Tpo-gefest.ru

ТПО Гефест
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Различные типы коаксиального кабеля

Различные типы коаксиального кабеля

Коаксиальные кабели – это форма кабеля передачи сигналов, который используется для передачи электрических сигналов между устройствами, системами или компонентами. В то время как стандартный электрический кабель состоит из одного или нескольких проводов, по которым проходит электрический ток (поток электронов), коаксиальный кабель используется для передачи радиочастотных (ВЧ) сигналов в виде поперечной электромагнитной волны. Конструкция коаксиального кабеля состоит из внутреннего проводника, окруженного диэлектрическим слоем, который затем заключен в цилиндрический сэндвич, содержащий дополнительные слои экранирования, а также внешнюю защитную оболочку для предотвращения повреждения несущих сигнал компонентов при монтаже или от внешних воздействий. Коаксиальные кабели обычно используются в качестве линий передачи и могут передавать высокочастотные сигналы с малыми потерями. Ретро провод купить изучая подробно все что необходимо для этого.

К распространенным типам коаксиальных кабелей относятся:

  • Жесткий линейный коаксиальный кабель
  • Гибкий коаксиальный кабель
  • Полужесткий коаксиальный кабель
  • Формуемый коаксиальный кабель
  • Жесткий коаксиальный кабель
  • Двойной осевой кабель
  • Трехосный кабель

Термины коаксиальные кабели и коаксиальные кабельные сборки часто используются как синонимы, однако некоторые ссылки различают их, определяя сборку как материал кабеля, оснащенный концевыми разъемами и доступный в стандартизированных длинах для немедленной доставки. В этом контексте коаксиальный кабель будет представлять собой оптовый кабель, продаваемый в катушках или катушках, скажем, длиной 100 или 500 футов, к которым подключаются кабельные разъемы после установления окончательной длины кабеля.

Записки программиста

Диполь является одной из наиболее популярных коротковолновых антенн. В простейшем случае изготавливается он таким образом. Берется два провода длиной около 1/4 длины волны. Это будут плечи диполя. Один провод подключается к жиле коаксиального кабеля, а второй — к его экрану. Все это хозяйство поднимается как можно выше над землей, после чего плечи антенны расправляются в разные стороны. Диполь готов! Но такой простейший диполь может работать хорошо, а может работать и плохо, как повезет. Вот о том, с чем это связано, и как это исправить, далее и пойдет речь.

Теория

Проблема заключается в питании симметричной антенны, нашего диполя, несимметричной линией, коей является коаксиальный кабель. Для полноты картины, типичной симметричной линей является двухпроводная линия. Такая линия представляет собой два провода, идущих параллельно на фиксированном расстоянии друг от друга. Если бы мы питали диполь через двухпроводную линию, все работало бы отлично. Однако современные трансиверы не имеют выхода для подключения симметричных линий. К тому же, двухпроводные линии чувствительны к осадкам и находящимся рядом с ними металлическим предметам. Что же до коаксиального кабеля, его можно не сильно думая просто проложить где нужно.

Так вот, при питании симметричной антенны несимметричной линией могут возникать синфазные токи (common mode current). В чем суть данного явления и почему нам есть до него какое-то дело? Прекрасное объяснение дается в статье Baluns: What They Do And How They Do It [PDF] за авторством Roy Lewallen, позывной W7EL:

Читайте так же:
Как посчитать ток потребления светодиода

Что такое синфазный ток

В идеальном сценарии внутри коаксиального кабеля течет противофазный (дифференциальный) ток. По жиле кабеля течет ток в некой фазе, а по внутренней стороне экрана течет ток в обратной фазе. За счет того, что магнитные поля, создаваемые этими токами, компенсируют друг друга, кабель не излучает. Теперь представьте, что вы — это переменный ток, текущий по внутренней стороне экрана. Вот вы приходите на границу кабеля, туда, где начинаются плечи диполя. Казалось бы, у вас нет особых вариантов, кроме как пойти в плечо диполя, подключенное к экрану. Но не стоит забывать про скин-эффект. Оказывается, что внешняя сторона экрана для вас выглядит не менее привлекательным проводником.

Если ток, или часть тока, решит пойти по внешней стороне кабеля, излучать будет кабель, а не плечи антенны. Другими словами, кабель превращается в часть антенны. В итоге антенна работает не так, как мы хотим. Входное сопротивление, диаграмма направленности — все идет коту под хвост. Плюс к этому, поскольку кусок антенны теперь находится у вас в доме, электроника ловит наводки и утюг начинает разговаривать с холодильником. В описанном сценарии ток в жиле кабеля и на внешней стороне экрана будут иметь одинаковую фазу, потому и говорят про синфазный ток. По понятным причинам, в симметричной линии такая проблема не возникает.

Для борьбы с синфазным током используется устройство под названием балун (balun). Название образовано от «bal-un», то есть, устройство для соединения симметричной линии (balanced line) и несимметричной (unbalanced line). Бывают балуны как по току (current balun), так и по напряжению (voltage balun). Отличие заключается в том, что балун по току следит за тем, чтобы на выходе у него был равный и противоположный ток. Соответственно, балун по напряжению делает то же самое, но в отношении напряжения. Помимо своей основной функции, часто балун занимается еще и согласованием импеданса, то есть, выполняет роль трансформатора. Например, если балун спроектирован для соединения линии с волновым сопротивлением 50 Ом к антенне с входным сопротивлением 200 Ом, говорят, что это балун 1:4. Далее в этой заметке речь пойдет исключительно о балуне по току 1:1.

Теоретически, в диполе нет разницы, какой балун использовать — по току или по напряжению, поскольку антенна является симметричной. Однако все в той же статье W7EL убедительно показывается, что на практике применительно к диполям балуны по напряжению существенно проигрывают балунам по току. Связано это с тем, что на самом деле диполи не бывают идеально симметричными. Для правильной работы антенны требуется, чтобы несмотря ни на что в его плечах шел одинаковый и противоположный ток. В связи с этим необходимо использовать именно балун по току.

Как же балун может препятствовать возникновению синфазного тока? Для этого нужно, чтобы току было не выгодно течь по внешней стороне экрана коаксиального кабеля. То есть, увеличить импеданс этой стороны. Существует несколько похожих способов сделать это. Простой и эффективный способ заключается в том, чтобы сделать несколько витков коаксиального кабеля вокруг ферритового кольца. При протекании через кабель противофазного тока, магнитные поля двух токов компенсируют друг друга. В результате такой ток протекает по балуну без каких-либо препятствий. Если ток попытается свернуть не туда, куда мы хотим (стать синфазным), для него балун начинает работать, как дроссель. А как нам с вами известно, дроссель препятствует протеканию переменного тока. Таким образом, внешняя сторона экрана теперь имеет высокий импеданс. Току становится невыгодно идти по ней, потому он уходит в плечо антенны.

Читайте так же:
Автоматические бытовые выключатели света

Альтернативный способ заключаются в использовании катушки из коаксиального кабеля с воздушным сердечником, так называемый ugly balun. Свое имя балун получил из-за больших размеров, так как для корректной работы ему требуется большое число витков и большой диаметр катушки. Еще один способ заключается в использовании ферритового кольца и бифилярной намотки, то есть, намотки из двух параллельных проводов. Принцип действия таких балунов аналогичен описанному в предыдущем параграфе. Далее мы сосредоточимся на балунах, сделанных из коаксиального кабеля и ферритового кольца.

Как определить, какое ферритовое кольцо нам нужно, и сколько витков на него наматывать? В общем случае — экспериментально. Большое исследование по этой теме было проведено оператором Steve Hunt, G3TXQ. Восемь витков кабеля RG58 вокруг кольца FT240-31 дают очень хорошие результаты на всех любительских КВ-диапазонах. В книге «The ARRL Handbook for Radio Communications 2019» приводятся аналогичные графики и также рекомендуется 31-ая смесь. Соответствующие кольца несложно найти, например, на eBay.

Практика

Изготовленный мной балун выглядит следующим образом:

Самодельный балун по току 1:1

Использованная здесь намотка была придумана оператором Joe Reisert, W1JR. Она удобнее обычной намотки по тем соображениям, что концы кабеля максимально удалены друг от друга. Несложно убедиться в том, что намотка W1JR и обычная намотка электрически эквивалентны. Достаточно вспомнить, как направление линий магнитного поля в катушке зависит от направления намотки катушки, так называемое правило правой руки.

Корпус было решено напечатать на 3D-принтере пластиком PLA. Для крепления к балуну веревки был использован рым-болт M6. Для крепления плеч я использовал болты M3. Поскольку корпус не герметичен, а PLA разлагается под воздействием окружающей среды, после полевых испытаний балун был покрыт двумя слоями лака Plastik 71. Хороший лак — не сильно пахнет, быстро сохнет, а кисточка легко очищаются от него при помощи тряпки, смоченной в ацетоне.

Важно! Наносите лак только в хорошо проветриваемом помещении, или делайте это на улице.

Плечи антенны были сделаны из провода П-274М, он же «полевка». Испытания проводились по очереди в диапазонах 20, 40, и 80 метров в режиме SSB на мощности 100 Вт. Антенна была установлена в конфигурации inverted vee. Центральная часть была закреплена на удочке на высоте 6-7 метров над землей. Минимальная высота плеч от земли составила около 1.5 метров. В итоге удалось провести множество QSO в каждом из трех диапазонов.

Читайте так же:
Ваз 2109 выключатель наружного освещения схема

На 20 метрах значение КСВ было около 1 во всем диапазоне. Были проведены QSO с операторами из Германии (1900 км), Хорватии (1860 км), Италии (2200 км), Болгарии (1700 км), Словении (1950 км), Бельгии (2300 км), а также из ряда городов России. Наиболее удаленным городом оказался Ирбит (1540 км).

В диапазоне 40 метров КСВ был около 1 во всем диапазоне, за исключением телеграфной части, где КСВ составил 1.2 или около того. В этом диапазоне были проведены QSO с операторами из Чехии (1670 км), Австрии (1740 км) и Украины (830 км). Также отозвались операторы из множества городов России, среди которых наиболее удаленным от меня городом оказался Сочи (1360 км).

Что же до 80 метров, здесь КСВ не превышал 2 во всем диапазоне, а на интервале от 3.555 МГц до 3.715 МГц значение КСВ не превышало 1.5. Узкополосность антенны на этом диапазоне объясняется малой высотой мачты. В идеале, для диполя она должна составлять 1/2 длины волны. Тем не менее, удалось провести QSO со многими операторами из России. Наиболее удаленный от меня проживает в Оренбурге (1230 км). Также мне ответили радиолюбители из следующих городов Украины: Киев (750 км), Кропивницкий (870 км), Донецк (850 км) и Волноваха (900 км).

Заключение

Как видите, если изучить матчасть, все становится просто, логично, и получается воспроизвести без каких-либо проблем.

Прикинем стоимость получившейся антенны. Самым дорогим компонентом оказалось ферритовое кольцо. Его цена составила 18$ вместе с доставкой. Полевка обошлась мне в 3.5$ за 20 метров. Она продается в виде пары проводов, поэтому получается как раз 40 метров. Разъем SO-239 стоит около 1.5$. Остальные компоненты эффективно ничего не стоят. Корпус, к примеру, можно изготовить из какой-нибудь пластиковой бутылки. Итого выходит не более 25$. Для сравнения, готовый балун по току 1:1 обойдется вам в интернет-магазине где-то в 40$ вместе с доставкой, и к нему еще потребуется докупить плечи. Вроде как, проект вышел экономически выгодным.

Существенным минусом описанной выше антенны является то, что в один момент времени она работает только на одном диапазоне. Есть несколько решений этой проблемы. Например, можно подключить плечи на два диапазона. Плечи одного диапазона размещаются в плоскости, перпендикулярной плоскости второй пары плеч. Полученная конструкция называется fan dipole. Такие диполи делают и более, чем на два диапазона. Другой подход заключается в разделении плеч диполя при помощи LC-контуров («трапов»), резонирующих на частотах радиолюбительских диапазонов. Однако эти темы уже выходят за рамки данной статьи.

Исходники корпуса балуна для OpenSCAD, а также соответствующие STL-файлы, вы можете скачать здесь. Как обычно, буду рад вашим вопросам и дополнениям.

Виды коаксиальных кабелей

Провод для телевидения, в зависимости от решаемой им задачи и исполняемой функции, бывает нескольких видов. В первую очередь, классифицировать их можно в соответствии с диаметром. По такому признаку проводники бывают:

  1. Тонкий коаксиальный кабель. Его диаметр должен быть не более 50 мм в сумме со всеми слоями, его протяжка между опорами осуществляется по направляющему тросу на расстояние не более 200 метров от передатчика до приемного устройства;
  2. Толстый коаксиальный кабель. Общий размер в данном случае составляет до 100 мм, он бывает как одножильный, так и многожильный различной емкости. Такой провод можно прокладывать на расстояние до 650 метров, так как в нем двойная оплетка и более жесткий изолирующий слой наружной оболочки.
Читайте так же:
Какую силу тока выдерживает медный кабель

Тонкий провод

Перечисленные типы коаксиальных телевизионных кабелей могут производиться из одного и того же металла, но разной толщины, в зависимости от этого параметра меняются и их технические характеристики. Также в зависимости от того, какой диаметр имеет изделие, оно может использоваться в определенных условиях, например, толстый тв провод более устойчив к воздействию ультрафиолетовых лучей и влаги, поэтому чаще других используется в наружных системах видеонаблюдения или передачи других данных.

Также существуют другие разновидности провода. На основании конструкции и внутренних составляющих телевизионный кабель бывает двух типов:

  1. Простой, когда по центру проходит одна жила, сделанная из цельной или плетеной проволоки, далее вспененная ПВХ изоляция, внешний проводник с экранирующей фольгой и внешняя оболочка. Это наиболее часто встречающаяся конфигурация проводника, которая используется для организации кабельного или цифрового телевидения в быту;

Комбинированный провод

  1. Комбинированный тв провод может иметь тот же диаметр, что и в первом случае, но строение немного отличается. В его состав, помимо основных элементов, входят несущий трос для создания жесткости конструкции и несколько дополнительных проводников для передачи слаботочного электричества от блока питания на потребителя. Чаще всего подобные линии можно встретить при организации видеонаблюдения, когда в один комбинированный провод включены и питающие жилы для внешней камеры, и обычный проводник для передачи цифрового или аналогового сигнала на записывающее устройство.

Важно! Такое изделие должно подключаться к блоку питания с номиналом не более 12 Вольт, в противном случае несущие жилы могут не выдержать высокой нагрузки и при нагревании расплавят изоляционную оболочку, после чего изделие полностью выйдет из строя. Бывали случаи, когда подобное короткое замыкание приводило к возникновению пожара или другой аварийной ситуации, опасной для жизни.

Указанные классификации не единственные, но наиболее распространённые, поэтому их необходимо использовать во время выбора изделия для решения той или иной задачи.

Оплетка – это специфический экран, состоящий из сетки тонких проводников

Оплетка – это специфический экран, состоящий из сетки тонких проводников. Она может применяться как отдельно, та и в сочетании с другим видом экрана – фольгой или тонким металлическим листом. Оплетка дополняет экран из фольги и вместе они обеспечивают стопроцентную эффективность экранировки. Это устойчивый к воздейтсвию других электромагнитных полей материал. Идеальный экран коаксиального варианта– это алюминиевая или медная фольга и оплетка из металлической сетки. Минус применения в том, что снижается гибкость изделия.

Качество коаксиального кабеля во многом зависит от производителя и от места покупки. Приобретайте эти изделия только в специализированных магазинах, которые работают напрямую с производителями. Для сохранения свойств электроизделий чрезвычайно важно соблюдать определенные условия хранения, что не всегда могут обеспечить рынки и открытые склады. Отдавайте предпочтение производственным маркам, выпускающим продукцию не менее 10 лет, имеющим документацию и сертификаты на свой товар и положительные отзывы и рекомендации.

Читайте так же:
Кабель микро юсб розетка

Назначение кабелей связи (кабели слабых токов)

Кабели слабых токов (кабели связи) передают различные типы информации, токами различных частот. Под информацией понимается передача:

  • Телеграмм;
  • Фотографий;
  • Разговоров по телефону;
  • Телевизионные сигналы;
  • Звуковые сигналы;
  • Сигналы средств сигнализации и контроля;
  • Передача информационных (компьютерных и сетевых) данных;
  • Локальную и глобальную связь между вычислительными машинами (компьютерами).

Области применения

Описание коаксиального кабеля

Коаксиальный кабель совсем недавно использовался в различных областях, обеспечивая высокую скорость передачи данных при надежной защите от помех. По некоторым качествам он значительно опережает витую пару.

Но витая пара постепенно вытесняет коаксиальный провод, так как ее монтаж гораздо проще и быстрее. Коаксиальный кабель используется в локальных компьютерных сетях, особенно где применяется конфигурация в виде шины. На каждый конец линии устанавливаются поглотители энергии, которые специалисты по компьютерам называют терминаторами.

Эти элементы предохраняют кабель от внутренних отражений сигналов и обеспечивают необходимую скорость передачи данных. Кроме шин, коаксиальный провод используется в конфигурациях сетей «звезда» и «пассивная звезда» для передачи сигналов в различных электронных и электротехнических системах.

  1. Медная токопроводящая многопроволочная (класс 2) сечением 1,0 — 240 мм2;
  2. Обмотка из полиэтилентерефталатной пленки марки ПЭТ-Э для кабелей сечением 6 кв.мм и выше.
  3. Изоляция из резины типа РТИ-1 на основе натурального и бутадиенового каучука;
  4. Обмотка из нетканого термоскрепленного полотна или полиэтилентерефталатной пленки марки ПЭТ-Э;
  5. Оболочка из ПВХ пластиката марки О-40 с заполнением;
  6. Подушка из крепированной бумаги и битума;
  7. Броня из двух стальных или стальных оцинкованных лент; 8. Покрытие из битума и состава, предохраняющего витки кабеля от слипания.

Ленточная броня в отличие от проволочной не располагает к сопротивления растягивающей нагрузке, однако хорошо защищает от пробития внешней изоляции и способна экранировать наводящие токи, что положительно сказывается на стабильности сети в групповой прокладке. Возможна прокладка под землей т.к. имеет высокую устойчивость к коррозии. Возможно осуществлять монтаж на все возможные виды трасс, не смотря на их наклон и расположение в пространстве. Применяются в пожароопасных помещениях класса опасности В-Iа, а также во взрывоопасных зонах класса В-Iг, В-II, В-Iб,В-IIа.

Зачастую применяется для монтажа групповых осветительных сетей.

Преимущества и недостатки коаксиального кабеля

преимущества

  • Частотные характеристики — Коаксиальный кабель имеет лучшую частотную характеристику по сравнению с кабелем витой пары.
  • Восприимчивость к помехам и перекрестным помехам — Он менее подвержен помехам и перекрестным помехам из-за концентрической конструкции кабеля.
  • передача сигналов — Коаксиальный кабель поддерживает как аналоговую, так и цифровую сигнализацию.
  • Стоимость — Это дешевле, чем оптическое волокно.

Недостатки

  • Пройденное расстояние по сигналу — Повторитель требуется на каждый километр, когда коммуникационные устройства расположены на большем расстоянии.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector