38Представляем приборы

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Коаксиальные кабели


Теле-Спутник - 3(5) Март 1996 г.


Альфредо ЛИНАРС родился 08.05.1946 в Арнхеме, Нидерланды. Директор компаний "ANTEC" и "PYROS DUTCH ANTENNA WORKS" в Арнхеме, Нидерланды. Компания "PYROS" основана в 1953 г. для производства первых ОВЧ-антенн для телевидения и радио. В том же году PHILIPS производил испытательную трансляцию черно-белого изображения. Компания "ANTEC" основана в 1985 г. как производитель коаксиальных кабелей, кабелей для передачи данных и кабелей безопасности, а также как отделение "PYROS", работающее на экспорт.

Коаксиальные кабели - это линии передачи высокочастотных сигналов для технического оборудования - такого, как антенны, приемники, передатчики, усилители, фильтры, разделители, камеры и т.д. Будучи изобретенными много лет назад, именно коаксиальные кабели благодаря своей универсальности до сих пор чаще всего используются для экономичной передачи сигналов в ОВЧ, УВЧ и даже СВЧ диапазонах, с любой модуляцией. Коаксиальные кабели практически универсальны и существуют в разных исполнениях: низко- или высокомощные; подземной, воздушной или подводной прокладки; высокоэкранированные или открытоизлучающие; гибкие или твердые; защищенные от неблагоприятного воздействия (ультрафиолетового излучения, воды, низких или высоких температур). Кабель представляет собой пассивное устройство. Передающиеся по кабелю сигналы затухают пропорционально как частоте сигнала, так и длине кабеля. Главной задачей при конструировании кабеля является минимизирование энергопотери при оптимальном физическом и механическом решении. Коаксиальный кабель - это наиболее важная и часто наименее дорогостоящая деталь разветвленных систем и сетей. Компания ANTEC HOLLAND приложила немало усилий к тому, чтобы улучшить характеристики коаксиальных кабелей: снизить затухание, защитить сигнал от помех, уменьшить механические напряжения в кабеле при прокладывании, сделать кабель нечувствительным к воздействию активных веществ и увеличить сроки эксплуатации. Три завода компании специализируются исключительно на изготовлении коаксиальных кабелей. 50 кабелей различных типов удерживают хорошие позиции на международном рынке. Кабели ANTEC - это всегда высокое качество; входящее в комплект поставки диагностическое оборудование - всегда на уровне европейских стандартов.

1. Конструкция коаксиального кабеля

На рис. 1 показаны главные составляющие элементы коаксиального кабеля:

а) Внутренний проводник, центральный и цилиндрический, изготовляется, как правило, из электролитической меди (луженой или нет) - по нему и происходит передача сигнала пользователям. Чем больше диаметр внутреннего проводника, тем потери меньше. Высокочастотные радиосигналы передаются, как правило, в поверхностном слое проводника (скин-эффект). Чем выше частота, тем тоньше проводящий слой. Таким образом, в кабелях большого диаметра могут использоваться в качестве проводника как гладкие медные цилиндры, так и с рифлением. Золотится проводник или серебрится, или же лудится оловом - определяется экономическими соображениями и коррозионными условиями. Тонкие чисто медные проводники очень слабы в качестве соединительных проводов (например, серии "F"), когда для контакта используется внутренний проводник кабеля. Для того, чтобы повысить надежность, наша компания использует в основном внутренние проводники из стали, плакированные медью (с медным покрытием),- особенно в тонких кабелях.

б) Изолирующий слой диэлектрика вокруг внутреннего проводника выполняет двойную функцию:

  1. Изолирует внутренний проводник от внешнего.
  2. Несет на себе идеально концентрический внешний проводник (экранирующий). К материалам, чаще всего используемым в данном качестве, относятся плотный полиэтилен (ПЭ) и пенополиэтилен (ППЭ). С точки зрения механики ПЭ предпочтительней, но ППЭ характеризуется меньшими потерями и гибче. Который из них использовать, надо решать отдельно в каждом конкретном случае. На фото 2 демонстрируется процесс экструзии диэлектрика из ППЭ.

в) + г) Экранирующий проводник защищает внутренний проводник от внешнего воздействия и от излучения наружу. Он изготавливается обычно из меди (плакированной серебром или оловом, или же не плакированной) или из неплакированного алюминия. Наилучшее экранирование (до 100%) достигается при покрытии изолирующего слоя диэлектрика металлической фольгой. Фольга делается из меди или алюминия - и, как правило, усиливается полиэфирной подложкой. В сочетании с оплеткой такие кабели являются совершенно экранированными.

Даже если структурная целостность фольги нарушена, на проводимости это не сказывается. Фольга-дуплекс (металл + полиэфирная подложка) чрезвычайно прочна. Крайне важно то, что на границе фольга/оплетка не происходит коррозии.



Фото 1

Некоторые производители применяют алюминиевую фольгу с оплеткой из неплакированной меди. Это опасно, так как у меди и алюминия противоположные потенциалы! В кабелях ANTEC всегда используются фольга из неплакированной меди с оплеткой из неплакированной меди же, или - в случае алюминиевой фольги,- с оплеткой из меди или алюминия, луженых оловом. Такая система позволяет предотвратить ущерб, причиняемый коррозией в результате контакта металлических поверхностей с противоположными потенциалами.

На фото 3 демонстрируется процесс оплетания. Слой диэлектрика оплетается множеством тонких проводков. Для кабелей с металлической фольгой используются, как правило, 3х16 проводов по 0.12 мм. Это дает запас по экранированию в 50% (плюс к 100%, что дает фольга). В кабелях без фольги (типа RG-MIL) проводов для оплетки используется больше, и более толстых. Это дает экранирование до 90% и даже до 100%. Стоит обломиться хотя бы одному проводу оплетки, как вся система автоматически отключается. Технология оплетания очень напоминает текстильное производство.

Кабели в оболочке из гибкого ПВХ могут снабжаться "антимигрирующей" фольгой или тонкой полиэфирной пленкой специально для выполнения следующих функций:

  • предотвращать миграцию летучих элементов ПВХ-оболочки к металлам внешнего проводника;
  • способствовать, в случае надобности, снятию оболочки;
  • защищать оплетку при экструзии оболочки прессованием

"Антимигрирующая" фольга в обязательный комплект поставки не входит.

д) Термопластовая оболочка

Коаксиальный кабель окружается оболочкой из ПВХ или плотного полиэтилена для защиты от воздействия окружающей среды. ПВХ гибче, чем ПЭ. У кабелей, предназначенных для прокладывания на открытом воздухе, в состав оболочки вводят специальные добавки для защиты от разрушительного воздействия солнечного света. Темный цвет оболочки обеспечивает наилучшую защиту от ультрафиолетового излучения. ПЭ-оболочку необходимо покрывать специальным жировым слоем, дабы обеспечить водонепроницаемость и бесперебойную эксплуатацию в условиях высокой влажности. При эксплуатации в жарком климате и для диэлектрического слоя, и в оболочке применяется тефлон. Особые приспособления

В особых случаях иногда необходимы специальные приспособления:

  • Желеобразная масса под оболочкой, дающая лучшую влагозащиту для кабелей подземной прокладки. Как правило, ANTEC использует вазелиновый наполнитель в зазоре между оплеткой и оболочкой.
  • Стальные тросы с витыми железо-никелевыми сердечниками - при провешивании кабельной трассы на открытом воздухе. Мы используем чрезвычайно прочные тросы из гальванизированной стали, рассчитанные на натяжение до 500 кг.
  • Комбинированные кабели вместе с проводниками для передачи электрических, телефонных, оптических сигналов и данных.

2. Электрические параметры

Чтобы правильно выбрать коаксиальный кабель, необходимо руководствоваться следующими четырьмя основными параметрами:

а) Затухание сигнала

Потери при передаче сигнала по кабелю - очень существенная характеристика. Измеряемое в дБ/100м при данных частоте передачи, длине и конструкции кабеля, затухание зависит от:

  • диаметра внутреннего проводника - проводники большего диаметра характеризуются меньшим затуханием;
  • строения внутреннего проводника и способа обработки его поверхности;
  • природы диэлектрика - чем ниже значение диэлектрической проницаемости, тем слабее затухание. Таким образом, ППЭ предпочтительней, нежели ПЭ;
  • эффективности экранирования внешним проводником.

б) Импеданс

Импеданс - это сопротивление кабеля прохождению высокочастотных сигналов. Характерный импеданс (Z ) - это отношение между приложенным напряжением и поглощенным током в коаксиальном кабеле бесконечной длины. Стандартные значения характерного импеданса для кабелей, применяющихся в настоящее время, - 50 Ом, 75 Ом, 93 Ом и 105 Ом. Для распределительных сетей (MATV/SMATV/CATV) применяются стандартные кабели с характерным импедансом 75 Ом. Стандарт "IEC 12-15" для коаксиальных кабелей на 75 Ом допускает отклонения не более чем +/- 3 Ом.

ANTEC выпускает только кабели, удовлетворяющие самым жестким европейским стандартам качества: IEC/CE/DIN/ISO 9001/MIL.

Значение импеданса зависит от диаметров внутреннего и внешнего проводников, а также от типа диэлектрика. В кабелях с диэлектрическим слоем из ППЭ высокочастотные сигналы распространяются быстрее, чем кабелях с ПЭ. Для кабелей с импедансом 75 Ом отношение между диаметрами внутреннего и внешнего проводников составляет 1:6 в случае ПЭ и 1:4.5 в случае ППЭ. То есть кабели с диэлектрическим слоем из ПЭ толще, чем кабели с ППЭ.

в) Эффективность экранирования

Эффективность экранирования (A ) означает способность противостоять наружному электромагнитному воздействию. Эта величина, измеряемая в дБ, показывает, насколько затухают в кабеле сигналы внешних помех. Аналогично защищаются сигналы, передаваемые по кабелю. Хорошо экранированные кабели не излучают во внешнюю среду. Наилучший и наиболее экономичный метод - это экранирование фольгой с оплеткой.

г) Структурные обратные потери

Эта величина показывает, насколько безупречно коаксиальный кабль произведен. Этот "технологический" параметр - мера отражения сигнала из-за структурных дефектов в кабеле. Чем выше значение этой величины (в дБ), тем кабель считается лучше. Лучшие кабели почти не допускают отражения при передаче сигналов в широком диапазоне частот. Если в кабеле много структурных дефектов, то первоначальный сигнал сильно искажается, в таком кабеле на определенных частотах имеет место сильное затухание сигнала.

3. Использование и выбор коаксиальных кабелей

Чтобы правильно выбрать кабели, необходимо тщательное и всестороннее техническое планирование конфигурации сети. Каждая система и каждая секция отличаются своими особенными нуждами и процедурами сборки.

Выбор коаксиального кабеля зависит в основном от:

  • Типа системы и протяженности сети;
  • Диапазона частот передачи сигналов (видео/радио/теле/спутник/данные);
  • Условий прокладывания (под землей/в здании/на опорах/под водой/в тоннеле);
  • Интенсивности передачи сигналов по коаксиальному кабелю. Если сигнал передается высокоинтенсивный, необходимы хорошо экранированные кабели самого высокого качества. Чтобы избежать сильного отражения сигналов, необходимо высокое значение структурных обратных потерь;
  • Механического напряжения (натяжение, изгибание, трение о каменистое дно);
  • Требований технической эксплуатации и безопасности, установленных клиентом или местными властями;
  • Доступности проводников и прочего оборудования - усилителей, делителей, подключения/подключений к линии.

Не изучив этих факторов, невозможно сделать технически и экономически безупречный выбор. Тяжело подвести под стандартную классификацию все переменные величины. Крупные системы проектируются и обсчитываются с помощью специальных компьютерных программ. Общая стоимость коаксиальных кабелей всегда завышается. В системе передачи данных коаксиальный кабель - это важнейшее соединительное звено, но от общей стоимости всех необходимых материалов его цена составляет всего 5%! Наше мнение таково, что ни в коем случае нельзя рисковать качеством функционирования сети из-за неправильно выбранного кабеля. На общем бюджете стоимость кабеля сказывается крайне незначительно. Разумеется, встречаются чрезвычайно сложные системы, где стоимость кабелей выше (излучающие системы в тоннелях, комби-кабеля, системы LSOH-кабелей на судах). Недостаточное уважение, проявленное к качеству кабелей, всегда приводит к серьезным техническим проблемам и дополнительным затратам на усилители, компенсирующие ослабление сигнала, что означает более высокие расходы на активную часть и снижение отношения сигнал/шум. Каскад из многих усилителей дает больше шума, чем крупные кабели с малым затуханием сигнала. В табл.1 сравниваются наиболее распроcтраненные из кабелей, выпускаемых ANTEC:

MINI 36 для коротких сетевых ответвлений: несколько метров до розетки. Внутренняя проводка.

EXTRA 75 применяется внутри зданий, для небольших расстояний: от подключения/делителя до розетки.

EXTRA 100 для соединения на большие расстояния: между усилителем и делителем/подключением; для антенн.

AF 113 для наружных и внутренних CATV/SMATV-сетей. Для наружных - с ПЭ-оболочкой.

SAT 155 для магистральных линий связи, то есть больших расстояний между усилителями. Низкое затухание, низкий шум.

Коаксиальные кабели АNTEC
Тип коаксиального кабеляВнутренний переводник мм/материалДиэлектрик мм/материалФольга дуплексОплетка Cu StОболочка мм/материалЗатухание, дБ на частоте 100Затухание, дБ на частоте 400Затухание, дБ на частоте 860Затухание, дБ на частоте 2000
MINI 360,41 Cw1,9 ППЭалюм.57%3,6 ПВХ17,830,243,667,0
EXTRA 750.75 Cu St3.2 ППЭалюм.47%5.0 ПВХ7.415.524.939.8
EXTRA 1001.00 Cu St4.5 ППЭалюм.47%6.4 ПВХ6.513.419.831.8
AF 1131.13 Cu St5.0 ППЭалюм.45%6.7 ПВХ5.711.417.527.2
SAT 1551.55 Cu St7.3 ППЭалюм.50%10.3 ПВХ4.28.212.521.8


 
Теле-Спутник Март 1996
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт