Velge riktig RF-kabelmontering

Coaxial kabel samlinger er nesten overalt elektroniske systemer finnes. Og de har en enkel jobb: å tjene som en signalsti for å overføre signaler fra ett sted til et annet. Men de må gjøre den jobben uten å mislykkes og med liten eller ingen endring i signalene, enten det er høyfrekvente analoge signaler eller høyhastighets digitale signaler. Fordi koaksialkabelaggregater er så viktige for et så bredt spekter av systemer, fra robuste bakkebaserte elektroniske systemer til kretsløpende satellitter i verdensrommet, bør valgprosessen for disse kablene ikke behandles lett. Å velge riktig koaksialkabelmontering er ikke en triviell oppgave, men det er en som kan gjøres noe enklere ved bedre å vite hva du skal se etter i en høyfrekvent eller høyhastighets koaksialkabelmontasje.

Koaksialkabler gir middel til transversalelektromagnetisk (TEM) overføringsmodus. Navnet koaksial kommer fra konstruksjonen deres, som typisk består av en indre kobber rundtråd indre leder, solid eller strandet, omgitt av en rørformet dielektrisk isolator, som er omgitt av en rørformet ytre leder eller skjold, som igjen er omgitt av en eller annen form av beskyttende ytre lag, vanligvis et plastlag. Koaksialkabelen er hjernen til den britiske matematikeren Oliver Heaviside, som patenterte konseptet på slutten av 19th Century. Han hadde studert hudeffekter i telegrafoverføringslinjer, og konstaterte at å pakke en form for isolator rundt transmisjonslinjen ville forbedre ytelsen. Den første kommersielle bruken av en koaksialkabel i USA var en XNILX kilometer lang løp av koaksialkabel mellom to byer i Minnesota, fra Stevens Point til Minneapolis, nominelt for telefonlinjer.

For effektiv bruk med høyfrekvente analoge signaler eller høyhastighets digitale signaler, må dimensjonene til de forskjellige delene av en koaksialkabel kontrolleres nøyaktig for å oppnå konstant lederavstand. Den koaksiale konstruksjonen (figur 1, utskåret utsikt over koaksjekabelen) begrenser de elektriske og magnetiske feltene til ledede signaler i den dielektriske isolatoren mens de forhindrer at elektriske og magnetiske felt utenfor det ytre skjoldlaget hindrer ledede signaler. En koaksialkabel blir en samling når den avsluttes i en kundes valg av koaksiale kontakter. Koaksialkabelaggregater brukes ofte i kabel-TV-installasjoner (CATV), for høyfrekvente RF / mikrobølgeforbindelser, i presisjonstest- og måleutstyr og -systemer, og for å overføre høye hastighets digitale signaler i datanettverk.

Fig. 1

Koaksialkabelaggregater for høyfrekvente analoge eller høyhastighets digitale applikasjoner har typisk karakteristiske impedanser av enten 50 eller 75 Ω, og disse impedansene er ikke tilfeldig. De to verdiene spores tilbake til banebrytende arbeid utført på Bell Laboratories i 1929. De tidlige eksperimentene søkte optimale karakteristiske impedanser for å overføre høye effektnivåer samt for å oppnå minimalt signaltap. Ideelt sett vil den samme karakteristiske kabelimpedansen støtte begge forhold, men det er ikke tilfelle. En karakteristisk impedans av 30 Ω ble funnet å være optimal for overføring av signaler ved høye effektnivåer, mens 77 Ω ble funnet å være velegnet til å minimere tapet av høyfrekvente høyhastighetssignaler. Bell-forskerne fant også at 60 Ω var den beste karakteristiske impedansen for høyspenningssignaler. 50 Ω-impedansen ble valgt som et praktisk kompromiss mellom krafthåndteringsevnen ved 30 Ω og den minimale dempningen ved 77 Ω, mens 75 Ω ble valgt som en god match for en midtmatet dipolantenne i ledig plass til bruk i radio systemer.

Når du spesifiserer en koaksialkabelaggregat, hjelper det å forstå de elektriske og mekaniske parametrene til forskjellige kabeltyper og hvordan man sammenligner dem. Koaksialkabler for RF / mikrobølgeovn kan grupperes i tre kategorier: halvstive og formbare (eller håndformbare) kabler, fleksible kabler og bølgekabler. Hver er konstruert på en annen måte, med forskjellige mekaniske egenskaper og forskjellige nivåer av elektrisk ytelse.

Halvstive kabler, såkalte fordi de tilbyr mer fleksibilitet enn stive kabler, er kjent for sin utmerkede elektriske ytelse, men begrensede formbarhet. På grunn av deres manglende fleksibilitet krever de vanligvis bruk av tredimensjonale (3D) ingeniørtegninger for riktig integrering i de fleste elektroniske systemer. Men å velge en koaksialkabelaggregat innebærer avveininger, og for ofring i fleksibilitet gir halvstive kabelsamlinger overlegen elektrisk ytelse sammenlignet med de to andre koaksialkabeltypene, og gir jevn impedans, lite innsatsstap over store frekvensområder, og utmerket skjermingseffektivitet (SE, en parameter som kjennetegner både kabellekkasje og mottakelighet for elektromagnetiske kilder utenfor).

Halvstive kabler er typisk konstruert med en solid senterleder omgitt av et dielektrisk isolasjonsmateriale, dekket av en solid, rørformet ytre leder (figur 2, et utsnitt). Senterlederen er vanligvis sølvbelagt kobber, som er ikke-magnetisk og støtter ytelse med lite tap. Den ytre lederen er typisk dannet av aluminium eller kobber, som er bar eller belagt med tinn. I motsetning til stive kabler er halvstive kabler typisk preget av kabelens ytre diameter: 0.034, 0.047, 0.086 eller 0.141 inches. Halvstive kabler med liten diameter kan støtte driftsfrekvenser så høye som 110 GHz, men med maksimal effektbehandlingsfunksjon på noen hundre watt og vanligvis mye mindre. Stive kabler har til sammenligning ytre diametre fra 0.875 til 8.1875 tommer. De tilbyr krafthåndteringsmuligheter for kilowatt ved lavere frekvenser, vanligvis gjennom 800 MHz for applikasjoner som kommersielle radio- og tv-sendere.

PIG 2

Den solide ytre lederen gir utmerket SE-ytelse i semi-stive kabler, med noe offer i fleksibilitet. De høye skjermingsverdiene gjør det mulig for halvstive kabler å oppnå utmerket elektrisk ytelse selv i miljøer med høyt nivå signaler, nær sendeantenner. Ved å bruke forskjellige konfigurasjoner for den ytre lederen, har produsenter av koaksialkabler forbedret fleksibiliteten til kablene sine, samtidig som de oppnår høye SE-nivåer. De ytre leder- eller flettelagene er designet med flate metallomslag, runde metallomslag, metallstrimler med og uten belegg, og i enkeltlags-, dobbeltlags- og trippellagskonfigurasjoner for å gi et bredt utvalg av SE-verdier med lite innsettingstap, samtidig som du oppnår et visst mål for fleksibilitet i kabelen.

Konformerbare kabler tilbyr mye av den elektriske ytelsen til halvstive kabelsammenstillinger, men med noe mer fleksibilitet for å lette vanskelige installasjoner og tilkoblinger. Konformerbare kabler er ikke designet for gjentatt bøyning, men kan bøyes (innenfor rammene av deres minste bøyradius) til en ønsket form og vil beholde den formen når den er bøyd. For god elektrisk ytelse er konformbare kabler konstruert med sølvbelagte kobberledere eller sølvbelagte, kobberbelagte stålledere og en kobber-tinn-kompositt skjolddesign som gir høy SE.

Fleksible kabler ofrer noe av den elektriske ytelsen til halvstive kabler, men deres større fleksibilitet forenkler installasjoner i systemer. I stedet for den faste lederen til en halvstiv kabel, benytter en fleksibel kabel ofte en strandet senterleder. I stedet for den halvstive kablets solide ytre leder, bruker en fleksibel kabel en polyuretan eller fluorert etylenpropylen (FEP) ytterjakke. Et antall forskjellige dielektriske isolatormaterialer kan brukes i en fleksibel kabelsammenstilling, inkludert polyetylen, fast polytetrafluroetylen (PTFE) og polyetylenskum med høy tetthet. Skumets luftinnhold senker isolasjonsmaterialets dielektriske konstant, samtidig som det reduserer kabeldempningen.

For eksempel kan en fleksibel koaksialkabel bruke en ytre leder dannet av sølvbelagte kobbertråder flettet over isolatoren, eller sølvbelagte kobberstrimler i en kurvvev eller sølvbelagte kobbertråder satt parallelt med hverandre og i en lang spiral konfigurasjon. Senterlederen kan være solid kobber for å minimere kabeltap, eller strandet, for applikasjoner som kan kreve gjentatt bøyning av kabelen, om enn med større tap enn kabler med en solid senterleder.

Fig. 3

Fletter for koaksialkabler er tilgjengelige i en rekke materialer og typer, som hver representerer avveininger. Et flettelag dannet av rund tråd gir god fleksibilitet og har de laveste materialkostnadene, men kan, som nevnt tidligere, lide ytelsesnedbrytning med bøyning. Mer sofistikerte flettematerialer representerer økte materialkostnader, men mer jevn ytelse over tid. For eksempel kan et skjold dannet av flatt metallbånd levere lav kabeldemping med høy SE-ytelse, samtidig som den holder jevn elektrisk ytelse over tid. En helisk flat fletning støtter god fleksibilitet, samtidig som den muliggjør utmerket fasestabilitet med kabelfleksjon og høye SE-nivåer. En innpakket eller brettet folieflette kan også gi høy elektrisk ytelse, med god mekanisk styrke, men med noe tap av fleksibilitet sammenlignet med andre flettekonfigurasjoner.

Antall fletter vil påvirke både fleksibilitet og SE. Avhengig av skjermmaterialet, som kobbertrådfletning, og om det er sølvbelagt, kan en koaksialkabel med et enkelt flettelag levere SE på 40 dB eller høyere med meget høy fleksibilitet. Med hvert lagt flettelag, reduseres kabelens fleksibilitet når SE øker. Et dobbelt flettelag dannet av to flettede fletter med rund tråd kan typisk gi bedre enn 60 dB-skjerming. Men hvis en folieavskjerming eller vevd flett flette brukes for et av disse flettelagene, kan SE økes til 90 dB. Dobbeltskjermede kabler ved bruk av folieskjerm under et tinnfylt komposittlag kan oppnå bedre enn 100 dB SE, samtidig som de oppnår rimelig fleksibilitet. Høye SE-verdier er mulige med tredobbelt skjermede kabler som kombinerer rund ledning og vevde flate flettelag, selv om det er noe ofre i fleksibilitet (figur 4).

Koaksialkabelaggregater defineres ikke bare av kabeltypen, men av koaksialkontaktene på hver ende av enheten. For å oppnå best mulig bruksområde, kan de forskjellige kabeltypene sammenlignes ved hjelp av standard elektriske og mekaniske parametere, men slike sammenligninger bør alltid sammenligne lignende kabellengder med lignende koaksiale kontakter i begge ender av kabelenhetene som sammenlignes.

Fig. 4

Når det gjelder amplitude- og faseegenskaper, bør en koaksialkabelaggregat være elektrisk usynlig i et system, og gi en signalbane mellom to punkter i systemet med minimale effekter på de overførte signalene. I den virkelige verden kan imidlertid kabelsamlinger gjøre endringer i signalene de fører, selv om et riktig valg av kabelmontering kan bidra til å minimere disse effektene. Kabelsammenstillinger er typisk preget av en rekke forskjellige elektriske og mekaniske parametere (figur 5): avskjæringsfrekvenser, demping eller innsettingstap (i dB / ft eller dB / m), returtap eller spenningens stående bølgeforhold (VSWR), kapasitans (pF / ft.), forplantningshastighet (VP, i%), krafthåndteringsevne (i W) og jevn vekt (lbs / ft. eller lbs / m). Disse forskjellige parametrene kan gi nyttige målestokker for sammenligning av kabelmonteringer fra forskjellige leverandører.

Hvis du ønsker å bygge en radiostasjon, kan du øke FM-radiosenderen eller trenger andre FM-utstyr, Ta gjerne kontakt med oss: [e-postbeskyttet].

Legg igjen en beskjed 

Meldingsliste