Výhody koaxiálního kabelu: výhody a nevýhody, výhody a nevýhody

Regulační dokument – GOST 15845-80 „Kabelové výrobky. “ poskytuje termíny související s kabely a uvádí jejich definice.

Elektrický kabel je jeden nebo více vodivých drátů izolovaných od sebe navzájem a od vnějšího kovového ochranného pláště.

Koaxiální pár – dva vodiče oddělené vrstvou izolace a umístěné na společné ose a oddělené vrstvou izolace:

• centrální jádro – podél osy koaxiálního páru;
• plášť instalovaný ve stejné vzdálenosti, tj. ve stejné vzdálenosti kolem centrálního jádra.

Z těchto definic dostáváme: koaxiální kabel je elektrický kabel, jehož vodivé páry jsou koaxiální, tj. umístěné na stejné ose.

To může být nejen jeden koaxiální pár, ale i složitější zařízení z několika takových párů. Například triaxiální kabel se skládá ze tří vodičů, které jsou umístěny na společné ose a prostory mezi nimi jsou vyplněny izolací.

„Rozdělený“ konec triaxiálního kabelu.

Struktura triax kabelu zprava doleva:

• centrální žíla;
• bílý válec – souvislá izolace jádra, např. z polyetylenu;
• první obrazovka je oplet z holých drátů;
• růžová trubice – druhá vrstva izolace – speciální dielektrický materiál, například fluoroplast;
• druhé síto, rovněž vodivý drátěný oplet;
• červený válec – vnější plastová izolace, která chrání kabel před vnějšími vlivy.

Takové kabely se ale často nepoužívají. Většina používaných koaxiálních kabelů je tradičně dvouvodičová – centrální jádro a stínící kovová, pokovená nebo pseudokovová vrstva, která funguje jako stínění. Může být například vyroben ve formě sítě tenkých neizolovaných drátů.

Aby se zabránilo pronikání záření elektromagnetického pole skrz články takové mřížky, musí být menší než 1/2 nebo 1/4 vlnové délky signálu přenášeného kabelem. V tomto případě elektromagnetická energie, například plný televizní signál, nepronikne „otvory“ opletení. A to je záření, které zabírá frekvenční pásmo od hertzů do desítek megahertzů. To znamená, že nedojde k úniku do okolí nebo rušení jiných kabelů nebo elektronických zařízení. A nebude existovat žádné navádění signálů na elektromagnetické pole šířící se mezi centrálním jádrem a obrazovkou. Při provozu slaboproudých elektronických zařízení dochází k rušení při průchodu velkých proudů v napájecích kabelech položených vedle, od jiskřících elektrických zařízení atd.

To znamená, že zvenčí nebude záření z vnějšího rušení vstupovat do mezery mezi koaxiálními elektrodami – centrálním jádrem a obrazovkou.

Uvážíme-li název „koaxiální kabel“ terminologicky, tedy podle struktury slovního výrazu, dostaneme toto: latinské slovo „coaxis“ lze rozdělit na „co“ – společný nebo kombinovaný a „osa“ – axiální nebo koaxiální. Nebo „kombinované na jedné ose“.

Téměř stejný výsledek dostaneme při analýze anglického slova „coaxial“.

Je vidět, že pokud je poslední termín přepsán v azbuce, pak dostaneme název „koaxiální“ nebo koaxiální kabel.

Jaké materiály se používají při výrobě koaxiálních kabelů?

Hlavním a nejkomplexnějším a nejpřesnějším regulačním dokumentem je ruský GOST R 53880-2010 „Koaxiální kabely pro sítě kabelové televize. Všeobecné technické podmínky“.

Definice materiálů používaných pro výrobu koaxiálních kabelů jsou uvedeny v části. 3 tohoto GOST:

1. Porézní izolace, mezinárodní termín – celulární dielektrikum vstřikované plynem: izolace získaná plynovým napěněním dielektrika, například polyethylenu. Je umístěn mezi centrálním jádrem a vnějším stíněním – síťovinou, páskou z kovu nebo metalizovanou páskou.
2. Izolace z porézního filmu – film-porézní – skin-foam-izolace: pevné a porézní filmy jsou kombinovány.
3. Ocelový měděný drát nebo měděný ocelový drát je ocelový drát potažený soustřednou vrstvou čisté mědi.
4. Hliník-měděný drát nebo mědí plátovaný hliníkový drát je čistý hliník, který je soustředně pokryt vrstvou čištěné mědi.
5. Metal-polymerová páska neboli moralizovaná páska je páska vyrobená z polymerové hmoty, která je na jedné nebo obou stranách potažena vrstvou kovu, mědi nebo hliníku.

Koaxiální kabely pro přenos informací: oblasti jejich použití

Radiofrekvenční koaxiální kabely se používají pro různá rádiová zařízení a radiofrekvenční průmyslové instalace. Například koaxiální kabely skupiny RK slouží:

• v rádiových stanicích pro připojení jak přijímacích, tak vysílacích antén k výstupnímu stupni vysílače a/nebo vstupním obvodům přijímače;
• v radarových a radiokomunikačních systémech – spojování antén a spojů samostatné bloky-subsystémy v rámci systému;
• v oblasti výpočetní techniky – pro komunikaci mezi počítači a se vstupními a/nebo výstupními zařízeními atd.
• pro spojování bloků a podsystémů ve složitých radioelektronických systémech – radiokomunikace, radar, radiodetekce atd.;
• pro výrobu jednotlivých dílů a součástí zařízení pracujících při vysokém napětí a frekvencích, například s radarovými magnetrony;
• pro přenos velkoobjemových analogových informací s frekvenčním multiplexováním – analogová telefonie, přenos informací, připojení atd.

Konstrukce koaxiálního kabelu

Koaxiální kabely se liší designem. Nejpoužívanějšími kabely jsou kabely s designem znázorněným na obrázku.

Koaxiální kabel s „rozděleným“, tj. jedním koncem odizolovaným, aby byla ukázána jeho struktura.

Tento design má:

Pozice 1 – centrální jádro nebo vnitřní vodič. Obvykle je jednovodičový. Ale v některých případech, například u kabelů, které vyžadují opakované ohýbání, je centrální jádro vyrobeno vícežilové, zkroucené z několika holých vodičů.

Pozice 2 – průběžná vnitřní izolace, obvykle litý polyetylén nebo fluoroplast, také známý jako teflon apod. PTFE má několik názvů. Pro zvýšení flexibility může být izolace vyrobena „měkká“ – z polyetylenové pěny nebo z expandovaného fluoroplastu – trubice vyrobené z náhodně smíchaných nejjemnějších fluoroplastových vláken. Tento materiál se někdy nazývá „fluoroplastová plsť“ nebo „porézní fluoroplast“.

Pozice 3 – stínění nebo vnější vodič. Může to být kovová trubka, pletivo z holých vodičů, spirálová kovová páska navinutá s překrývajícími se závity, vrstva kovové fólie nebo fólie pokovené hliníkem, například fluoroplastem nebo lavsanem, polyethylenem atd.

Pozice 4 – ochranný plášť. Vyrábí se ve formě průběžné hadice vyrobené z plastu, např. PVC – modifikovaného vysokopevnostního polyvinylchloridu, který je odolný vůči vlivům prostředí, především slunečnímu UV záření.

U koaxiálních kabelů se sníženými ztrátami je centrální vodič ovinut kolem souvislého tenkého jádra z plastu s nízkou dielektrickou ztrátou. Může se jednat o již zmíněný polyethylen, fluoroplast nebo jiný materiál. Zbytek prostoru zabírá vzduch.

Rozteč vinutí takové „izolace“ je malá, ale když se kabel ohne, obrazovka se nedotýká centrálního jádra.

Další možností provedení jsou distanční kroužky nebo disky umístěné na centrálním vodiči. Ale taková zařízení jsou málo užitečná kvůli jejich krátké délce. Například ve vysoce výkonných radarových stanicích pro systémy včasného varování. Nazvat je kabelem by asi nebylo úplně správné, protože se jedná o koaxiální zařízení pro přenos signálů s velmi vysokým výkonem.

Systémy označování koaxiálních kabelů

Systémů označování koaxiálních kabelů není o nic méně než jejich výrobců.

Systémy značení a označení jsou zavedeny za účelem identifikace konkrétních technických parametrů nebo charakteristik kabelu pomocí několika čísel a písmen.

Na území Ruské federace nadále funguje sovětský systém označení.

Jeho základem je skupina státních norem GOST 11326 „Radiofrekvenční kabely“. Hlavním standardem ve skupině je GOST 11326.0-78 „Radiofrekvenční kabely. Všeobecné technické podmínky“.

V dokumentu jsou uvedeny následující typy kabelů:

• RK – vysokofrekvenční koaxiální, například RK-50, RK-75, v označení jsou čísla označující charakteristickou impedanci v Ohmech;
• RD – dvoudrátová radiofrekvence, se společnou nebo samostatnou obrazovkou, nebo bez obrazovky;
• RS – radiofrekvenční dvouvodičové a koaxiální kabely se spirálovými vodiči;
• RF – radiofrekvenční vyzařování – mají ve vnějším stínění otvory pro výstup elektromagnetické energie.

Systém značení stupnice Radio Guide. Druhý název je systém RG.

Jeho alfanumerické označení se skládá z latinských písmen RG – zkratka odvozená z fráze Radio Guid, což v překladu znamená „rádiový průvodce“.

Nejběžnější typy jsou:

• RG-8 nebo „silný Ethernet“
• Řada RG-58 nebo „tenký Ethernet“ (Thinnet), nominální impedance 50 Ohmů.
• Řada RG-58 obsahuje:
• RG-58/U s pevným středovým jádrem;
• RG-58A/U – s vícejádrovým centrálním jádrem;
• RG-58C/U – vojenský model;
• RG-59 – Širokopásmový/kabelový televizní kabel pro televizi, vlnová impedance 75 Ohm – ruský (sovětský) analog RK-75-x-x;
• RG-6 – širokopásmový televizní kabel s nominální impedancí 75 Ohmů, existuje několik druhů podle typu a materiálů;
• RG-11 – kmenový kabel pro vedení s velkými vzdálenostmi, do 600 m, modifikace S1160 se vyznačuje kabelem – nosným prvkem pro přenos vzduchu mezi domy;
• RG-62 s odporem 93 Ohmů;
• RG-11 – „тtlustý“ Ethernet,průměr je 11,7 mm, středový vodič je tlustší než u „tenkého Ethernetu“, kabel má dvě nevýhody – špatně se ohýbá a je drahý, ale díky silnému vodiči lze přenášet data na vzdálenost 500 m rychlostí 10 Mbit/s.

Koaxiální kabely pro zavěšení například mezi budovami. Do jejich vnější izolace zapečetěno byl zaveden podélný pevnostní prvek – vysokopevnostní ocelové lano. Zabraňuje natahování žil, opletení, vnitřní a vnější izolace koaxiálních kabelů.

V této kategorii jsou další typy kabelů.

Klasifikace koaxiálních kabelů

Koaxiální kabely lze klasifikovat podle různých kritérií. Jedna z klasifikací je uvedena v ruské státní normě – GOST R 53880-2010 Koaxiální kabely pro sítě kabelové televize.

Podle tohoto regulačního dokumentu se koaxiální kabely dělí:

1. Podle účelu: pro kmenový nebo podtrubek a rozvod TVKM – televizní koaxiální trunk a TVKA – televizní koaxiální účastník.
2. Podle provedení vodiče vnitřního jádra: jednožilový měděný drát; z ocelo-měděného nebo hliníko-měděného drátu; lankový měděný drát; z hladké svařované nebo bezešvé měděné trubky.
3. Podle provedení izolační vrstvy: pevná; polovzdušný; porézní film; porézní.
4. Podle typu vnějšího stínění vodiče: kovová fólie nebo páska, na kterou je položeno vinutí nebo vinutí drátu; hladká nebo vlnitá kovová trubka.

Příklad označení koaxiálního kabelu s jeho viditelnou strukturou. Konstrukční prvky zleva doprava – středové měděné jednovodičové jádro, jeho průběžná izolace, dvojité stínění – hliníková metalizovaná fólie a opletené pocínované holé vodiče, vnější plášť z plastové směsi nebo PVC, označení konkrétního modelu: výrobce – firma Premier, značka – RG-6U a její odrůda – koaxiální.

Model RG-11 je volitelný kufr pro přenos signálů na velké vzdálenosti – několik set metrů.

Kabel RG-7 je určen pro přenos signálů ze satelitu nebo kabelové televize, jakož i kabelových modemů na vysokých frekvencích se sníženými energetickými ztrátami.

Výhody a nevýhody koaxiálních kabelů

Mezi výhody tohoto typu elektrických kabelů patří:

• široké frekvenční pásmo přenášeného signálu, dosahující 5 000 MHz, tedy 5 GHz, pro nejlepší sériové produkty;
• je možné přenášet desítky a stovky televizních kanálů s šířkou pásma desítky megahertzů a tisíce telefonních kanálů zabírajících pásmo 3,5-4 kHz;
• vysoká rychlost přenosu digitálních informačních signálů – až několik Gbit/s – komunikační kanál obsahuje pakety krátkých obdélníkových impulsů, které vyžadují kanál s šířkou pásma desítek megahertzů;
• přenos z důvodu nízkého útlumu signálu lze provádět bez elektronických opakovačů na vzdálenosti od několika set metrů až po desítky kilometrů;
• vysoce kvalitní a správně instalovaná přenosová média jsou málo náchylná k elektromagnetickému rušení;
• stabilita elektrických charakteristik v čase.

Mezi nevýhody patří:

• galvanické propojení vstupních a výstupních obvodů koaxiální komunikační kanál;
• nízká fyzická flexibilita zařízení se zvýšeným průměrem;
• nepancéřované typy se snadno mechanicky poškodí;
• ve srovnání s vláknovou optikou mají koaxiální užší šířku pásma a nižší přenosovou rychlost digitálních, tedy počítačových informací;
• složitost odpojitelných spojovacích prostředků – konektory je třeba připájet, předem oddělit a odizolovat konce kabelů;
• poměrně vysoká cena, v závislosti na různých podmínkách, ale existují modely s dostupnou cenou.