Koaksiaalikaapeli

Koaksiaalikaapeli ( lat.  co  -yhteisesti ja akseli  -akseli, eli koaksiaalinen ; puhekielellä koaksiaali englannista koaksiaali ) - sähkökaapeli , joka koostuu keskusjohtimesta ja suojasta  , joka sijaitsee koaksiaalisesti ja erotetaan eristemateriaalilla tai ilmavälillä. Käytetään radiotaajuisten sähköisten signaalien lähettämiseen . Se eroaa suojatusta johdosta , jota käytetään siirtämään tasavirta- ja matalataajuisia signaaleja, tasaisemmalla poikkileikkauksella pitkittäisakselin suunnassa (materiaalien poikkileikkauksen muoto, mitat ja sähkömagneettisten parametrien arvot ovat normalisoituja) ja parempien materiaalien käyttö sähköjohtimiin ja eristykseen. Keksi ja patentoi vuonna 1880 brittiläinen fyysikko Oliver Heaviside .

Laite

Koaksiaalikaapeli (katso kuva) koostuu:

Toisin kuin avoimen tyyppisissä siirtolinjoissa (esimerkiksi kaksijohtiminen linja), suojajohtimen läsnäolon vuoksi sähkömagneettisen aallon sähkömagneettisen kentän molemmat komponentit ja aallon kuljettama RF-tehovirta ovat täysin keskittyneet tilaa johtimien välillä (eristekerroksessa) ja älä ylitä kaapelia [1 ] . Tämä koaksiaalikaapelin suunnitteluominaisuus eliminoi sähkömagneettisen aallon tehohäviön, joka johtuu sähkömagneettisten aaltojen säteilystä ympäröivään tilaan, ja päinvastoin, suojaa kaapelia ulkopuolelta tulevien sähkömagneettisten signaalien tunkeutumiselta. Oikeissa kaapeleissa esiintyy lievää säteilyä ulospäin ja herkkyyttä mikrofoneille, jolle on ominaista radiotiiveys.

Luontihistoria

Sovellus

Koaksiaalikaapelin päätarkoitus on suurtaajuisen signaalin siirto tekniikan eri aloilla:

Signaalinsiirron lisäksi kaapelisegmenttejä voidaan käyttää muihin tarkoituksiin:

On olemassa koaksiaalikaapeleita matalataajuisten signaalien lähettämiseen (tässä tapauksessa punos toimii suojana) ja korkeajännitteiselle tasavirralle. Tällaisten kaapeleiden aaltoimpedanssia ei ole standardoitu.

Luokitus

Ajanvarauksella  - kaapelitelevisiojärjestelmiin, viestintäjärjestelmiin, lentoliikenteeseen, avaruustekniikkaan, tietokoneverkkoihin, kodinkoneisiin jne.

Aaltoimpedanssissa (vaikka kaapelin aaltoimpedanssi voi olla mikä tahansa) viisi arvoa ovat standardeja venäläisten standardien mukaan ja kolme kansainvälisten standardien mukaan:

Ennen oli myös tärkeää sovittaa tällainen kaapeli yleisimmän ominaisimpedanssiin antennityyppi - puoliaaltodipoli (73 ohmia). Mutta koska koaksiaalikaapeli on epäsymmetrinen ja puoliaaltodipoli on määritelmänsä mukaan symmetrinen, sovitukseen tarvitaan tasapainotuslaite, muuten kaapelipunos (syöttölaite) alkaa toimia antennina.

Eristeen halkaisija :

Joustavuuden mukaan (vastus useille taivutuksille ja kaapelin mekaaninen taivutusmomentti): jäykkä, puolijäykkä, joustava, erittäin joustava.

Seulontatutkinto:

Merkintä

Neuvostoliiton kaapeleiden nimitykset

GOST 11326.0-78:n mukaan kaapelimerkkien on koostuttava kirjaimista, jotka osoittavat kaapelin tyypin, ja kolmesta numerosta (erotettu yhdysmerkillä).

Ensimmäinen numero tarkoittaa nimellisaaltoimpedanssin arvoa.

Toinen numero tarkoittaa:

Kolmas - kaksi- tai kolminumeroinen numero - tarkoittaa: ensimmäinen numero on kaapelin eristysryhmä ja lämmönkestävyysluokka, ja seuraavat numerot osoittavat kehityksen sarjanumeron. Sopivan lämmönkestävyyden kaapelit on merkitty seuraavalla numeerisella merkinnällä:

C-kirjain lisätään kaapeleiden merkkiin, joilla on parantunut tasaisuus tai parantunut parametrien vakaus, lopussa katkoviivalla.

A-kirjaimen ("tilaaja") läsnäolo nimen lopussa osoittaa kaapelin heikentyneen laadun - osan näytön muodostavien johtimien puuttumisesta.

Esimerkki symbolista radiotaajuiselle koaksiaalikaapelille, jonka nimellinen aaltoimpedanssi on 50 ohmia, jatkuva eristys tavallisella lämmönkestävyydellä, eristeen nimellishalkaisija 4,6 mm ja kehitysnumero 1 "Kaapeli RK 50-4-II GOST ( TU) *".

Neuvostoliiton kaapeleiden vanhat nimitykset

Neuvostoliitto käytti 1950- ja 1960-luvuilla sellaista kaapelimerkintää, jonka nimeämisessä ei ollut merkittäviä komponentteja. Merkintä koostui kirjaimista "RK" ja kehitystyön ehdollisesta numerosta. Esimerkiksi merkintä "RK-50" ei tarkoita 50 ohmin kaapelia, vaan yksinkertaisesti kaapelia, jonka sarjanumero on "50", ja sen impedanssi on 157 ohmia. [kahdeksan]

Kansainväliset nimitykset

Eri maiden merkintäjärjestelmät on perustettu kansainvälisten, kansallisten standardien sekä valmistajien omien standardien mukaan (yleisimpiä merkkisarjoja ovat RG, DG, SAT). [9]

Kategoriat

Kaapelit on jaettu Radio Guide -asteikon mukaan. Yleisimmät kaapeliluokat:

Ohut Ethernet

Se oli yleisin kaapeli paikallisverkkojen rakentamiseen . Noin 6 mm halkaisijaltaan ja huomattavan joustavuuden ansiosta se voidaan asentaa melkein mihin tahansa paikkaan. Kaapelit liitettiin toisiinsa ja tietokoneen verkkokorttiin BNC T -liittimellä . Kaapelit voitiin kytkeä keskenään I-liittimellä BNC (suora liitäntä). Terminaattorit on asennettava segmentin molempiin päihin. Tukee tiedonsiirtoa jopa 10 Mbps etäisyyksille 185 m asti.

Paksu Ethernet

Paksumpi kuin edellinen kaapeli - noin 12 mm halkaisijaltaan, siinä oli paksumpi keskijohdin. Huonosti taivutettu ja siitä aiheutui huomattavia kustannuksia. Lisäksi tietokoneeseen kytkemisessä oli joitain vaikeuksia - käytettiin AUI (Attachment Unit Interface) lähetin-vastaanottimia, jotka liitettiin verkkokorttiin kaapelin läpimenevän haaran avulla, ns. "vampyyrit". Paksumman johtimen ansiosta tiedonsiirto voitiin suorittaa jopa 500 metrin etäisyydeltä 10 Mbps nopeudella. Asennuksen monimutkaisuus ja korkeat kustannukset estivät kuitenkin tämän kaapelin käytön yhtä laajasti kuin RG-58 :aa . Historiallisesti patentoidulla RG-8- kaapelilla oli keltainen väri, ja siksi voit joskus nähdä nimen "Yellow Ethernet" ( englanniksi  Yellow Ethernet ).

Koaksiaalipolun apuelementit

Normalisoidut perusominaisuudet

Ominaisuuksien laskeminen

Koaksiaalikaapelin lineaarikapasitanssin, lineaarisen induktanssin ja aaltoresistanssin määritys tunnettujen geometristen mittojen mukaan suoritetaan seuraavasti.

Ensin sinun on mitattava näytön sisähalkaisija D poistamalla suojavaippa kaapelin päästä ja käärimällä punos (sisäeristeen ulkohalkaisija). Mittaa sitten keskiytimen halkaisija d , kun olet aiemmin poistanut eristyksen. Kolmas kaapeliparametri, joka on tiedettävä aaltoimpedanssin määrittämiseksi, on sisäisen eristemateriaalin dielektrisyysvakio ε .

Lineaarinen kapasitanssi C h ( kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI) tulos ilmaistaan ​​faradeina metriä kohti) lasketaan [10] sylinterimäisen kondensaattorin kapasitanssin kaavalla :

missä ε 0  on sähkövakio .

Lineaarinen induktanssi L h (SI-järjestelmässä tulos ilmaistaan ​​henryinä metriä kohti) lasketaan [10] kaavalla

missä μ 0  on magneettivakio , μ  on eristemateriaalin suhteellinen magneettinen permeabiliteetti , joka on lähellä 1:tä kaikissa käytännössä tärkeissä tapauksissa.

Koaksiaalikaapelin ominaisimpedanssi SI-järjestelmässä [11] :

(likimääräinen yhtäläisyys pätee olettaen, että μ = 1).

Koaksiaalikaapelin ominaisimpedanssi voidaan määrittää myös kuvan mukaisesta nomogrammista. Tätä varten on tarpeen yhdistää suoralla viivalla pisteet asteikolla D / d (näytön sisähalkaisijan ja sisäytimen halkaisijan suhde) ja asteikolla ε (dielektrisyysvakio). kaapelin sisäinen eristys). Piirretyn suoran ja nomogrammin asteikon R leikkauspiste vastaa haluttua aaltoimpedanssia.

Signaalin etenemisnopeus kaapelissa lasketaan kaavalla

missä c  on valon nopeus . Mittattaessa viiveitä reiteillä, suunniteltaessa kaapelin viivelinjoja jne. voi olla hyödyllistä ilmaista kaapelin pituus nanosekunteina, jolle käytetään signaalin käänteistä nopeutta nanosekunteina per metri: 1/ v = ε 3.33 ns/m .

Koaksiaalikaapelin lähettämän sähkön maksimijännite määräytyy eristimen dielektrisen vahvuuden S (voltteina metriä kohti), sisäjohtimen halkaisijan mukaan (koska sylinterimäisen kondensaattorin suurin sähkökentän voimakkuus saavutetaan lähellä sisävuorausta) ja vähemmässä määrin ulkojohtimen halkaisija:

Katso myös

Muistiinpanot

  1. Edellyttäen, että suojajohtimessa ei ole reikiä, eli se on kiinteä ja materiaalilla, josta se on valmistettu, on ääretön sähkönjohtavuus, eli se on ihanteellinen johdin
  2. Thomson, W., [Lord Kelvin]. Leyden-pullon ja sylinterimäisen johtavan vaipan akselilla eristetyn lennätinlangan sähköstaattisesta kapasiteetista Arkistoitu 22. syyskuuta 2014 Wayback Machinessa // Phil. Mag. — IX. - 1885. - s. 531-535.
  3. Paul J. Nahin. Oliver Heaviside: The Life, Work, and Times of an Electrical Genius of the Victorian Age Arkistoitu 27. heinäkuuta 2020 Wayback Machinessa . JHU Press, 2002. - P. xvi.
  4. Wilfried Feldenkirchen. Werner von Siemens - Keksijä ja kansainvälinen yrittäjä. - 1994. - ISBN 0-8142-0658-1 .
  5. http://www.microwaves101.com/encyclopedia/why50ohms.cfm Arkistoitu 14. heinäkuuta 2014 Wayback Machinessa , alempi kuva
  6. Izyumova, Sviridov, 1975, s. 51-52
  7. 1 2 http://www.microwaves101.com/encyclopedia/why50ohms.cfm Arkistoitu 14. heinäkuuta 2014 Wayback Machinessa
  8. Russian Hamradio - Vanhat korkeataajuiset kaapelit . Käyttöpäivä: 19. tammikuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 2. tammikuuta 2009.
  9. HUBER&SUHNER-koaksiaalikaapelin merkintäjärjestelmä . Haettu 22. lokakuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2009.
  10. 1 2 Pozar, David M. Microwave Engineering. Addison-Wesley Publishing Company, 1993. ISBN 0-201-50418-9 .
  11. Elmore, William C.; Heald, Mark A. Aaltojen fysiikka  (määrittelemätön) . - 1969. - ISBN 0-486-64926-1 .

Kirjallisuus

Normatiiviset ja tekniset dokumentaatiot

Linkit