Non c'è quasi persona che non abbia mai visto un cavo coassiale. Come funziona, quali sono i suoi vantaggi, quali sono i suoi campi di applicazione: molti devono ancora capirlo.
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Come funziona il cavo coassiale
Il cavo coassiale è composto da:
- conduttore interno (nucleo centrale);
- dielettrico;
- conduttore esterno (treccia);
- copertura esterna.
Se consideriamo il cavo in sezione, possiamo vedere che entrambi i suoi conduttori si trovano sullo stesso asse. Da qui il nome del cavo: in inglese coassiale - coassiale.
Il conduttore interno di un buon cavo è di rame. Ora i prodotti economici utilizzano alluminio o persino acciaio ramato. Il dielettrico in un cavo di alta qualità è in polietilene e nei cavi ad alta frequenza è fluoroplastico.Nelle opzioni economiche vengono utilizzate varie plastiche espanse.
Il materiale classico per la trecciatura è il rame e la trecciatura di prodotti di qualità viene eseguita con una trama fitta, senza spazi vuoti. Nei cavi di qualità inferiore, le leghe di rame, a volte leghe di acciaio, vengono utilizzate per realizzare il conduttore esterno, viene utilizzata una tessitura rara per ridurre i costi e, in alcuni casi, lamina.
Ambito del cavo coassiale, i suoi pro e contro
L'uso più comune di un cavo coassiale è quello di trasmettere correnti ad alta frequenza (RF, microonde e superiori). In molti casi questo viene fatto comunicazione tra antenna e trasmettitore o tra l'antenna e il ricevitore, nonché nei sistemi di televisione via cavo. Un tale segnale può anche essere trasmesso utilizzando una linea a due fili: è più economico.
In alcuni casi, questo viene fatto, ma una tale linea presenta un grave inconveniente: il campo elettrico al suo interno passa attraverso lo spazio aperto e se un oggetto conduttivo di terze parti vi penetra, ciò causerà distorsione del segnale: attenuazione, riflessione, ecc. . E per un cavo coassiale, il campo elettrico è completamente all'interno, quindi durante la posa non devi preoccuparti che la linea passi da oggetti metallici (o potrebbero trovarsi successivamente in prossimità del cavo) - non influiranno il funzionamento della linea di trasmissione.
Gli svantaggi del cavo coassiale includono il suo costo elevato. Anche uno svantaggio è l'elevata complessità della riparazione di una linea danneggiata.
In precedenza, i cavi coassiali erano ampiamente utilizzati per organizzare le linee di trasmissione dati nelle reti di computer. Oggi, le velocità di trasmissione sono aumentate a livelli che il cavo RF non è in grado di fornire, quindi questa applicazione sta rapidamente scomparendo.
La differenza tra cavo coassiale e cavo armato e cavo schermato
Spesso il cavo coassiale viene confuso con il cavo schermato e persino con il cavo di alimentazione armato. Se esiste una certa somiglianza esterna del design ("involucro flessibile in metallo con isolamento centrale"), il loro scopo e il loro principio di funzionamento sono diversi.
In un cavo coassiale, la treccia funge da secondo conduttore che completa il circuito. Una corrente di carico scorre necessariamente attraverso di esso (a volte anche sul lato interno ed esterno è diverso). La treccia potrebbe avere contatto con il terreno per motivi di sicurezza, potrebbe non averlo - questo non ne pregiudica il funzionamento. Non è inoltre corretto chiamarlo schermo: non ha una funzione di screening globale.
Per un cavo armato, la treccia metallica esterna protegge lo strato isolante e l'anima dalle sollecitazioni meccaniche. Ha un'elevata resistenza ed è sempre collegato a terra secondo i requisiti di sicurezza. In modalità normale, nessuna corrente lo attraversa.
In un filo schermato, la guaina conduttiva esterna è progettata per proteggere il conduttore da interferenze esterne. Se è necessario proteggere dalle interferenze a bassa frequenza (fino a 1 MHz), lo schermo è collegato a terra solo su un lato del filo. Per interferenze superiori a 1 MHz, lo schermo funge da buona antenna, quindi è completamente collegato a terra in diversi punti (il più spesso possibile). In modalità normale, neanche la corrente dovrebbe fluire attraverso lo schermo.
Parametri tecnici del cavo coassiale
Uno dei parametri principali a cui prestare attenzione nella scelta di un cavo è la sua impedenza caratteristica. Sebbene questo parametro sia misurato in ohm, non può essere misurato con un tester convenzionale in modalità ohmmetro e non dipende dalla lunghezza del segmento del cavo.
L'impedenza d'onda di una linea è determinata dal rapporto tra la sua induttanza lineare e la capacità lineare, che, a sua volta, dipende dal rapporto tra i diametri del nucleo centrale e della treccia, nonché dalle proprietà del dielettrico. Pertanto, in assenza di dispositivi, puoi "misurare" la resistenza dell'onda usando un calibro: devi trovare il diametro del nucleo d e della treccia D e sostituire i valori nella formula.
Anche qui:
- Z è la resistenza d'onda desiderata;
- er - permittività dielettrica del dielettrico (per il polietilene, puoi prendere 2,5 e per il materiale espanso - 1,5).
La resistenza del cavo può essere qualsiasi cosa di dimensioni ragionevoli, ma i prodotti sono normalmente prodotti con i seguenti valori:
- 50 ohm;
- 75 ohm;
- 120 Ohm (un'opzione piuttosto rara).
È impossibile dire che un cavo da 75 ohm sia migliore di un cavo da 50 ohm (o viceversa). Ciascuno deve essere applicato al suo posto: l'impedenza caratteristica dell'uscita del trasmettitore Ze, linee di comunicazione (cavi) Z e il carico dovrebbe essere lo stesso Zn, solo in questo caso il trasferimento di energia dalla sorgente al carico avverrà senza perdite e riflessioni.
Esistono alcune limitazioni pratiche alla produzione di cavi ad alta impedenza. I cavi di 200 ohm e oltre devono essere a trefoli molto sottili o con un conduttore esterno di grande diametro (per mantenere un rapporto D/d elevato).Un tale prodotto è più difficile da usare, quindi, per percorsi ad alta resistenza, vengono utilizzate linee a due fili o dispositivi di adattamento.
Un altro importante parametro coassiale è smorzamento. Misurato in dB/m. In generale, più il cavo è spesso (più precisamente, maggiore è il diametro del nucleo centrale), meno il segnale si attenua ad ogni metro di lunghezza. Ma questo parametro è influenzato anche dai materiali di cui è composta la linea di comunicazione. Le perdite ohmiche sono determinate dal materiale del nucleo centrale e della treccia. Le perdite dielettriche contribuiscono. Queste perdite aumentano all'aumentare della frequenza del segnale; per ridurle vengono utilizzati speciali materiali isolanti (PTFE, ecc.). I dielettrici in schiuma utilizzati nei cavi economici contribuiscono a una maggiore attenuazione.
Un'altra caratteristica importante del cavo coassiale è fattore di velocità. Questo parametro è necessario laddove è necessario conoscere la lunghezza del cavo nelle lunghezze d'onda del segnale trasmesso (ad esempio nei trasformatori di resistenza). La lunghezza elettrica e la lunghezza fisica del cavo non corrispondono perché la velocità della luce nel vuoto è maggiore della velocità della luce nel dielettrico del cavo. Per cavo con dielettrico in polietilene Krimprovero=0,66, per fluoroplastico - 0,86. Per prodotti economici con isolante in schiuma: imprevedibile, ma più vicino a 0,9. Nella letteratura tecnica straniera viene utilizzato il valore del coefficiente di decelerazione - Krallentato=1/Krimprovero.
Inoltre, il cavo coassiale ha altre caratteristiche: il raggio di curvatura minimo (dipende principalmente dal diametro esterno), la rigidità dielettrica dell'isolante, ecc. A volte sono anche necessari per selezionare un cavo coassiale.
Marcatura del cavo coassiale
I prodotti domestici avevano la marcatura alfanumerica (la si trova anche adesso). Il cavo era designato dalle lettere RK (cavo a radiofrequenza), seguite da numeri che indicavano:
- resistenza alle onde;
- spessore del cavo in mm;
- Numero di catalogo.
Pertanto, il cavo RK-75-4 indicava prodotti con un'impedenza d'onda di 75 ohm e un diametro di isolamento di 4 mm.
La designazione internazionale inizia anche con due lettere:
- Cavo RF RG;
- DG - cavo per reti digitali;
- SAT, DJ - per reti di trasmissione satellitare (cavo ad alta frequenza).
Poi viene la figura, che ovviamente non porta informazioni tecniche (per decifrarla, dovrai guardare nel passaporto via cavo). Inoltre potrebbero esserci più lettere che indicano proprietà aggiuntive. Un esempio di designazione - RG8U - un cavo RF da 50 Ohm con un diametro ridotto del nucleo centrale e una densità della treccia ridotta.
Avendo compreso le differenze tra cavo coassiale e altri prodotti via cavo e avendo appreso l'influenza dei suoi parametri sulle prestazioni, è possibile utilizzare con successo questo prodotto nelle aree a cui è destinato.
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