosti používají v úsecích kmenových a bytových sítí, a proto patří do několika typů, které se vyznačují různými velikostmi, různými ukazateli kvality a mají různé náklady. Při návrhu konstrukce koaxiálního kabelu je nutné vzít v úvahu konstrukční parametry kabelů, cenu instalace, vhodnost kabelu pro konkrétní stavební podmínky, možnost rekonstrukce nebo rozšíření kabelové sítě. Jakákoli seriózní diskuse o použití koaxiálních kabelů musí brát v úvahu současný stav jejich výrobní technologie a jejich cenu. Oba tyto faktory podléhají změnám, takže vývojář musí mít dobré znalosti trhu telekomunikačních zařízení a schopnost orientovat se ve výběru kabelů nabízených výrobci. Tato kapitola neposkytuje referenční informace o koaxiálních kabelech, protože úkol revize všech existujících značek kabelů přesahuje rámec probíraných témat. Tato část obsahuje klasifikaci kabelů, popis jejich mechanických a elektrických charakteristik a některá doporučení pro výběr kabelu.

Zbytek této kapitoly pojednává o účinnosti přenosu koaxiálním kabelem z hlediska odrazů. Odražený signál se vyskytuje v jakémkoli kabelovém systému a šíří se v opačném směru, než je směr přenosu užitečného signálu, což je interference. Úkolem vývojky je minimalizovat odražený signál. Budou zváženy příčiny odrazů, indikátory, které odrazy charakterizují, a opatření k minimalizaci odrazů.

Koaxiální kabel v sítích kabelové televize působí jako uzavřené přenosové médium a je zjevně pasivním prvkem. Vnitřní struktura koaxiálního kabelu určuje jeho mechanické a elektrické vlastnosti. Vnitřní struktura odkazuje na konstrukční vlastnosti kabelu (například způsob výroby stínění a opletení, přítomnost nebo nepřítomnost nosného kabelu) a materiály použité při jeho výrobě (typ vodiče a dielektrický materiál). Klasickou konstrukci koaxiálního kabelu tvoří dva kovové vodiče se společnou pomyslnou osou. Pojem „koaxiální“ znamená, že vnější vodič má tvar uzavřeného válce, podél jehož středové geometrické osy probíhá vnitřní vodič, který je naopak od vnějšího oddělen vrstvou dielektrického (nevodivého) materiálu. Vnější vodič může při současném přenosu signálu fungovat jako clona, ​​která chrání celou konstrukci před vlivem vnějšího elektromagnetického záření.

Nejjednodušším koaxiálním kabelem je válcová hliníková trubice obklopující centrální vodič a mezilehlé dielektrikum (obr. 8.1). Vnitřní vodič je vyroben z mědi, která má nízký odpor. Z vnější strany je celá konstrukce pokryta izolačním pláštěm z vysokomolekulárního polymeru – polyvinylchloridu (PVC) – pro ochranu před škodlivými mechanickými a chemickými vlivy.

V zásadě má každý koaxiální kabel podobnou strukturu a je modifikací tohoto minimálního, jednoduchého designu. Na jeho základě vzniklo mnoho různých značek kabelů, určených pro různé účely a stavební podmínky. Hlavní rozdíly spočívají v použitých materiálech a výrobních technologiích. Například kabely první generace používaly jako materiál středového vodiče pouze měď. Později se z ekonomických důvodů začal používat mědí pájený hliníkový nebo ocelový středový drát místo plného měděného (pájení vodiče se také nazývá opláštění). Odpor hliníkového vodiče plátovaného mědí je vyšší než odpor plného měděného vodiče, takže ztráty v takovém kabelu poněkud rostou.

Hliníková trubka slouží jako vnější vodič a stínění zároveň. Může být vyroben elektrickým svařováním tenkého hliníkového plechu nebo tažením hliníkové trubky. Technologie svařování je jednoduchá a nenákladná, ale může způsobit lokální nehomogenity v trubce a vznik korozních center ve svarech a výsledný tenkostěnný hliník se snadno deformuje.

Technologie tažení umožňuje vyrobit bezešvou silnostěnnou trubku, která odstraňuje výše uvedené nevýhody svařování, poskytuje výrazně lepší stínění a odolnost proti vnějším deformacím, zejména dvojnásobek maximální dovolené tažné síly. Díky tomu nevyžaduje pokládání kabelů s bezešvými trubkami zvláštní péči.

Dielektrické materiály kabelů se mohou pohybovat od pevných polymerů po běžný vzduch. Pevný dielektrický materiál poskytuje spolehlivější a trvanlivější mechanickou podporu pro umístění středového vodiče a lepší vodotěsnost kabelu. U kabelů se vzduchem jako dielektrickým materiálem je konstantní poloha středového vodiče udržována pomocí termoplastických kotoučů, které jsou periodicky umístěny po celé délce kabelu (bambusová konstrukce). Ztráty v kabelu se vzduchovým dielektrikem jsou minimální. Pevný dielektrický kabel se však dnes v CATV systémech používá jen zřídka kvůli vysokým přenosovým ztrátám a špatné flexibilitě a vzduchový dielektrický kabel se také používá zřídka kvůli nízké odolnosti vůči deformaci a nemožnosti ohýbat se v ostrých úhlech během instalace. Flexibilita kabelu je charakterizována přípustným poloměrem ohybu. Čím více se kabel ohýbá, tím ostřejší je úhel ohybu a tím menší je poloměr ohybu. Přípustný poloměr ohybu je poloměr ohybu kabelu, který při zmenšení (tj. při silnějším ohnutí) způsobí stlačení nebo zlomení kabelu. Při nadměrném stlačení nebo porušení dochází k deformaci vnitřní struktury vodičů v tomto místě, což vede ke vzniku zón heterogenity, tzn. ke zhoršení zpětných ztrát v kabelu. Vzhledem k tomu, že vnější plášť kabelu je po určité době po rozdrcení obnoven, existuje riziko, že to zůstane bez povšimnutí a poškozený kabel bude použit při pokládce vedení. Později bude poměrně obtížné takovou závadu odhalit.

Mezilehlá verze dielektrika je pěnový polymer (polyethylen nebo polyester) naplněný inertním plynem (obvykle dusíkem) nebo vzduchem. Kabel s pěnovým dielektrikem nejlépe zachovává geometrii průřezu a udržuje konstantní vzdálenost mezi stíněním a vnitřním vodičem i při ohnutí pod ostrým úhlem. Nejprve se k získání pěnové struktury používaly chemické reakce, ale dlouholeté provozní zkušenosti ukázaly, že chemicky napěněné dielektrikum nezaručuje dlouhodobou stabilitu elektrických parametrů kabelu. Proto začali používat fyzikálně napěněný polymer, získaný vstřikováním plynu do pevného polymeru pod vysokým tlakem, který zajišťuje rovnoměrné vyplnění celého materiálu mikroskopickými bublinkami plynu. Kabel s fyzikálně napěněným dielektrikem zajišťuje snížené ztráty a zároveň vysokou mechanickou ochranu, pružnost kabelu a dlouhodobou stabilitu jeho parametrů. Ztráty v takové struktuře jsou sníženy o téměř 15 % ve srovnání se strukturou s chemicky napěněným dielektrikem a o téměř 40 % ve srovnání se strukturou s pevným dielektrikem. Kromě toho stejnoměrnost plnění dielektrika plynem vytváří bariéru pro pronikání vlhkosti a zajišťuje téměř úplnou vodotěsnost kabelu, což je velmi důležité, protože voda, která proniká do kabelu, může způsobit zkrat v obvodu přenosu vysokofrekvenčního signálu nebo napájecího obvodu linky nebo jednoduše zhoršit elektrické parametry kabelu (zejména zvýšit útlum). V případě poškození pláště a stínění zabrání pronikání vody do kabelu pěnový polymer, který těsně vyplňuje jeho vnitřní prostor.

Konstrukce s pevným hliníkovým vnějším vodičem, ocelovým vnitřním vodičem (potaženým mědí) a fyzicky napěněným dielektrikem je nyní typická a je implementována ve většině značek kabelů. Použití tenkého hliníku a pěnového polymeru zaručuje snížení hmotnosti kabelu, což je důležité při jeho přepravě, instalaci a pokládce (zejména nad hlavou). Složitější konstrukce mohou obsahovat další konstrukční prvky, jejichž role však již nesouvisí s hlavní funkcí kabelu. Ke konstrukci kabelu je například přidáno speciální stínění vyrobené ve formě opletu z ocelového drátu. To vám umožní udělat hliníkovou trubici tenčí nebo ji jednoduše nahradit hliníkovou fólií. Ocelové tkané síto mimo jiné zpevňuje, tzn. dodává větší pevnost a zároveň pružnost celé konstrukci. Další úrovní složitosti je stejný design s přidáním plastové gelovité sloučeniny (například polyisobutylenu) pod vnější plášť, která poskytuje ochranu kabelu při mechanickém opotřebení (oděru), prasknutí nebo porušení vnějšího polymerového pláště. Polotekutý směsný materiál, vyplňující poškozená místa pláště kabelu, zajišťuje samotěsnění kabelu a zabraňuje korozi vnějšího vodiče a také poskytuje dodatečnou izolaci v místech instalace konektoru.

Aby se zabránilo vzájemnému posunutí centrálního vodiče, vnějšího vodiče, dielektrika a pláště, jsou všechny uvedené součásti spojeny (slepeny) dohromady vrstvami vodoodpudivého materiálu. To je nutné zejména pro udržení stability parametrů kabelu v náročných klimatických podmínkách s výraznými denními a sezónními teplotními výkyvy, protože všechny kabelové komponenty mají různé teplotní kompresní koeficienty (např. objem polyethylenu se mění 6x více než objem hliníku). Pokud nedojde k upevnění, pak neustálé vzájemné posuny součástí povedou k předčasnému stárnutí kabelu a zhoršení jeho parametrů. Lepením vrstev se také zlepšuje těsnost celé konstrukce.

Existují koaxiální kabely s vlastním kabelem integrovaným do struktury kabelu, kterému se také říká nosný kabel. Nosný kabel se používá při pokládání zavěšených (nadzemních) kabelových vedení k podpoře hmotnosti kabelu a ke snížení jeho natažení při prověšování na podpěrách venkovního kabelového vedení. Přílišné natahování kabelu je nebezpečné, protože vede k odchylce jeho mechanických a tím i elektrických charakteristik od standardních hodnot. Aby se eliminovalo nadměrné natahování, je lano spojeno s lanem do jediné mechanické struktury. Kabel je obvykle vyroben z pozinkovaného ocelového drátu, buď plného nebo krouceného, ​​zalisovaného do vnějšího polymerového pláště. Ocelové lano musí poskytovat pevnost požadovanou pro jeho návrhové napětí, proto je materiál lanka podroben speciálnímu pevnostnímu testu.

Koaxiální kabel tedy musí mít přijatelnou ohebnost (určenou přípustným poloměrem ohybu), vysokou mechanickou ochranu a pevnost, dobrou vodotěsnost a stabilitu parametrů dosažených použitím fyzikálně napěněného dielektrika a mezilepením komponentů.

Koaxiální kabel je prezentován jako běžný elektrický kabel, kde stínění a centrální vodič jsou umístěny koaxiálně. Za rok jeho vynálezu se považuje rok 1880. Základ této inovace položil slavný fyzik Oliver Heaviside.

Oblasti použití kabelů

Koaxiální kabel se osvědčil při použití speciálně pro vysokofrekvenční signály. Používá se jako anténní kabel, ale také v následujících:

• pro komunikační systémy;
• v systémech anténa-napáječe;
• ve výrobních a výzkumných systémech;
• v ACS;
• jako video monitorovací kabel;
• pro automatizační a signalizační systémy;
• v radioelektronice;
• ve vojenské výstroji.

Kromě těchto oblastí se koaxiální drát používá v kabelových zpožďovacích linkách, ve filtrech, při tvarování impulsů, ve čtvrtvlnných transformátorech, v přizpůsobovacích a balunových zařízeních.

Tento kabel může být také nízkofrekvenční. V tomto případě slouží oplet při výrobě jako zástěna. Vlnová impedance v nízkofrekvenčním kabelu není standardizována.

Konstrukce koaxiálního kabelu

Koaxiální kabel má jednoduchý design a skládá se z následujících částí:

1. Vnější plášť. Je vyrobena z polyetylenu stabilizovaného proti světlu, který chrání před ultrafialovými paprsky. Jako materiály lze také použít fluoroplastovou pásku, polyvinylchlorid a další materiály, které izolují kabel od vnějších negativních vlivů.
2. Obrazovka. Jeho druhý název je vnější vodič a má vzhled fóliového materiálu, k jeho výrobě se používá také měď, hliník, vlnitá trubka atd.
3. Dielektrikum.
4. Vnitřní vodič. Jedná se o jeden přímý drát stočený do spirály. Materiál pro něj může být: slitina mědi nebo hliník, měděná trubka, poměděná ocel, postříbřená měď.

Ideální koaxiální kabel má elektromagnetické pole, které je soustředěno v dostupném prostoru mezi dvěma vodiči. Díky jejich neprotažení za kabel nedochází k plýtvání elektromagnetickou energií na záření.

V našem obchodě zakoupíte kvalitní koaxiální kabel za výhodné ceny.

Klasifikace koaxiálních kabelů

Výběr a nákup koaxiálního kabelu není tak snadný a má mnoho druhů. Kabel je klasifikován podle následujících parametrů:

1. Účelově například pro domácí spotřebiče, letectví, kosmickou techniku ​​a další výše zmíněné oblasti.
2. Podle vlnového odporu jsou kabely:
   • 50 ohmů. Hlavní oblastí použití je radioelektronika. Přenos signálu se provádí s nízkými ztrátami a má také vysokou elektrickou sílu a přenášený výkon.
   • 75 ohmů. Je zvláště rozšířen v komunikačním přenosu, tzn. jako anténní kabel. Hlavními oblastmi jeho použití jsou radiotechnika a televize. Má nižší ztráty a má dobré impedanční přizpůsobení ve srovnání s předchozím kabelem.
   • 100 ohmů. Jeho použití je poměrně vzácné pro specializované účely nebo v pulzní technice.
   • 150 ohmů. Tento koaxiální kabel není stanoven mezinárodními standardy a používá se hlavně v pulzní technologii.
   • 200 ohmů. Prakticky se nepoužívá a stejně jako předchozí není stanoven v mezinárodních normách. Kromě těchto typů existují další, které mají nestandardizovaný vlnový odpor. Osvědčily se v analogové audio technologii.
3. Podle odolnosti proti ohybu a pružnosti jsou: zejména pružné, tuhé, pružné, polotuhé
4. Podle průměru izolace je koaxiální drát:
   • miniaturní, s průměrem od jednoho a půl milimetru do 2,95 milimetru;
   • subminiaturní, do jednoho milimetru;
   • středně velké, od 3,7 milimetrů do 11,5 milimetrů;
   • velké více než 11,5 milimetrů.
5. Podle screeningu se dělí na následující typy:
   • mající vícevrstvé a jednovrstvé opletení;
   • zástěna z kovových trubek;
   • ve formě vyzařovacích kabelů;
   • normální obrazovka;
   • s pocínovaným copem;
   • pevná obrazovka.

Tento kabel je také konvenčně rozdělen na tlustý a tenký. Ten je velmi pružný a jeho průměr nepřesahuje půl centimetru. Vhodné pro jakoukoli síť. Bez zkreslení nebo útlumu signálu přenáší kabel informace až na vzdálenost 185 metrů. Patří k RG-58. Tato řada zahrnuje kabely s měděným jádrem a opletené kabely, také podle vojenských norem. Kabel RG-59 je ideální pro kabelovou televizi. RG-6 označuje silné kabely. Jsou určeny pro širokopásmové přenosy. Takový kabel dokáže přenášet signál na velmi dlouhé vzdálenosti až pět set metrů. K jeho připojení slouží transceiver.

Jak vybrat správný koaxiální kabel pro CCTV a TV

Často kladené otázky při výběru koaxiálního kabelu jsou, jak vybrat anténní kabel a kabel pro video dohled.

Před nákupem koaxiálního kabelu musíte zvážit, kde vede drát na ulici nebo v domě. Také jeho délka. V případě kabelu pro video dohled, pokud délka přesahuje více než deset metrů, je lepší zvolit silnější kabel, protože pokud je kabel dlouhý a tenký, dojde ke ztrátě signálu. Středový vodič musí být vyroben ze slitiny mědi. Pokud instalace zahrnuje velké množství ohybů, je lepší se rozhodnout pro vícežilový centrální vodič. Doporučená vlnová impedance pro video monitorovací systémy je 75 Ohmů.

Při výběru anténního kabelu, pokud je položen venku, je třeba zvolit takový, jehož izolace je odolná vůči různým teplotám a vlhkosti. Pokud kabel vede podél okna, bude vhodný průměr až 7 milimetrů. Je důležité si uvědomit, že pro kabelovou a satelitní televizi se vybírají různé kabely. Pro satelitní signál musí být průměr kabelu větší než jeden milimetr. Stejně jako v případě video sledování je lepší zvolit kabel s měděným jádrem. Konektory se vybírají individuálně podle průměru zvoleného kabelu

Výhody koaxiálního kabelu

Výrobky s koaxiálním drátem mají následující výhody:

• široká škála aplikací, jako je anténní kabel, komunikace atd.;
• lehká instalace;
• má širokou šířku pásma;
• minimální útlum;
• stabilní zaměstnání;
• vysoká frekvence aplikace;
• dostupné náklady;
• spolehlivost a bezpečnost připojení;
• přenos signálu na relativně velké vzdálenosti;
• Ke kabelu se nelze bez povšimnutí připojit.

Koaxiální kabel je vynikající a cenově výhodné řešení pro přenos signálu v mnoha oblastech. Náš katalog internetového obchodu obsahuje širokou škálu koaxiálních kabelů pro jakýkoli účel: