Alegerea ansamblului de cablu RF potrivit

Coaxial cablu ansamblurile sunt aproape oriunde pot fi găsite sisteme electronice. Și au o treabă simplă: să servească drept cale de semnal pentru a transfera semnale dintr-o locație în alta. Însă ei trebuie să facă treaba asta fără a eșua și cu o schimbare mică sau deloc a semnalelor, indiferent dacă sunt semnale analogice de înaltă frecvență sau semnale digitale de mare viteză. Deoarece ansamblurile de cabluri coaxiale sunt atât de vitale pentru o gamă atât de largă de sisteme, de la sisteme electronice rezistente la sol, până la orbitarea sateliților în spațiu, procesul de selecție pentru aceste cabluri nu trebuie tratat ușor. Alegerea ansamblului de cablu coaxial potrivit nu este o sarcină banală, dar este una care poate fi ușor ușor, știind mai bine ce să caute într-un ansamblu de cablu coaxial de înaltă frecvență sau de mare viteză.

Cablurile coaxiale furnizează mijloacele de transmisie transversală-electromagnetice (TEM). Denumirea coaxială provine de la construcția lor, care constă, de obicei, dintr-un conductor interior de sârmă rotundă din cupru, solid sau înfocat, înconjurat de un izolator dielectric tubular, care este înconjurat de un conductor sau un scut tubular exterior, care la rândul său este înconjurat de o formă de strat exterior protector, de obicei un strat de plastic. Cablul coaxial este creierul matematicianului britanic Oliver Heaviside, care a brevetat conceptul la sfârșitul secolului 19th. Studiase efectele pielii în liniile de transmisie ale telegrafelor, determinând că înfășurarea unei forme de izolator în jurul liniei de transmisie îi va îmbunătăți performanța. Prima utilizare comercială a unui cablu coaxial în Statele Unite a fost o rulare de cablu coaxial în lungime de 220 mile între două orașe din Minnesota, de la Stevens Point la Minneapolis, nominal pentru liniile telefonice.

Pentru o utilizare eficientă cu semnale analogice de înaltă frecvență sau semnale digitale de mare viteză, dimensiunile diferitelor părți ale unui cablu coaxial trebuie controlate cu precizie pentru a realiza distanțarea constantă a conductorilor. Construcția coaxială (figura 1, vedere tăiată a cablului coaxial) limitează câmpurile electrice și magnetice ale semnalelor conduse în izolatorul dielectric, prevenind în același timp câmpurile electrice și magnetice din afara stratului de scut exterior să nu intervină cu semnalele conduse. Un cablu coaxial devine un ansamblu atunci când este terminat în alegerea unui client de conectori coaxiali. Ansamblurile de cablu coaxial sunt utilizate în mod obișnuit în instalațiile de televiziune prin cablu (CATV), pentru conexiunile RF / cu microunde de înaltă frecvență, în echipamente și sisteme de testare și măsurare de precizie și pentru transferul de semnale digitale de mare viteză în rețelele de calculatoare.

FIG 1

Ansamblurile de cablu coaxial pentru aplicații digitale de înaltă frecvență analogice sau de mare viteză au de obicei impedanțe caracteristice fie pentru 50, fie pentru 75 Ω, iar aceste impedanțe nu sunt întâmplătoare. Cele două valori se remarcă în lucrările de pionierat efectuate la Laboratoarele Bell din 1929. Aceste experimente timpurii au căutat impedanțe caracteristice optime pentru transferul nivelurilor de putere ridicate, precum și pentru realizarea unei pierderi minime a semnalului. În mod ideal, aceeași impedanță caracteristică a cablului ar susține ambele condiții, dar nu este cazul. S-a constatat că o impedanță caracteristică a 30 Ω este optimă pentru transferul semnalelor la niveluri mari de putere, în timp ce 77 Ω a fost potrivită pentru a reduce la minimum pierderea semnalelor de înaltă frecvență, de mare viteză. Cercetătorii Bell au descoperit, de asemenea, că 60 Ω era cea mai bună impedanță caracteristică pentru semnalele de înaltă tensiune. Impedanța 50 Ω a fost aleasă ca un compromis practic între capacitatea de gestionare a puterii de la 30 Ω și atenuarea minimă la 77 Ω, în timp ce 75 Ω a fost selectată ca o potrivire bună pentru o antenă dipolă alimentată de centru în spațiu liber pentru a fi utilizată în radio sisteme.

Atunci când specificați un ansamblu de cablu coaxial, acesta vă ajută să înțelegeți parametrii electrici și mecanici ai diferitelor tipuri de cablu și cum să-i comparați. Cablurile coaxiale RF / cu microunde pot fi grupate în trei categorii: cabluri semirigide și conformabile (sau formabile manual), cabluri flexibile și cabluri ondulate. Fiecare este construit diferit, cu caracteristici mecanice diferite și niveluri diferite de performanță electrică.

Cablurile semi-rigide, așa-numite pentru că oferă mai multă flexibilitate decât cablurile rigide, sunt cunoscute pentru performanțele electrice excelente, dar formabilitatea limitată. Din cauza lipsei de flexibilitate, acestea necesită, de obicei, utilizarea unor desene tehnice tridimensionale (3D) pentru integrarea corectă în majoritatea sistemelor electronice. Dar alegerea unui ansamblu de cablu coaxial implică compromisuri, iar pentru sacrificarea în flexibilitate, ansamblurile de cabluri semi-rigide asigură performanțe electrice superioare în comparație cu celelalte două tipuri de cablu coaxial și oferă impedanță uniformă, pierdere redusă de inserție pe intervale largi de frecvență și eficiență de ecranare excelentă (SE, un parametru care caracterizează atât scurgerea cablurilor, cât și sensibilitatea la surse electromagnetice exterioare).

Cablurile semirigide sunt construite de obicei cu un conductor central solid înconjurat de un material izolant dielectric, acoperit de un conductor exterior tubular solid (figura 2, vedere tăiată). Conductorul central este de obicei cupru placat cu argint, care este nemagnetic și suportă performanțe cu pierderi reduse. Conductorul exterior este format de obicei din aluminiu sau cupru, care este gol sau placat cu staniu. Spre deosebire de cablurile rigide, cablurile semi-rigide sunt caracterizate de obicei prin diametrul exterior al cablului: 0.034, 0.047, 0.086 sau 0.141 inch. Cablurile semirigide cu diametrul mic pot suporta frecvențe de funcționare de până la 110 GHz, dar cu capacități de manipulare a puterii maxime de câteva sute de wați și de obicei mult mai puține. În comparație, cablurile rigide au diametre exterioare cuprinse între 0.875 și 8.1875 inch. Acestea oferă capacități de gestionare a puterii de kilowati la frecvențe mai mici, de obicei prin aproximativ 800 MHz pentru aplicații precum emițătoare radio și televiziune comerciale.

PIG 2

Conductorul solid solid asigură performanțe excelente de SE în cabluri semirigide, cu un anumit sacrificiu în flexibilitate. Valorile ridicate de ecranare permit cablurilor semi-rigide să obțină performanțe electrice excelente chiar și în medii cu semnale de nivel înalt, în apropierea antenelor de transmisie. Folosind diferite configurații pentru conductorul exterior, producătorii de cabluri coaxiale au îmbunătățit flexibilitatea cablurilor lor, obținând în același timp niveluri ridicate de SE. Straturile de conductor exterioare sau împletituri au fost proiectate cu învelișuri metalice plate, înfășurări rotunde din metal, benzi de metal cu și fără acoperiri, și în configurații cu un singur strat, cu două straturi și cu trei straturi pentru a oferi o gamă largă de valori SE cu pierdere mică de inserție, obținând totodată o anumită măsură de flexibilitate în cablu.

Cablurile conforme oferă o mare parte din performanțele electrice ale ansamblurilor de cabluri semi-rigide, dar cu o oarecare mai multă flexibilitate pentru a ușura instalațiile și conexiunile dificile. Cablurile conforme nu sunt proiectate pentru o flexură repetată, dar pot fi îndoite (în limitele razei lor de curbare minime) la o formă necesară și vor păstra acea formă odată îndoită. Pentru performanțe electrice bune, cablurile conforme sunt construite cu conductoare de cupru placate cu argint sau cu conductoare de oțel acoperite cu cupru și cu un scut de scut din cupru-compozit care asigură SE ridicat.

Cablurile flexibile sacrifică o parte din performanțele electrice ale cablurilor semi-rigide, dar flexibilitatea lor mai mare simplifică instalațiile din sisteme. În locul conductorului solid al unui cablu semi-rigid, un cablu flexibil folosește adesea un conductor de centru blocat. În locul conductorului exterior solid al cablului semi-rigid, un cablu flexibil folosește un sacou exterior din poliuretan sau etilenă propilenă fluorurată (FEP). O serie de materiale izolatoare dielectrice diferite pot fi utilizate într-un ansamblu de cablu flexibil, incluzând polietilenă, politetrafluroetilenă solidă (PTFE) și spumă de polietilenă de înaltă densitate. Conținutul de aer al spumei scade constanta dielectrică a materialului izolator, contribuind totodată la reducerea atenuării cablurilor.

De exemplu, un cablu coaxial flexibil ar putea utiliza un conductor exterior format din fire de cupru placate cu argint împletite peste izolator, sau benzi de cupru placate cu argint într-o țesătură de coș sau fire de cupru placate cu argint setate paralele între ele și într-o spirală lungă configurare. Conductorul central poate fi din cupru solid, pentru a reduce la minimum pierderea cablului sau este blocat, pentru aplicațiile care necesită o îndoire repetată a cablului, deși cu pierderi mai mari decât cablurile cu un conductor central solid.

FIG 3

Împletiturile pentru cabluri coaxiale sunt disponibile într-o gamă de materiale și tipuri, fiecare reprezentând compromisuri. Un strat de împletit format din sârmă rotundă oferă o flexibilitate bună și are cel mai mic cost de material, dar, așa cum s-a menționat mai devreme, poate suferi degradarea performanței cu flexarea. Materialele de împletitură mai sofisticate reprezintă costuri de materiale crescute, dar performanțe mai constante în timp. De exemplu, un scut format din panglică de metal plat poate oferi o atenuare scăzută a cablurilor cu performanțe ridicate de SE, menținând în același timp performanțe electrice constante. O împletitură elicoidă plată acceptă o flexibilitate bună, oferind în același timp o stabilitate excelentă a fazei, cu flexură a cablului și niveluri ridicate de SE. O împletitură de folie învelită sau pliată poate oferi, de asemenea, performanțe electrice ridicate, cu o rezistență mecanică bună, dar cu o oarecare pierdere de flexibilitate în comparație cu alte configurații ale împletiturii.

Numărul împletiturilor va afecta atât flexibilitatea, cât și SE. În funcție de materialul de protecție, precum împletitura de sârmă de cupru și dacă este acoperit cu argint, un cablu coaxial cu un singur strat de împletire poate furniza SE de 40 dB sau mai mare cu o flexibilitate foarte mare. Cu fiecare strat de împletit adăugat, flexibilitatea cablului scade odată cu creșterea SE. Un strat dublu împletit format din două împletituri cu sârmă rotundă poate furniza de obicei mai bine decât ecranarea 60 dB. Dar dacă o folie de protecție sau o împletitură plată este folosită pentru unul dintre aceste straturi de împletitură, SE poate fi crescută până la 90 dB. Cablurile cu ecran dublu, folosind un ecran de folie sub un strat compozit plin de staniu pot obține mai bine decât 100 dB SE, obținând totuși o flexibilitate rezonabilă. Valorile ridicate ale SE sunt posibile cu cabluri cu ecran triplu, care combină sârmă rotundă și straturi de împletituri plate împletite, deși cu un anumit sacrificiu în flexibilitate (figura 4).

Ansamblurile de cablu coaxial sunt definite nu numai de tipul de cablu, ci de conectorii coaxiali de pe ambele capete ale ansamblului. Pentru cea mai bună potrivire a aplicației, diferitele tipuri de cablu pot fi comparate cu ajutorul parametrilor electrici și mecanici standard, dar astfel de comparații ar trebui să compare întotdeauna lungimile de cablu similare cu conectori coaxiali similari la ambele capete ale ansamblurilor de cablu comparate.

FIG 4

În ceea ce privește amplitudinea și caracteristicile fazelor, un ansamblu de cablu coaxial ar trebui să fie invizibil electric în cadrul unui sistem, oferind o cale de semnal între două puncte din sistem, cu efecte minime asupra semnalelor transferate. În lumea reală, însă, ansamblurile de cablu pot aduce modificări semnalelor pe care le transportă, deși o alegere adecvată a ansamblului de cablu poate ajuta la minimizarea acestor efecte. Ansamblurile de cabluri sunt caracterizate de obicei printr-o serie de parametri electrici și mecanici diferiți (Figura 5): frecvențe de întrerupere, atenuare sau pierdere de inserție (în dB / ft. Sau dB / m), pierdere de retur sau raport de undă permanentă (VSWR), capacitate (pF / ft.), viteza de propagare (VP, în%), capacitatea de manipulare a puterii (în W) și chiar greutatea (lbs / ft. sau lbs / m). Acești parametri diferiți pot oferi elemente de șantier utile pentru compararea ansamblurilor de cabluri de la diverși furnizori.

Dacă doriți să construiți un post de radio, creșteți emițătorul de radio FM sau aveți nevoie de altul Echipamente FM, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați: [e-mail protejat].

Lăsaţi un mesaj 

Lista de mesaje