راهنمای انتخاب کابل کواکسیال: نحوه تطبیق امپدانس، تضعیف و کانکتورها

یک تکنسین میدانی یک بار دسته ای از کابل RG-58 را برای نصب ایستگاه پایه جدید سفارش داد، اما در حین راه اندازی متوجه شد که کابل 50 اهم درست است، اما تضعیف آن در 2.4 گیگاهرتز تقریبا 0.8 دسی بل بر متر بود. بودجه پیوند خراب شد. این نوع اشتباه زمانی رایج است که انتخاب کابل کواکسیال فقط بر روی امپدانس و نوع اتصال تمرکز می کند. فرآیند انتخاب واقعی شامل زنجیره ای از مبادلات است: تضعیف در مقابل انعطاف پذیری، پوشش محافظ در مقابل شعاع خمیدگی، نوع دی الکتریک در مقابل هزینه. این راهنما از طریق پارامترهای عملکردی که در واقع مهم هستند، توضیح می‌دهد، تفاوت‌های بین خانواده‌های کابلی رایج را توضیح می‌دهد و نشان می‌دهد که چگونه کانکتور SMA یا یک رابط نوع N باید با کابلی که انتخاب می‌کنید مطابقت داشته باشد، نه فقط با درگاه تجهیزات.

تامین کننده کانکتور کواکسیال SMA RF سفارشی، شرکت Ningbo Hanson Communication Technology Co., Ltd. یک تامین کننده حرفه ای اتصال دهنده های کواکسیال SMA RF چین و شرکت اتصال دهنده SMA است. مشاهده محصول →

با ساخت و ساز اصلی شروع کنید: آنچه در واقع انتخاب می کنید

یک کابل کواکسیال دارای چهار لایه متحدالمرکز است: یک هادی داخلی، یک عایق دی الکتریک، یک سپر و یک ژاکت بیرونی. هر لایه به طور متفاوتی بر عملکرد الکتریکی تأثیر می گذارد. هادی داخلی می تواند مس جامد، فولاد با روکش مس یا مس رشته ای باشد. هادی های جامد مقاومت DC کمتر و پایداری فاز بهتر را ارائه می دهند. هادی‌های رشته‌ای انعطاف‌پذیری را فراهم می‌کنند، اما کاهش درج را اضافه می‌کنند. دی الکتریک باید پلی اتیلن جامد (PE)، فوم PE یا پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) باشد. دی الکتریک های فوم هوا را به دام می اندازند، ثابت دی الکتریک و تضعیف را کاهش می دهند، که آنها را به عنوان پیش فرض برای کابل های کم تلفات تبدیل می کند. PTFE دماهای بالاتری را تحمل می کند اما هزینه بیشتری دارد و نسبت به فوم PE کمی تلفات بیشتری دارد. سپر می تواند یک نوار بافته، دو بافته یا ترکیب فویل و بافته باشد. اثربخشی محافظ بر حسب دسی بل ایزوله از تداخل خارجی اندازه گیری می شود و یک کابل دو محافظ معمولاً 10 تا 20 دسی بل غربالگری بهتری نسبت به معادل یک بافته ارائه می دهد.

امپدانس: تصمیم 50 اهم در مقابل 75 اهم

امپدانس اولین فیلتر در انتخاب کابل است. استاندارد صنعت RF 50 اهم برای فرستنده ها، گیرنده ها، آنتن ها و ابزارهای تست است. این نشان دهنده سازش بین حداقل تضعیف و مدیریت حداکثر توان است. سیستم های ویدئویی و پخش از 75 اهم استفاده می کنند زیرا این امپدانس در فرکانس های بالا تضعیف کمتری ایجاد می کند که قطر بیرونی دی الکتریک ثابت است. اکثر راهنماهای انتخاب این را به «50 برای RF، 75 برای ویدیو» ساده می‌کنند، اما یک تفاوت مهم وجود دارد. اگر از کابل 75 اهم در سیستم 50 اهم استفاده می کنید، نسبت موج ایستاده ولتاژ تقریباً به 1.5: 1 افزایش می یابد و باعث می شود حدود 4 درصد از توان منعکس شود. برای ورودی های گیرنده حساس، بازتاب آن می تواند قابل قبول باشد. برای خروجی فرستنده می تواند مرحله تقویت کننده نهایی را بیش از حد گرم کند. در صورت شک، امپدانس کابل را با امپدانس سیستم مطابقت دهید و از آداپتورهای تطبیق امپدانس خودداری کنید، مگر اینکه عدم تطابق عمدی و محاسبه شده باشد.

محدوده فرکانس و نقش تلفات دی الکتریک

هر کابل کواکسیال دارای سقف فرکانس قابل استفاده است. در بالای آن سقف، دی الکتریک دچار تلفات می شود و کابل بیشتر شبیه یک موجبر عمل می کند تا یک خط انتقال. کابل های نیمه سخت با PTFE جامد و هادی بیرونی جامد می توانند در قطرهای کوچک به 40 گیگاهرتز یا بالاتر برسند. کابل های انعطاف پذیر با سپرهای بافته شده و دی الکتریک های پلی اتیلن فوم معمولاً زیر 6 گیگاهرتز باقی می مانند مگر اینکه از مواد تخصصی کم تلفات استفاده کنند. ثابت دی الکتریک ضریب سرعت را تعیین می کند: پلی اتیلن جامد ضریب سرعتی در حدود 0.66، PE فوم حدود 0.80 تا 0.88، و طرح های فضایی تا 0.96 را می دهد. ضریب سرعت بالاتر به معنای تاخیرهای الکتریکی کمتر و تلفات کمتر در هر متر در فرکانس یکسان است. برای یک کابل 3 متری با فرکانس 3.5 گیگاهرتز، تفاوت بین دی الکتریک پلی اتیلن فوم و پلی اتیلن جامد می تواند بین 0.4 تا 0.6 دسی بل تلفات باشد که برای تأثیرگذاری بر حاشیه در بودجه پیوند ثابت کافی است.

تضعیف: نحوه خواندن برگه مشخصات

میرایی معمولاً بر حسب دسی بل در هر 100 متر در یک فرکانس مشخص مشخص می شود و منحنی از یک رابطه تقریبی ریشه مربع با فرکانس پیروی می کند. کابلی با تلفات 10 دسی بل در فرکانس 1 گیگاهرتز حدود 22 دسی بل تلفات را در 5 گیگاهرتز نشان می دهد، با فرض ساختار مشابه. این بدان معناست که رقم "متوسط ​​ضرر" بی معنی است مگر اینکه فرکانس مشخص شود. یک راه سریع برای مقایسه کابل ها این است که بسته به باند هدف خود، به میرایی در هر 100 متر در 2.4 گیگاهرتز یا 5 گیگاهرتز نگاه کنید. به عنوان مثال، RG-58 حدود 25 دسی بل در هر 100 متر در 2.4 گیگاهرتز، LMR-400 حدود 4 دسی بل در هر 100 متر در 2.4 گیگاهرتز، و یک کابل موجدار 1/2 اینچی حدود 2 دسی بل را نشان می دهد. مبادله ضخامت و شعاع خمش است: کابل با تلفات کمتر از نظر فیزیکی بزرگتر است و نمی توان آن را محکم خم کرد. هنگامی که برای اجرای کابل برنامه ریزی می کنید، کل تلفات را با اضافه کردن تضعیف در متر ضرب در طول، به اضافه تلفات اتصال محاسبه کنید. هر جفت کانکتور به طور متوسط ​​بین 0.1 تا 0.3 دسی بل تلفات اضافه می کند، بنابراین یک اجرا با چهار جفت کانکتور قبل از شمارش خود کابل، 0.8 تا 1.2 دسی بل را از دست می دهد.

انواع کابل کواکسیال رایج: کدام یک برای دویدن شما مناسب است؟

سیستم تعیین RG قدیمی‌تر از آن چیزی است که اکثر مهندسان تصور می‌کنند، و سازگاری بین تولیدکنندگان را تضمین نمی‌کند. همانطور که گفته شد، انواع RG رایج برای اندازه و انتظارات عملکرد به صورت خلاصه مفید باقی می مانند.

مجموعه های نیمه سفت و فوق العاده کم تلفات

کابل های نیمه سخت از یک هادی خارجی مسی جامد و دی الکتریک PTFE جامد استفاده می کنند. هنگامی که به شکل خم می شوند، حرکت نمی کنند، که آنها را برای کاربردهای فاز بحرانی مانند شبکه های تغذیه رادار نظامی ایده آل می کند. معاوضه این است که خم شدن به ابزار خاصی نیاز دارد و کابل را نمی توان چندین بار دوباره خم کرد. برای برنامه‌هایی که هم به تلفات کم و هم به انعطاف‌پذیری میدان نیاز دارند، اکنون تولیدکنندگان پیشنهاد می‌دهند مجموعه کابل های انعطاف پذیر با تلفات فوق العاده کم که از یک هادی خارجی موجدار یا بافته با دی الکتریک PTFE با چگالی کم استفاده می کنند. این کابل‌ها به اعداد تلفات تقریباً نیمه صلب دست می‌یابند در حالی که از خمش‌های مکرر در رابط اتصال نجات می‌یابند.

تامین کننده مونتاژ کابل انعطاف پذیر فوق کم تلفات سفارشی، شرکت Ningbo Hanson Communication Technology Co., Ltd تامین کننده و شرکت مونتاژ کابل انعطاف پذیر فوق العاده کم تلفات چین است که راه حل های سفارشی را ارائه می دهد ... مشاهده محصول →

محافظ: اثر مرتبه دوم که در محیط های متراکم مرتبه اول می شود

اثربخشی محافظ به عنوان یک عدد تک فرکانس در اکثر دیتاشیت ها بیان نشده است. روش استاندارد آزمایش امپدانس انتقال در یک محدوده فرکانس است. یک سپر بافته خوب دارای امپدانس انتقال 1 تا 5 میلی اهم بر متر زیر 100 مگاهرتز است که در فرکانس 1 گیگاهرتز به 50 تا 200 میلی اهم بر متر می رسد. یک ترکیب فویل و بافته می تواند امپدانس انتقال زیر 5 میلی اهم بر متر تا چندین گیگاهرتز را نگه دارد. در داخل یک اتاق رادیویی شلوغ، که در آن چندین فرستنده با خروجی ده ها وات کار می کنند، یک کابل با محافظ ضعیف به عنوان یک آنتن ناخواسته عمل می کند. نتیجه حساسیت زدایی گیرنده ها، محصولات درون مدولاسیون و وزوز صوتی در مدارهای فرکانس پایین است. قانون کلی محافظ: اگر کابل در خارج از منزل، موازی با کابل های دیگر یا در فاصله 1 متری رادیوهای پرقدرت اجرا می شود، یک نوع محافظ دوگانه انتخاب کنید و درصد پوشش محافظ را بررسی کنید (سپرهای بافته شده در کابل های با کیفیت خوب 90 تا 97 درصد هستند).

کانکتورها: نقطه ای که یک کابل برنده یا گم می شود

یک کابل فقط به اندازه اتصال دهنده های آن خوب است. یک کانکتور نوع N تا 11 گیگاهرتز (بعضی از نسخه های دقیق تا 18 گیگاهرتز) را مدیریت می کند و در هنگام گیره یا فشرده شدن به کابل، مقاومت در برابر آب و هوا را ارائه می دهد. کانکتورهای SMA از نظر فیزیکی کوچکتر هستند و تا 18 گیگاهرتز (یا در برخی از انواع 27 گیگاهرتز) کار می کنند، اما به تراز دقیق پین مرکزی و آچار گشتاور در 0.56 نیوتن متر نیاز دارند. سفت کردن بیش از حد با دست می تواند دی الکتریک را شکسته و باعث ایجاد شورت متناوب شود. هنگامی که یک کانکتور را انتخاب می کنید، در نظر بگیرید که در محل اتصال کابل به کانکتور چه اتفاقی می افتد:

تامین کننده کانکتور کواکسیال RF نوع N سفارشی، شرکت Ningbo Hanson Communication Technology Co., Ltd. یک شرکت و تامین کننده کانکتور کواکسیال RF سفارشی از نوع N سفارشی چین و شرکتی است که ما... مشاهده محصول →

• کانکتورهای چین دار: سریع، قابل تکرار، و نیاز به یک ابزار چین دار مدرج برای قطر کابل خاص دارد.
• اتصال دهنده های گیره: ژاکت کابل را با یک حلقه فشرده نگه دارید، تغییرات جزئی قطر را تحمل کنید.
• اتصالات نوع لحیم کاری: بهترین تماس الکتریکی را ایجاد می کنند، اما به کندی جمع می شوند و خطر داغ شدن بیش از حد دی الکتریک را دارند.

اگر مجموعه‌های کابل از پیش ساخته شده را سفارش می‌دهید، روش اتصال به عهده سازنده است، اما برگه مشخصات باید نوع کابل، گشتاور اتصال و VSWR آزمایش‌شده را در محدوده فرکانس کاری ذکر کند. VSWR بالاتر از 1.5:1 برای یک کانکتور کوچک مانند SMA یک پرچم قرمز در طراحی مدرن RF است. اکثر مجموعه های دقیق VSWR را کمتر از 1.3:1 نگه می دارند.

انعطاف پذیری، شعاع خم شدن، و نصب

برگه های داده معمولاً حداقل شعاع خمش را برای نصب یک بار و شعاع بزرگتر را برای خم شدن مکرر ذکر می کنند. تجاوز از حداقل شعاع خمش می تواند باعث ایجاد یک سپر فشرده شده و یک برآمدگی امپدانس موضعی شود که به صورت یک سنبله VSWR در فرکانس های خاص نشان داده می شود. برای نصب دائمی، قانون این است که حداقل 2 تا 3 برابر شعاع خمش ذکر شده به عنوان حاشیه ایمنی باقی بماند. اگر کابل در حین کار باید خم شود، یک کابل رسانا با مرکز رشته انتخاب کنید و عمر انعطاف پذیری را در چرخه بررسی کنید. بسیاری از کابل‌های انعطاف‌پذیر کم‌تلفات، زمانی که شعاع خمش در حد استاندارد باقی می‌ماند، از 1000 تا 5000 چرخه انعطاف‌پذیر دوام می‌آورند. یک کابل نیمه سفت ممکن است پس از چند چرخه ترک بخورد.

باران، دما و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش

کابل های فضای باز به چیزی بیش از یک ژاکت پلاستیکی نیاز دارند. ژاکت بیرونی باید پلی اتیلن تثبیت شده در برابر اشعه ماوراء بنفش یا مواد مشابه مقاوم در برابر آب و هوا باشد. ژاکت‌های PVC ارزان‌تر هستند اما در زیر نور طولانی خورشید ترک می‌خورند و در دمای زیر صفر سفت می‌شوند. هنگامی که کابل از دیوار بیرونی عبور می کند، از یک حلقه چکه استفاده کنید و محل ورودی کابل را با بتونه ضد آب ببندید. در غیر این صورت، آب در امتداد قیطان حرکت می کند و سپر را خورده می کند. همچنین درجه حرارت دی الکتریک را در نظر بگیرید. پلی اتیلن استاندارد تا 40- درجه سانتیگراد قابل استفاده می ماند، اما ژاکت شکننده می شود. کابل های PTFE تا 200 درجه سانتیگراد را تحمل می کنند، به همین دلیل است که در مدارهای انتقال قدرت بالا در نزدیکی اجزای تقویت کننده داغ ظاهر می شوند. برای نصبی که بخش‌های داخلی و خارجی را با هم ترکیب می‌کند، یک کابل با یک ژاکت پلی الفین یا یک ژاکت PE روی یک محافظ فویل و قیطان یک راه میانی امن است.

تجسم داده ها: مقایسه اعداد در یک نگاه

وقتی آن را تجسم می کنید، فیزیک واضح تر می شود. نمودارهای زیر عملکرد معمولی را برای خانواده‌های کابل مورد بحث مقایسه می‌کنند. مقادیر، ارقام معرف برگه های داده منتشر شده هستند، نه جایگزینی برای برگه مشخصات یک تامین کننده خاص.

تطبیق کابل با رابط: یک چک لیست عملی

راهنمای انتخاب کابل بدون اتصال کابل انتخابی به سری کانکتور ناقص خواهد بود. پین های رابط دارای محدوده قطر هادی مرکزی مشخصی هستند و استفاده از کابلی با پین مرکزی نازکتر از آنچه که کانکتور انتظار دارد باعث اتصال لحیم ضعیف یا شل شدن چین می شود. کابلی با هادی مرکزی ضخیم تر از آنچه که کانکتور اجازه می دهد، می تواند بدنه کانکتور را تغییر شکل داده و ناهماهنگی ایجاد کند. جفت های رایج عبارتند از:

نحوه خواندن برچسب کابل کواکسیال

برچسب های کابل در بین تولید کنندگان ناسازگار است. برخی شماره سبک UL را چاپ می کنند، برخی نام RG را چاپ می کنند و برخی نام مدل اختصاصی را چاپ می کنند. اطلاعات مهمی که باید ظاهر شود امپدانس، ظرفیت خازنی بر حسب pF/m، قطر خارجی و محدوده فرکانس است. اگر برچسب کابل فقط "RG-6" و نام تجاری را نشان می دهد، آن را به عنوان یک مشخصات ناقص در نظر بگیرید. ظرفیت یک کابل 50 اهم معمولاً 80 تا 100 pF/m است، در حالی که یک کابل 75 اهم 65 تا 70 pF/m است. اگر ظرفیت خازنی وجود ندارد، آن را اندازه گیری کنید: یک خازن متر در یک نمونه 1 متری امپدانس تقریبی را با استفاده از فرمول Z0 = 1/(c*C) به شما می دهد، که در آن c ضریب سرعت و C ظرفیت بر متر است. این یک روش تأیید میدانی مفید در هنگام برخورد با کابل اضافی بدون علامت است.

خرید جدید در مقابل ادامه با کابل موجود: چه چیزی را بررسی کنیم

اگر در حال تعویض یک کابل خراب در یک سیستم موجود هستید، کابل قدیمی را بکشید و انتهای آن را قبل از سفارش جایگزین بررسی کنید. کابلی که توسط یک گیره له شده باشد، به خارج از شعاع خمش کشیده شده یا در معرض رطوبت قرار گرفته باشد، فقط به این دلیل که کانکتور را مجدداً پر می‌کنید، باز نمی‌گردد. به وضعیت سپر نگاه کنید: اگر قیطان تیره یا سبز است، خوردگی مقاومت آن را افزایش داده است و کابل باید از کار خارج شود. اگر دی الکتریک تغییر رنگ داده باشد، آسیب حرارتی از دست دادن آن را افزایش داده است. در این موارد، استفاده مجدد از همان نوع کابل با طول یکسان معقول است، اما ارتقاء به یک نسخه دو محافظ با قطر کمی بیشتر، اغلب مشکلات تداخل مکرر را بدون تغییر در طرح اتصال حل می‌کند.

هزینه انتخاب اشتباه

کل هزینه نصب شده را در نظر بگیرید، نه فقط قیمت هر متر کابل. یک دویدن 20 متری با استفاده از RG-58 حدود 30 دلار کابل و 10 دلار در کانکتور هزینه دارد. یک دستگاه LMR-400 معادل 90 دلار در کابل و 15 دلار در کانکتور هزینه دارد. اما اگر راند RG-58 دارای 4 دسی بل تلفات اضافی باشد، که سیگنال دریافتی را تا 4 دسی بل کاهش می دهد، ممکن است برای جبران نیاز به تقویت کننده 200 دلاری در انتهای دور داشته باشد. کابل ارزان تر فقط تا زمانی که آمپلی فایر را اضافه نکنید ارزان تر است. همین منطق در مورد محافظ نیز صدق می کند. هزینه کابل دو شیلد 30 تا 50 درصد بیشتر از نوع تک شیلد است، اما در محیطی با فرستنده نزدیک، کابل دو شیلد از مشکلات متناوب جلوگیری می کند که روزها عیب یابی را تلف می کند.

راهنمای انتخاب کابل کواکسیال: فرآیند 5 مرحله ای

1. لیست مورد نیاز سیستم: امپدانس، محدوده فرکانس، حداکثر تلفات درج و محیط عملیاتی.
2. بودجه پیوند را محاسبه کنید: طول کل کابل، تعداد کانکتور و سطوح سیگنال مورد انتظار در هر دو انتها.
3. فهرست کوتاه انواع کابل هایی که با بودجه تلفات و محدودیت های ترخیص فیزیکی مطابقت دارند.
4. نیازهای محافظ را بر اساس نزدیکی به منابع تداخل و قرار گرفتن در معرض فضای باز ارزیابی کنید.
5. سازگاری کانکتور را تأیید کنید و در مورد گزینه‌های پایان‌دهنده کارخانه در مقابل گزینه‌های پایانه‌شده در میدان تصمیم بگیرید.

برای یک رویکرد استاندارد، بسیاری از مهندسان تدارکات مجموعه کوچکی از انواع کابل های تایید شده را نگه می دارند: یکی از نوع RG انعطاف پذیر برای پرش های کوتاه، یکی انعطاف پذیر کم تلفات برای تغذیه آنتن، و دیگری نوع نیمه صلب یا با تلفات فوق العاده کم برای مسیرهای فرکانس بالا یا با قابلیت اطمینان بالا. این موجودی را محدود می کند و اطمینان می دهد که تیم میدانی با روش خاتمه راحت هستند.

سوالات متداول