מהו כבל קואקסיאלי

מהו כבל קואקסיאלי?

כבל קואקסיאלי נקרא לפעמים כבל RF. כבל RF קואקסיאלי הוא המבנה הנפוץ ביותר. מכיוון שהמוליכים הפנימיים והחיצוניים נמצאים במצב קונצנטרי, האנרגיה האלקטרומגנטית מוגבלת להתפשט במדיום בין המוליכים הפנימיים והחיצוניים, ולכן יש לה יתרונות משמעותיים כמו הנחתה נמוכה, ביצועי מיגון גבוהים, רוחב פס וביצועים יציבים. משמש בדרך כלל להעברת אנרגיית תדרי רדיו מ -500 קילוהרץ ל -18 ג'יגה הרץ. לכבל קואקסיאלי שני מוליכים קונצנטריים, והמוליך ושכבת המגן חולקים את אותו ציר הכבל. הכבל הקואקסיאלי הנפוץ ביותר מורכב ממוליך נחושת המבודד על ידי חומר בידוד. מחוץ לחומר הבידוד הפנימי יש שכבה נוספת של מוליך טבעת והמבודד שלו, ואז הכבל כולו מכוסה במעטפת פוליוויניל כלוריד או טפלון. ניתן לחלק כבל קואקסיאלי לכבל בסיס 50Ω ולכבל קואקסיאלי בתדר רדיו כבל פס רחב 75Ω. כבלי רצועת בסיס מחולקים לכבלים קואקסיאליים דקים וכבלים קואקסיאליים עבים. כבל פס הבסיס משמש רק להעברה דיגיטלית וקצב הנתונים יכול להגיע ל -10 מגה לשניות. הכבל הקואקסיאלי בתדר רדיו העכבה האופייני 50Ω משמש בעיקר להעברת אותות בסיס, רוחב הפס של השידור הוא 1-20MHz, ועכב האופייני 75Ω כבל קואקסיאלי בתדר רדיו משמש לעתים קרובות ברשת CATV, אז זה נקרא כבל CATV, והשידור רוחב הפס יכול להגיע ל -1 GHz. רוחב הפס של השידור הוא 750 מגה הרץ.

מבנה כבלים קואקסיאלי וחומרים

המאפיינים החשמליים החשובים ביותר של כבל הם הנחתה נמוכה, עכבה אחידה ואובדן החזר גבוה. עבור כבלים דולפים, הדבר החשוב ביותר הוא אובדן הצימוד הטוב ביותר שלו. תפקידו העיקרי של הכבל הוא העברת אותות. לכן, חשוב מאוד להבטיח שלמבנה הכבל ולחומר יש מאפייני העברה טובים לאורך כל חיי הכבל.

1. מנצח פנימי

נחושת היא החומר העיקרי של המוליך הפנימי ויכולה להיות בצורות הבאות: חוט נחושת מחוסל, צינור נחושת מחוסל, וחוט אלומיניום מצופה נחושת. בדרך כלל, המוליך הפנימי של הכבל הקטן הוא חוט נחושת או חוט אלומיניום מצופה נחושת, ואילו צינור הנחושת משמש לכבל הגדול כדי להפחית את משקל הכבל ואת עלותו. המוליך החיצוני של הכבל הגדול מוטבע כך שניתן להשיג ביצועי כיפוף מספקים.

למוליך הפנימי יש השפעה רבה על העברת האות, מכיוון שההחלשה נגרמת בעיקר מאובדן ההתנגדות של המוליך הפנימי. המוליכות החשמלית, במיוחד מוליכות פני השטח, צריכה להיות גבוהה ככל האפשר. הדרישה הכללית היא 58MS / m (+20 ℃), מכיוון שבתדרים גבוהים, הזרם מועבר רק בשכבה דקה על פני המוליך. תופעה זו נקראת אפקט עור, העובי האפקטיבי של השכבה הנוכחית נקרא עומק העור. טבלה 1 מציגה את ערכי עומק העור של צינורות נחושת וחוטי אלומיניום מצופי נחושת בתדרים ספציפיים כאשר משתמשים בהם כמוליכים פנימיים.

דרישות האיכות של חומר הנחושת המשמש למוליך הפנימי גבוהות מאוד, וחומר הנחושת צריך להיות נקי מזיהומים ובעל משטח נקי, שטוח וחלק. קוטר המוליך הפנימי צריך להיות יציב ובעל סובלנות הדוקה. כל שינוי בקוטר יפחית את אחידות העכבה ואובדן ההחזר, ולכן יש לשלוט במדויק על תהליך הייצור.

2. מוליך חיצוני

למוליך החיצוני שתי פונקציות בסיסיות: הראשונה היא מוליך ההחזרה והשנייה היא המגן. המוליך החיצוני של כבל דולף קובע גם את ביצועי הדליפה שלו. המוליכים החיצוניים של כבלי מזין קואקסיאליים וכבלים גמישים במיוחד מולחמים על ידי צינורות נחושת גלי. המוליכים החיצוניים של כבלים אלה סגורים לחלוטין ואין קרינה מותרת מהכבלים.

המוליך החיצוני מכוסה בדרך כלל לאורך נחושת. על שכבת המוליך החיצונית, ישנם חריצים אורכיים או רוחביים או חורים קטנים.

חריץ של המוליך החיצוני שכיח יותר בכבלים גלי. הוא נוצר על ידי חיתוך וחריץ שווה של סמל הגלים בכיוון הצירי. חלקו של החלק המנותק קטן, ומרווח החריץ קטן בהרבה מאורך הגל האלקטרומגנטי המשודר.

ברור שכבל דולף יכול להיעשות על ידי עיבוד כבל שאינו דולף על פי השיטה הבאה: חותכים את פס הגל המוליך החיצוני של הכבל המקומט המשותף בכבל הלא דולף בזווית של 120 מעלות לקבלת סט מתאים מבני חריצים. צורתו, רוחבו ומבנה החריץ של הכבל דולף קובעים את מדדי הביצוע שלו.

הנחושת המשמשת למוליך החיצוני צריכה להיות גם באיכות טובה, מוליכות גבוהה וללא זיהומים. יש לשלוט בקפדנות על גודל המוליך החיצוני בתחום הסובלנות כדי להבטיח עכבה אופיינית אחידה ואובדן החזר גבוה.

3. מדיום בידוד

מדיום הכבלים הקואקסיאלי בתדר רדיו הוא הרבה יותר מסתם בידוד. ביצועי השידור הסופיים נקבעים בעיקר לאחר בידוד. לכן, בחירת החומר הדיאלקטרי ומבנהו חשובים מאוד. לכל המאפיינים החשובים, כמו הנחתה, עכבה ואובדן החזר, יש הרבה קשר לבידוד. הדרישות החשובות ביותר לבידוד הן:

הקבוע הדיאלקטרי היחסי נמוך, וגורם זווית ההפסד הדיאלקטרי קטן כדי להבטיח הנחתה נמוכה;

מבנה עקבי להבטחת עכבה אחידה ואובדן החזר גדול;

תכונות מכניות יציבות להבטחת חיים ארוכים;

עמיד למים ולחות.

בידוד קצף פיזי גבוה יכול לעמוד בכל הדרישות הנ"ל. באמצעות טכנולוגיית שחול והזרקת גז מתקדמת וחומרים מיוחדים, דרגת הקצפה יכולה להגיע ליותר מ 80%, והביצועים החשמליים מסוג זה קרובים יחסית לזה של כבלים מבודדים באוויר. בשיטת הזרקת הגז מוזרק ישירות חנקן לחומר המדיה שבמכבש. תהליך זה נקרא גם שיטת הקצפה פיזית. בניגוד לשיטת קצף כימית זו, מידת הקצף יכולה להגיע רק לכ- 50%, וההפסד הדיאלקטרי גדול יחסית. המבנה המוקצף המתקבל בשיטת הזרקת הגז הוא עקבי, מה שאומר שעכבתו אחידה ואובדן ההחזר גדול.

לכבל ה- RF שלנו ביצועים חשמליים טובים מאוד בגלל זווית ההפסד הדיאלקטרית הקטנה של חומר הבידוד ומידת הקצפה הגדולה. המאפיינים של המדיום המקציף חשובים יותר בתדרים גבוהים. מבנה הקצף המיוחד הזה הוא שקובע את ביצועי הנחתה נמוכים מאוד של הכבל בתדרים גבוהים.

תהליך החילוץ המשותף הייחודי הרב שכבתי (שכבה דקה פנימית-שכבה-שכבה-שכבה דקה חיצונית) יכול להשיג מבנה קצף אחיד וסגור, בעל מאפיינים של תכונות מכניות יציבות, חוזק גבוה ועמידות לחות טובה. על מנת לגרום לכבל לשמור על ביצועים חשמליים טובים בסביבה לחה, עיצבנו כבל במיוחד: PE ליבת מוצק דק מתווסף למשטח החיצוני של שכבת הבידוד המוקצפת. שכבה דקה חיצונית זו יכולה למנוע ביעילות חדירת לחות ולהגן על הביצועים החשמליים של הכבל מתחילת הייצור. עיצוב זה חשוב במיוחד עבור כבלים דולפים עם חורים במוליך החיצוני. בנוסף, שכבת הבידוד נעטפת היטב על המוליך הפנימי על ידי השכבה הדקה הפנימית, מה שמשפר עוד יותר את היציבות המכנית של הכבל. יתר על כן, השכבה הדקה מכילה מייצבים מיוחדים, שיכולים להבטיח תאימות עם נחושת וחיי השירות לטווח הארוך של הכבלים שלנו. בחירה בחומר שכבה דק פנימי מתאים יכולה להשיג ביצועים מספקים לחלוטין, כגון עמידות בלחות, הצמדות ויציבות.

עיצוב בידוד רב שכבתי זה (שכבה דקה שכבה-קצף שכבה-שכבה דקה חיצונית) יכול להשיג בו זמנית ביצועים חשמליים מצוינים ותכונות מכניות יציבות, ובכך לשפר את חיי השירות לטווח הארוך ואמינות כבלי ה- RF שלנו.

4. נדן

חומר הנדן הנפוץ ביותר עבור כבלים חיצוניים הוא פוליאתילן שחור בצפיפות נמוכה. צפיפותו דומה ל- LDPE, אך חוזקה שווה ערך ל- HDPE. נהפוך הוא, במקרים מסוימים אנו נוטים להשתמש ב- HDPE, אשר יכול לספק תכונות מכניות טובות יותר ועמידות בפני חיכוך, כימיקלים, לחות ותנאים סביבתיים שונים לנדן.

HDPE שחור עמיד בפני UV יכול לעמוד בלחץ אקלימי הנגרם על ידי טמפרטורות גבוהות במיוחד וקרניים אולטרה סגולות חזקות. כאשר מדגישים את בטיחות האש של הכבלים, יש להשתמש בחומרים דלי עשן, נטולי הלוגן ומעכבי בעירה. בכבל דולף, על מנת להפחית את התפשטות האש, ניתן להשתמש בקלטת חסינת אש ומעכבת בעירה בין המוליך החיצוני לנדן כדי לשמור על שכבת הבידוד הנמסה בקלות בכבל.