Коаксиальный фидер или коаксиальный кабель — это радиочастотный фидер, используемый для передачи радиочастотных или других высокочастотных сигналов.
Коаксиальный кабель или радиочастотный коаксиальный фидер — это прочная и удобная форма фидера, которую можно использовать для различных приложений, где необходимо передавать радиочастотные или другие высокочастотные сигналы из одной точки в другую. Коаксиальный кабель является одним из наиболее широко используемых типов фидеров, предлагая преимущества удобства, но в то же время способный обеспечить хороший уровень производительности. В связи с таким огромным количеством коаксиальных кабелей, коаксиальные фидеры производятся каждый год, и они также доступны с огромным разнообразием различных спецификаций для различных приложений. Все, начиная от тонкого сигнального кабеля небольшой длины внутри оборудования и заканчивая очень толстым коаксиальным кабелем для передачи высокой мощности. В дополнение к этому доступны разновидности коаксиальных кабелей с различными характеристиками для удовлетворения потребностей пользователей, которым требуются частоты в диапазонах НЧ, СЧ или ВЧ вплоть до микроволновых приложений.
Применение коаксиального кабеля / фидера
Коаксиальный фидер / коаксиальный кабель используется во многих приложениях, лишь некоторые из которых упомянуты ниже:
- Домашнее радио и телевидение: Домашние телевизоры и некоторые решения для VHF FM или цифрового радио иногда имеют внешние антенны. Эти антенны должны быть подключены к телевизорам или радио через коаксиальный кабель/фидер. Для этого приложения стандартный характеристический импеданс составляет 75 Ом, и часто качество не особенно высокое, поскольку оно предназначено для очень чувствительного к стоимости рынка. Часто тесьма относительно тонкая.
- Коммерческая радиосвязь: Коаксиальный фидер используется в коммерческих системах радиосвязи. Как и для всех других ВЧ фидеров, используемых в профессиональных приложениях, для характеристического импеданса был принят стандарт 50 Ом. Потери в кабеле могут быть проблемой в этих приложениях, поэтому можно получить коаксиальные кабели различной толщины.
- Вещание: Очевидно, необходимо передавать сигнал передатчика от передатчика к антенне. Поскольку многие широковещательные передатчики имеют высокую мощность, используемый коаксиальный фидер должен выдерживать эти уровни мощности. Это часто означает использование коаксиального кабеля большого диаметра.
- Спутниковые антенны. Нередко можно увидеть наборы спутниковых антенн, используемых для отправки информации на спутники (кроме спутников прямого вещания для домашней установки). Эти спутниковые антенны необходимо запитывать, и одним из часто используемых способов является коаксиальный фидер. Учитывая частоты, требуется кабель с малыми потерями.
- Тестовые системы: Для подключения оборудования, использующего высокочастотные сигналы, часто требуется использование коаксиального кабеля. Многие экземпляры лабораторий электроники увидят использование коаксиального кабеля для многих соединений. В некоторых случаях он может использоваться главным образом для обеспечения экранирования требуемой линии.
- Внутри оборудования: коаксиальный кабель может использоваться в различных частях испытательного оборудования, где необходимо передавать высокочастотные сигналы из одного места в другое.
- Приложения для передачи данных: хотя это и не так распространено, как раньше, некоторые каналы передачи данных могут использовать коаксиальный кабель для обеспечения необходимых каналов связи между различными точками. Ранние версии Ethernet использовали коаксиальный кабель.
- Многое другое: Существует очень много случаев, когда используется коаксиальный кабель, за исключением некоторых конкретных примеров, приведенных выше.
История коаксиального кабеля RF
Коаксиальный радиочастотный кабель является особенно важной частью современной радиочастотной и электронной техники. Это компонент, который можно легко упустить из виду, не задумываясь о том, как он появился. В конце 1800-х годов было сделано огромное количество фундаментальных открытий в области электричества. Радио, или беспроводная связь, как ее первоначально называли, не было хорошо изучено, и первые передачи были сделаны в 1890-х годах. Некоторые передачи были сделаны ранее, но не поняты.
Первая известная реализация коаксиального кабеля была в 1884 году, когда Эрнст фон Сименс (один из основателей империи Сименса) запатентовал эту идею, хотя в то время не было известных приложений. Затем только в 1929 году Bell Laboratories запатентовала первые современные коммерческие коаксиальные кабели, хотя их использование все еще было относительно небольшим. Тем не менее, в 1934 году он использовался для передачи телевизионных изображений Олимпийских игр в Берлине в Лейпциг. Затем, в 1936 году, между Лондоном и Бирмингемом в Великобритании был проложен коаксиальный кабель для передачи 40 телефонных звонков, а в США экспериментальный коаксиальный кабель был проложен между Нью-Йорком и Филадельфией для передачи телевизионных изображений. С появлением коммерческого использования коаксиального радиочастотного кабеля многие другие использовали кабель для более коротких участков. Он быстро зарекомендовал себя и теперь широко используется как в коммерческих, так и в бытовых целях.
Что такое коаксиальный кабель? — основы
Коаксиальный кабель, коаксиальный фидер обычно рассматривается как толстый электрический кабель. Кабель состоит из ряда различных элементов, которые вместе позволяют коаксиальному кабелю передавать радиочастотные сигналы с низким уровнем потерь из одного места в другое. Общую конструкцию коаксиального кабеля или радиочастотного кабеля можно увидеть на диаграмме ниже, и из нее видно, что он состоит из нескольких концентрических слоев. Хотя существует множество разновидностей коаксиального кабеля, основная общая конструкция остается неизменной:
- Центральный проводник Центральный проводник коаксиального кабеля почти всегда изготавливается из меди. Иногда это может быть один проводник, тогда как в других радиочастотных кабелях он может состоять из нескольких жил.
- Изолирующий диэлектрик Между двумя жилами коаксиального кабеля находится изолирующий диэлектрик. Это разделяет два проводника и в идеальном мире не приводит к потерям, хотя в действительности это одна из главных причин потерь. Этот диэлектрик коаксиального кабеля может быть сплошным или, как в случае многих кабелей с низкими потерями, он может быть полувоздушным, поскольку именно диэлектрик вносит большую часть потерь. Это могут быть длинные «трубки» в диэлектрике или «пена», в которой воздух составляет основную часть материала.
- Внешний провод Внешний провод радиочастотного кабеля обычно состоит из медной оплетки. Это позволяет коаксиальному кабелю быть гибким, чего не было бы, если бы внешний проводник был сплошным, хотя в некоторых вариантах, предназначенных для конкретных приложений, это так.
- Для улучшения экранирования иногда используются коаксиальные кабели с двойным или даже тройным экраном. Обычно это достигается размещением одной оплетки непосредственно над другой, хотя в некоторых случаях может использоваться наружная медная фольга или лента. Благодаря использованию дополнительных слоев экранирования значительно снижаются уровни рассеянного излучения и излучения. Потери незначительно ниже.
- Внешняя защитная оболочка или оболочка Наконец, коаксиальный кабель имеет окончательную оболочку или внешнюю оболочку. Это выполняет небольшую электрическую функцию, но может предотвратить образование контуров заземления. Он также обеспечивает жизненно важную защиту, необходимую для предотвращения попадания грязи и влаги на кабель, а также для предотвращения повреждения коаксиального кабеля другими механическими средствами.
Как работает коаксиальный кабель RF
В коаксиальном кабеле ток течет как по внутреннему, так и по внешнему проводнику. Эти токи равны и противоположны, и в результате все поля ограничены кабелем, и он не излучает и не принимает сигналы.
Это означает, что кабель работает за счет распространения электромагнитной волны внутри кабеля. Поскольку за пределами коаксиального кабеля нет полей, на него не влияют близлежащие объекты.
Соответственно, он идеально подходит для приложений, в которых радиочастотный кабель должен быть проложен через здания или вокруг них, или рядом со многими другими объектами. Это особенное преимущество коаксиального фидера по сравнению с другими формами фидера, такими как двухпроводный (открытый или двойной) фидер.
Ключевые темы коаксиального кабеля
Есть несколько тем, которые особенно полезно понять при рассмотрении коаксиального кабеля. Это включает:
- Импеданс коаксиального кабеля: Волновое сопротивление фидера имеет первостепенное значение. Максимальная передача мощности от источника к нагрузке или наоборот при одинаковом импедансе. Это справедливо и для коаксиального фидера. Стандартное значение для большинства используемых коаксиальных кабелей составляет 50 Ом, хотя для домашнего радио и телевидения используется 75 Ом.
- Потери или затухание в коаксиальном кабеле. Очевидно, что важно свести к минимуму потери, вносимые коаксиальным кабелем любой длины. Однако любая длина коаксиального кабеля приведет к некоторым потерям.
- Номинальная мощность коаксиального фидера: Хотя это может не быть проблемой для приемных приложений, где задействованы передатчики, необходимо обеспечить достаточную номинальную мощность фидера.
- Коэффициент скорости коаксиального кабеля: Коэффициент скорости для длины коаксиального фидера может быть важен в некоторых случаях, особенно там, где важна фаза сигнала.
- Факты об окружающей среде для коаксиального фидера: Коаксиальный кабель часто прокладывается снаружи. Даже внешняя обшивка остается нетронутой, есть некоторые экологические проблемы.
- Советы по установке коаксиального кабеля: Способ установки коаксиального кабеля может иметь большое влияние на его краткосрочные и долгосрочные характеристики.
- Типы и стандарты коаксиального кабеля. Хотя коаксиальный кабель производится многими различными компаниями, существуют стандарты, которые были приняты для определения состава и характеристик различных типов коаксиального кабеля.
Коаксиальный кабель обеспечивает очень простой и удобный способ передачи радиочастотной энергии. Коаксиальный кабель или коаксиальный фидер просты в использовании, но, как и в случае с любым фидером, следует позаботиться о том, чтобы обеспечить его наилучшую работу.