Radius – Články: Koaxiální kabely, typy, kategorie, konektory

Koaxiální kabel je typ měděného kabelu speciálně vyrobený s kovovým stíněním a dalšími součástmi určenými k blokování rušení signálu. Používají jej především společnosti kabelové televize k připojení jejich satelitní antény do domácností a podniků zákazníků. Někdy je také používán telefonními společnostmi k připojení centrálních kanceláří k linkám v blízkosti zákazníků. Některé domácnosti a kanceláře také používají koaxiální kabel pro připojení k internetu, ale jeho rozšířené použití jako ethernetového připojení bylo nahrazeno nasazením kroucených párů kabelů.

Koaxiální kabel dostal své jméno, protože se skládá z jednoho fyzického kanálu, který přenáší signál, obklopeného – po vrstvě izolace – dalším soustředným fyzickým kanálem probíhajícím podél stejné osy. Vnější kanál slouží jako stínění a uzemnění. Mnoho z těchto kabelů může být umístěno v jediném vnějším plášti a s opakovači mohou přenášet informace na velké vzdálenosti.

Koaxiální kabel byl vynalezen v roce 1880 anglickým inženýrem a matematikem Oliverem Heavisidem, který si tentýž rok patentoval vynález a design. AT&T vytvořil svůj první mezikontinentální koaxiální přenosový systém v roce 1940. V závislosti na použité technologii přenosu dat a dalších faktorech mohou alternativy ke koaxiálnímu kabelu zahrnovat kroucenou dvojlinku, měděný drát a optické vlákno.

Jak fungují koaxiální kabely

Koaxiální kabely mají soustředné vrstvy elektrických vodičů a izolačního materiálu. Tato konstrukce zajišťuje, že signály jsou obsaženy v kabelu a zabraňuje elektrickému rušení v ovlivnění signálu.

Centrální vodivá vrstva je tenký drát, buď plný, nebo v měděném opletení. Drát je obklopen dielektrickou vrstvou sestávající z izolačního materiálu s velmi dobře definovanými elektrickými charakteristikami. Síťová vrstva pak obklopí dielektrickou vrstvu kovovou fólií nebo tkanou měděnou sítí. Celá sestava je zabalena do tepelně izolačního pláště. Vnější vrstva kovového stínění koaxiálního kabelu je obvykle uzemněna na konektorech na obou koncích, aby poskytovala stínění pro signály a fungovala jako bod rozptylu pro rozptýlené rušivé signály.

Klíčem ke konstrukci koaxiálního kabelu je přísná kontrola rozměrů kabelů a materiálů. Společně zajišťují, že charakteristická impedance kabelu nabývá pevné hodnoty. Vysokofrekvenční signály se částečně odrážejí, když dojde k nesouladu impedance, což způsobuje chyby.

Vlnová impedance je citlivá na frekvenci signálu. Při frekvencích nad 1 GHz musí výrobce kabelu použít dielektrikum, které signál příliš neztlumí nebo nezmění charakteristickou impedanci tak, aby vznikaly odrazy signálu.

Elektrické vlastnosti koaxiálního kabelu závisí na aplikaci a jsou rozhodující pro dobrý výkon. Existují dvě standardní charakteristické impedance: 50 ohmů používaných v prostředí se středním výkonem a 75 ohmů, společných pro anténní a obytné aplikace.

Typy koaxiálních kabelů

Existuje mnoho typů koaxiálních kabelů, z nichž některé zahrnují:

– Pevný koaxiální kabel. Tyto kabely se obvykle používají k připojení vysílače k ​​anténě.

– Triaxiální kabel – má třetí vrstvu stínění, uzemněnou pro ochranu signálů přenášených po kabelu.

Pevné koaxiální kabely. Skládají se z dvojitých měděných vodičů, které fungují jako tuhé trubkové prvky. Tato spojení jsou určena pro vnitřní použití mezi vysokovýkonnými radiofrekvenčními (RF) vysílači.

Radiating Cable – Simuluje mnoho součástí pevného kabelu, ale se štěrbinami ve stínění přizpůsobenými vlnové délce RF, na které bude kabel fungovat. Běžně se používá ve výtazích, vojenském vybavení a podzemních tunelech.

Typy konektorů

Existuje mnoho různých typů konektorů pro koaxiální kabely, které se dělí na dva typy – konektory samec a samice. Typy konektorů zahrnují:

BNC – Toto je Neil-Concelman, tento konektor se používá pro televizi, video signál a rádio na frekvenci pod 4 GHz.

TNC – znamená Threaded Neil-Concelman, tento konektor je závitová verze BNC konektoru a používá se v mobilních telefonech. Konektory TNC pracují až do 12 GHz.

SMA – Verze SubMiniature A, tento konektor se používá s mobilními telefony, anténními systémy Wi-Fi, mikrovlnnými systémy a rádii. Konektory SMA pracují na frekvencích až 18 GHz.

SMB — zkratka pro Subminiaturní verzi B, tento konektor lze použít s telekomunikačním zařízením.

Konektory QMA-QMA jsou rychlou verzí konektorů SMA používaných v průmyslových a komunikačních zařízeních.

RCA — zkratka pro Radio Corporation of America, jedná se o konektory používané v audio a video. Jedná se o seskupené žluté, bílé a červené kabely používané u starších televizorů. Konektory RCA se také nazývají A/V konektory.

F konektory. Nazývají se také F-typy a používají se v digitální a kabelové televizi. Obvykle používají kabely RG 6 nebo RG 59.

Použití koaxiálních kabelů

V domácnostech a malých kancelářích se krátké koaxiální kabely používají pro kabelovou televizi, domácí video zařízení, amatérská rádiová zařízení a měřicí přístroje. Historicky byly koaxiální kabely také používány jako raná forma Ethernetu s podporou rychlosti až 10 Mbps, ale koaxiální kabely byly nahrazeny kroucenými dvoulinkami. Stále jsou však široce používány pro kabelový širokopásmový přístup k internetu. Koaxiální kabely se také používají v automobilech, letadlech, vojenském a lékařském vybavení a pro připojení satelitních antén, rozhlasových a televizních antén k jejich příslušným přijímačům.

Standardy

Většina koaxiálních kabelů má impedanci 50, 52, 75 nebo 93 ohmů. Díky širokému použití v průmyslu kabelové televize se kabely RG-6 s dvojitým nebo čtyřnásobným stíněním a 75 ohmů staly de facto standardem pro mnoho průmyslových odvětví. Existuje asi 50 různých standardů pro koaxiální kabel, často navržených pro specifické použití v amatérském rádiu nebo kabelové televizi s nízkou ztrátou. Mezi další příklady patří RG-59/U, používaný k přenosu širokopásmových signálů z uzavřených televizních systémů, nebo RG-214/U, používaný k přenosu vysokofrekvenčních signálů.

Konektory koaxiálních kabelů sahají od jednoduchých samostatných konektorů používaných v systémech kabelové televize až po složité kombinace více tenkých koaxiálních spojení smíchaných s napájecími a jinými signálovými spojeními umístěnými v polozakázkových pouzdrech. Běžně se vyskytují ve vojenské elektronice a avionice.

Mechanická tuhost se může značně lišit v závislosti na vnitřní konstrukci a zamýšleném použití koaxiálního kabelu. Například napájecí kabely se často vyrábějí se silnou izolací a jsou velmi tuhé.

Některé kabely jsou záměrně vyrobeny s tlustými středovými vodiči, aby byla zajištěna odolnost vůči kožnímu efektu. To se děje proto, že vysokofrekvenční signály se šíří po povrchu vodiče spíše než po celé jeho délce. Pokud je střední vodič větší, výsledkem je tuhý kabel s nízkou ztrátou na metr.

Problémy s rušením

Koaxiální kabely mohou být vystaveny mnoha různým formám rušení. K úniku signálu dochází, když elektromagnetické pole prochází stíněním na vnější straně kabelu. V ostatních případech může vnější signál unikat přes izolaci. Přímá vedení napájená do komerčních vysílacích věží mají nejmenší úniky a rušení, protože tyto kabely mají hladké vodivé stínění s několika mezerami. Rušení je nejvýznamnější v jaderných reaktorech, kde je vyžadována zvláštní ochrana.

Rozdíl mezi RG59 a RG6

Kabely RG59 a RG6 se běžně používají v satelitní televizi a kabelových modemech. Starší instalace používaly kabel RG59 před implantací kabelu RG6. Kabel RG59 je tenčí než 20 American Wire Gauge (AWG) a má měděný středový vodič. Tento kabel se nejčastěji vyskytuje ve starších budovách a je vhodnější pro CCTV a analogové video systémy.

Kabel RG6 je větší kabel 18 AWG a má také měděný středový vodič. Kabel RG6 se používá s vysokofrekvenčním zařízením s velkou šířkou pásma, kde mohou internetové a satelitní signály pracovat na vyšší frekvenci než tradiční analogové video.

Jaký typ kabelu může člověk potřebovat, závisí ve většině případů na frekvenci. Nad 50 MHz musí osoba použít kabel RG6.