Valg af den rigtige RF-kabelsamling

koaksiale-stikl kabel samlinger er næsten overalt hvor elektroniske systemer kan findes. Og de har et simpelt job: at tjene som en signalsti til at overføre signaler fra et sted til et andet. Men de skal udføre dette job uden at fejle og med ringe eller ingen ændring af signalerne, hvad enten det drejer sig om høyfrekvente analoge signaler eller højhastigheds digitale signaler. Da koaksiale kabelsamlinger er så vigtige for en så bred vifte af systemer, fra robuste, jordbaserede elektroniske systemer til kredsende satellitter i rummet, bør valgprocessen for disse kabler ikke behandles let. At vælge den rigtige koaksialkabelmontering er ikke en triviel opgave, men det er en, der kan gøres noget lettere ved bedre at vide, hvad man skal kigge efter i en højfrekvent eller højhastigheds koaksialkabelmontering.

Koaksiale kabler tilvejebringer middel til transmission af tværgående elektromagnetisk (TEM) transmission. Navnet koaksial stammer fra deres konstruktion, der typisk består af en indre kobber rundtråd indre leder, fast eller strandet, omgivet af en rørformet dielektrisk isolator, som er omgivet af en rørformet ydre leder eller skjold, som igen er omgivet af en eller anden form af beskyttende ydre lag, normalt et plastlag. Koaksialkablet er hjernebarn af den britiske matematiker Oliver Heaviside, der patenterede konceptet i det sene 19th århundrede. Han havde undersøgt hudeffekter i telegraf-transmissionslinjer og fastlagt, at indpakning af en form for isolering omkring transmissionslinjen ville forbedre dens ydeevne. Den første kommercielle anvendelse af et koaksialkabel i USA var en 220-kilometer lang række koaksialkabler mellem to byer i Minnesota, fra Stevens Point til Minneapolis, nominelt til telefonlinjer.

For effektiv anvendelse med høyfrekvente analoge signaler eller højhastigheds digitale signaler skal dimensionerne af de forskellige dele af et koaksialkabel kontrolleres nøjagtigt for at opnå konstant lederafstand. Den koaksiale konstruktion (figur 1, afskåret visning af koaksikablet) begrænser de elektriske og magnetiske felter for ledede signaler inden i den dielektriske isolator, mens elektriske og magnetiske felter uden for det ydre afskærmningslag forhindres i at forstyrre ledede signaler. Et koaksialkabel bliver en samling, når det afsluttes i en kundes valg af koaksiale stik. Koaksiale kabelsamlinger bruges ofte i kabel-tv-installationer (CATV), til højfrekvente RF / mikrobølgeforbindelser, i præcisionstest- og måleudstyr og -systemer og til overførsel af hurtige digitale signaler i computernetværk.

FIG 1

Koaksiale kabelsamlinger til højfrekvente analoge eller højhastigheds digitale applikationer har typisk karakteristiske impedanser af enten 50 eller 75 Ω, og disse impedanser er ikke tilfældigt. De to værdier spores tilbage til banebrydende arbejde udført på Bell Laboratories i 1929. Disse tidlige eksperimenter søgte optimale karakteristiske impedanser til overførsel af høje effektniveauer såvel som for at opnå minimalt signaltab. Ideelt set understøtter den samme karakteristiske kabelimpedans begge forhold, men det er ikke tilfældet. En karakteristisk impedans af 30 Ω viste sig at være optimal til overførsel af signaler ved høje effektniveauer, mens 77 Ω viste sig at være velegnet til at minimere tabet af højfrekvente højhastighedssignaler. Bell-forskerne fandt også, at 60 Ω var den bedste karakteristiske impedans for højspændingssignaler. 50 Ω-impedansen blev valgt som et praktisk kompromis mellem strømhåndteringsevnen ved 30 Ω og den minimale dæmpning ved 77 Ω, mens 75 Ω blev valgt som et godt match til en midtfodret dipolantenne i frit rum til brug i radio systemer.

Når du specificerer en koaksialkabelaggregat, hjælper det med at forstå de elektriske og mekaniske parametre for forskellige kabeltyper og hvordan man sammenligner dem. Koaxiale kabler til RF / mikrobølgeovn kan grupperes i tre kategorier: halvstive og konformerbare (eller håndformelige) kabler, fleksible kabler og bølgekabler. Hver er konstrueret forskelligt med forskellige mekaniske egenskaber og forskellige niveauer af elektrisk ydeevne.

Halvstive kabler, såkaldte fordi de tilbyder mere fleksibilitet end stive kabler, er kendt for deres fremragende elektriske ydeevne, men begrænsede formbarhed. På grund af deres manglende fleksibilitet kræver de normalt brug af tredimensionelle (3D) ingeniørtegninger for korrekt integration i de fleste elektroniske systemer. Men at vælge en koaksialkabelaggregat indebærer afvekslinger, og til ofring i fleksibilitet giver halvstive kabelsamlinger overlegen elektrisk ydeevne sammenlignet med de to andre koaksialkabeltyper og tilbyder ensartet impedans, lavt indsættelsestab over store frekvensområder og fremragende afskærmningseffektivitet (SE, en parameter, der kendetegner både kabellækage og følsomhed over for elektromagnetiske kilder udenfor).

Halvstive kabler er typisk konstrueret med en solid centrumleder, omgivet af et dielektrisk isolerende materiale, dækket af en fast, rørformet ydre leder (figur 2, en afskåret visning). Centerlederen er normalt sølvbelagt kobber, som er ikke-magnetisk og understøtter ydelse med lavt tab. Den ydre leder er typisk dannet af aluminium eller kobber, der er bare eller belagt med tin. I modsætning til stive kabler er halvstive kabler typisk kendetegnet ved kablets ydre diameter: 0.034, 0.047, 0.086 eller 0.141 inches. Halvstive kabler med lille diameter kan understøtte driftsfrekvenser så høje som 110 GHz, men med maksimal effekthåndteringsevne på et par hundrede watt og typisk meget mindre. Stive kabler har til sammenligning ydre diametre, der spænder fra 0.875 til 8.1875 inches. De tilbyder strømhåndteringsegenskaber for kilowatt ved lavere frekvenser, typisk gennem ca. 800 MHz til applikationer som kommercielle radio- og tv-sendere.

PIG 2

Den solide ydre leder giver fremragende SE-ydelse i halvstive kabler med en vis opofrelse i fleksibilitet. De høje afskærmningsværdier gør det muligt for halvstive kabler at opnå fremragende elektrisk ydeevne selv i miljøer med signaler på højt niveau nær transmissionsantenner. Ved hjælp af forskellige konfigurationer til den udvendige leder har producenter af koaksialkabler forbedret fleksibiliteten af ​​deres kabler, mens de stadig opnår høje SE-niveauer. Den ydre leder- eller fletningslag er designet med flade metalomslag, runde metalomslag, metalstrimler med og uden overtræk og i enkeltlags-, dobbeltlags- og tredobbeltkonfigurationer for at give et bredt udvalg af SE-værdier med lavt indsættelsestab og samtidig opnå en vis grad af fleksibilitet i kablet.

Konformerbare kabler tilbyder en hel del af den elektriske ydelse ved halvstive kabelsamlinger, men med noget mere fleksibilitet for at lette vanskelige installationer og tilslutninger. Konformerbare kabler er ikke designet til gentagen bøjning, men kan bøjes (inden for grænserne af deres minimale bøjningsradius) til en ønsket form og vil beholde den form, når den først er bøjet. For god elektrisk ydeevne er kabler, der kan tilpasses, konstrueret med sølvbelagte kobberledere eller sølvbelagte, kobberdækkede stålledere og et kobber-tin-kompositskærmdesign, der giver høj SE.

Fleksible kabler ofrer nogle af den elektriske ydeevne for halvstive kabler, men deres større fleksibilitet forenkler installation i systemer. I stedet for den faste leder af et semi-stift kabel, anvender et fleksibelt kabel ofte en strandet centerleder. I stedet for det halvstive kabels faste udvendige leder bruger et fleksibelt kabel en polyurethan eller en fluoreret ethylenpropylen (FEP) ydre kappe. Et antal forskellige dielektriske isolatormaterialer kan anvendes i en fleksibel kabelsamling, herunder polyethylen, fast polytetrafluroethylen (PTFE) og polyethylenskum med høj densitet. Skumets luftindhold sænker isolationsmaterialets dielektriske konstant, samtidig med at det reducerer kabeldæmpningen.

For eksempel kan et fleksibelt koaksialkabel bruge en udvendig leder dannet af sølvbelagte kobbertråde flettet over isolatoren eller sølvbelagte kobberstrimler i en kurvvæv eller sølvbelagte kobbertråde sat parallelt med hinanden og i en lang spiral konfiguration. Centerlederen kan være massivt kobber for at minimere kabeltab eller strandet til applikationer, der kan kræve gentagen bøjning af kablet, omend med større tab end kabler med en solid centerleder.

FIG 3

Fletninger til koaksialkabler fås i en række materialer og typer, der hver repræsenterer afvejninger. Et fletninglag, der er dannet af rund tråd, giver god fleksibilitet og har de laveste materialepriser, men kan, som tidligere nævnt, lide ydelsesnedbrydning ved bøjning. Mere sofistikerede fletningsmaterialer repræsenterer øgede materialepriser, men mere ensartet ydelse over tid. For eksempel kan en afskærmning, der er dannet af fladt metalbånd, levere lav kabeldæmpning med høj SE-ydelse, mens den opretholder ensartet elektrisk ydeevne over tid. En spiralformet fladfletning understøtter god fleksibilitet, mens den også muliggør fremragende fasestabilitet med kabelbøjning og høje SE-niveauer. En indpakket eller foldet foliefletning kan også give høj elektrisk ydeevne med god mekanisk styrke, men med et vist tab af fleksibilitet sammenlignet med andre fletningskonfigurationer.

Antallet af fletninger vil påvirke både fleksibilitet og SE. Afhængigt af afskærmningsmaterialet, som kobbertrådfletning, og om det er sølvbelagt, kan et koaksialkabel med et enkelt fletningslag levere SE på 40 dB eller højere med meget stor fleksibilitet. Med hvert tilføjet fletningslag aftager kablets fleksibilitet, når SE øges. Et dobbelt fletningslag dannet af to fletninger med rund tråd kan typisk levere bedre end 60 dB afskærmning. Men hvis en folieafskærmning eller vævet flad fletning bruges til et af disse fletningslag, kan SE øges til 90 dB. Dobbelt-afskærmede kabler, der bruger et folieskærm under et tinfyldt kompositlag, kan opnå bedre end 100 dB SE, mens de stadig opnår rimelig fleksibilitet. Høje SE-værdier er mulige med tredobbelt afskærmede kabler, der kombinerer rund ledning og vævede flade fletningslag, skønt med en vis opoffring i fleksibilitet (Figur 4)

Koaksiale kabelsamlinger defineres ikke kun af kabeltypen, men af ​​koaksiale stik på begge ender af enheden. For at få det bedste anvendelsesmatch kan de forskellige kabeltyper sammenlignes ved hjælp af standardelektriske og mekaniske parametre, men sådanne sammenligninger skal altid sammenligne lignende kabellængder med lignende koaksiale stik i begge ender af kabelsamlingerne, der sammenlignes.

FIG 4

Med hensyn til amplitude- og fasekarakteristika skal en koaksialkabelaggregat være elektrisk usynlig i et system, hvilket tilvejebringer en signalsti mellem to punkter i systemet med minimale effekter på de overførte signaler. I den virkelige verden kan kabelsamlinger dog ændre de signaler, de bærer, selvom et korrekt valg af kabelsamling kan hjælpe med at minimere disse effekter. Kabelsamlinger er typisk kendetegnet ved et antal forskellige elektriske og mekaniske parametre (figur 5): afskæringsfrekvenser, dæmpning eller indsættelsestab (i dB / ft eller dB / m), returtab eller spændingsbølgeforhold (VSWR), kapacitans (pF / ft.), forplantningshastighed (VP, i%), strømhåndteringsevne (i W) og jævn vægt (lbs / ft. eller lbs / m). Disse forskellige parametre kan give nyttige målestokke til sammenligning af kabelsamlinger fra forskellige leverandører.

Hvis du gerne vil bygge en radiostation, skal du booste din FM-radiosender eller have brug for andre FM-udstyr, er du velkommen til at kontakte os: [e-mail beskyttet].

Læg en besked 

Message List