Doğru RF Kablo Düzeneğini Seçme

Coaxial kablo montajlar, elektronik sistemlerin bulunabileceği hemen hemen her yerdedir. Ve basit bir işi var: bir konumdan diğerine sinyalleri aktarmak için bir sinyal yolu olarak hizmet etmek. Ancak, bu işi hatasız ve çok az veya hiç değişmeden, yüksek frekanslı analog sinyaller veya yüksek hızlı dijital sinyaller olsunlar. Koaksiyel kablo düzenekleri, çok çeşitli zemin sistemleri için, sağlam toprak tabanlı elektronik sistemlerden uzaydaki yörüngeli uydulara kadar hayati öneme sahip olduklarından, bu kablolar için seçim işlemi hafifçe ele alınmamalıdır. Doğru koaksiyel kablo düzeneğini seçmek önemsiz bir iş değildir, ancak yüksek frekanslı veya yüksek hızlı bir koaksiyel kablo düzeneğinde ne arayacağını daha iyi bilerek biraz daha kolay yapılabilir.

Koaksiyel kablolar, çapraz elektromanyetik (TEM) iletim modu için araçlar sağlar. Koaksiyel adı, tipik olarak, etrafı bir biçimde sarılmış bir boru şeklinde dış iletken veya blendaj ile çevrili, boru şeklinde bir dielektrik yalıtkanla çevrili, katı veya çok telli, çıplak bakır yuvarlak tel iç iletkenden oluşan yapılarından gelir. Koruyucu dış tabaka, genellikle plastik tabaka. Eşeksenli kablo, 19. Yüzyılın sonlarında kavramı patentleyen İngiliz matematikçi Oliver Heaviside'nin beyniydi. Telgraf iletim hatlarında cilt etkileri araştırıyordu, iletim hattının etrafına bir tür yalıtkanın sarılmasının performansını artıracağını belirliyordu. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bir koaksiyel kablonun ilk ticari kullanımı, Minnesota'daki iki kasaba arasında Stevens Point'ten Minneapolis'e kadar telefon hatları için olan 220 mil uzunluğundaki bir koaksiyel kablo çalışmasıydı.

Yüksek frekanslı analog sinyallerle veya yüksek hızlı dijital sinyallerle etkin kullanım için, bir koaksiyel kablonun farklı parçalarının boyutlarının, sabit iletken aralıkları elde etmek için tam olarak kontrol edilmesi gerekir. Koaksiyel yapı (Şekil 1, koaksiyel kablonun kesit görünüşü) dielektrik yalıtkan içinde iletilen sinyallerin elektriksel ve manyetik alanlarını sınırlandırırken, dış kalkan tabakası dışındaki elektriksel ve manyetik alanların iletilen sinyallerle karışmasını önler. Bir koaksiyel kablo, bir müşterinin koaksiyel konektör seçiminde sonlandırıldığında bir montaj haline gelir. Koaksiyel kablo düzenekleri, kablo-televizyon (CATV) tesisatlarında, yüksek frekanslı RF / mikrodalga bağlantılarında, hassas test ve ölçüm cihaz ve sistemlerinde ve yüksek hızlı dijital sinyalleri bilgisayar ağlarına aktarmak için kullanılır.

ŞEKİL 1

Yüksek frekanslı analog veya yüksek hızlı dijital uygulamalar için koaksiyel kablo tertibatları tipik olarak 50 veya 75 character karakteristik empedanslarına sahiptir ve bu empedanslar tesadüfen değildir. İki değer, 1929'teki Bell Laboratuvarlarında gerçekleştirilen öncü çalışmalara dayanıyor. Bu erken deneyler, yüksek güç seviyelerini transfer etmenin yanı sıra minimum sinyal kaybını elde etmek için optimum karakteristik empedanslar aradı. İdeal olarak, aynı karakteristik kablo empedansı her iki koşulu da destekler, ancak durum böyle değildir. Karakteristik bir 30 character empedansının, yüksek güç seviyelerinde sinyal aktarımı için en uygun, 77 Ω ise yüksek frekanslı, yüksek hızlı sinyal kaybını en aza indirmek için uygun olduğu bulundu. Bell araştırmacıları ayrıca 60 Ω'nın yüksek voltaj sinyalleri için en iyi karakteristik empedans olduğunu buldular. 50 pe empedansı, 30 power'deki güç kullanma kabiliyeti ve 77 at'daki minimum zayıflama arasında pratik bir uzlaşma olarak seçildi; sistemleri.

Bir koaksiyel kablo montajı belirlerken, farklı kablo tiplerinin elektriksel ve mekanik parametrelerini ve bunların nasıl karşılaştırılacağını anlamanıza yardımcı olur. RF / mikrodalga koaksiyel kabloları üç kategoride gruplandırılabilir: yarı sert ve uyumlu (veya elle şekillendirilebilir) kablolar, esnek kablolar ve oluklu kablolar. Her biri farklı mekanik özelliklere ve farklı elektrik performans seviyelerine sahip farklı yapılarda üretilmiştir.

Sert kablolara göre daha fazla esneklik sundukları için adlandırılan yarı sert kablolar, mükemmel elektriksel performansları ile sınırlıdırlar. Esneklik eksikliğinden dolayı, çoğu elektronik sisteme doğru entegrasyon için genellikle üç boyutlu (3D) mühendislik çizimlerinin kullanılmasını gerektirir. Ancak bir koaksiyel kablo montajı seçmek, takaslar içerir ve esneklikten ödün vermemek için yarı sert kablo montajları, diğer iki koaksiyel kablo tipine kıyasla üstün elektrik performansı sağlar ve eşit empedans, geniş frekans aralıkları üzerinde düşük ekleme kaybı sunar ve mükemmel ekranlama etkinliği (SE, hem kablo kaçağını hem de dış elektromanyetik kaynaklara duyarlılığı karakterize eden bir parametre).

Yarı rijit kablolar tipik olarak, katı boru şeklindeki bir dış iletkenle kaplı, dielektrik yalıtkan bir malzemeyle çevrili katı bir orta iletken ile yapılır (Şekil 2, kesit görünümü). Merkez iletken genellikle manyetik olmayan ve düşük kayıplı performansı destekleyen gümüş kaplama bakırdır. Dış iletken tipik olarak çıplak veya kalay kaplı alüminyum veya bakırdan oluşur. Sert kabloların aksine, yarı sert kablolar tipik olarak kablo dış çapı ile tanımlanır: 0.034, 0.047, 0.086 veya 0.141 inç. Küçük çaplı yarı bükülmez kablolar, 110 GHz kadar yüksek çalışma frekanslarını destekleyebilir, ancak birkaç yüz watt ve genellikle çok daha az maksimum güç kullanma yeteneklerine sahiptir. Sert kablolar, karşılaştırıldığında, 0.875 ile 8.1875 inç arasında değişen dış çaplara sahiptir. Ticari radyo ve televizyon yayın vericileri gibi uygulamalar için kilovatların düşük frekanslarda, tipik olarak yaklaşık 800 MHz'de güç kullanma yetenekleri sunar.

PIG 2

Sağlam iletken, yarı sert kablolarda mükemmel bir SE performansı sağlar, esneklikte biraz fedakarlık yapar. Yüksek ekranlama değerleri, yarı-sert kabloların, iletim antenlerinin yakınındaki yüksek-seviyeli sinyallerin bulunduğu ortamlarda bile mükemmel elektrik performansı elde etmesini sağlar. Dış iletken için farklı konfigürasyonlar kullanan koaksiyel kablo üreticileri, yüksek SE seviyelerine ulaşırken kablolarının esnekliğini de arttırdılar. Dış iletken veya örgü katmanlar, yassı metal sargılar, yuvarlak metal sargılar, kaplamalı ve kaplamasız metal şeritler ve tek-kat, çift-kat ve üç-kat konfigürasyonlarında geniş bir SE değerleri aralığı sağlamak üzere tasarlanmıştır. kabloda bir miktar esneklik ölçüsü elde ederken düşük ekleme kaybı.

Uyumlu kablolar, yarı-sert kablo tertibatlarının elektriksel performansını büyük ölçüde sunar, ancak zor kurulum ve bağlantıları kolaylaştırmak için biraz daha esnekliğe sahiptir. Uygun kablolar tekrarlanan bükülme için tasarlanmamıştır, ancak istenen şekle bükülebilir (minimum bükülme yarıçapı sınırları dahilinde) ve bu şekli büküldükten sonra koruyacaktır. İyi elektriksel performans için, uygun kablolar, gümüş kaplama bakır iletkenler veya gümüş kaplama, bakır kaplı çelik iletkenler ve yüksek SE sağlayan bakır kalay-kompozit ekran tasarımı ile yapılmıştır.

Esnek kablolar yarı sert kabloların elektriksel performansının bir kısmını feda eder, ancak daha büyük esneklikleri sistemlerde montajı kolaylaştırır. Yarı-sert bir kablonun katı iletkeni yerine, esnek bir kabloda genellikle çok damarlı bir merkez iletkeni kullanılır. Yarı sert kablonun katı dış iletkeni yerine, esnek bir kablo bir poliüretan veya florlanmış etilen propilen (FEP) dış kılıf kullanır. Polietilen, katı politetrafloroetilen (PTFE) ve yüksek yoğunluklu polietilen köpük dahil esnek bir kablo düzeneğinde bir dizi farklı dielektrik yalıtkan malzeme kullanılabilir. Köpüğün hava içeriği, yalıtkan malzemenin dielektrik sabitini düşürürken, kablo zayıflamasını azaltmaya yardımcı olur.

Örneğin, esnek bir koaksiyel kablo, yalıtkan üzerine örgülü gümüş kaplama bakır tellerden veya dışa sarılmış bir sepet örgüsündeki gümüş şeritlerden veya birbirine paralel ve uzun bir spiral şeklinde ayarlanmış gümüş kaplama bakır tellerden oluşan bir dış iletken kullanabilir. yapılandırması. Merkez iletken, kablo kaybını en aza indirmek için katı bakır olabilir veya katı merkez iletkenli kablolara göre daha yüksek kayıplı olsa da, kablonun tekrar tekrar bükülmesini gerektiren uygulamalar için mahsur olabilir.

ŞEKİL 3

Koaksiyel kablolar için örgüler, her biri takasları temsil eden çeşitli malzemeler ve tiplerde mevcuttur. Yuvarlak telden oluşan örgü bir tabaka iyi esneklik sağlar ve en düşük malzeme maliyetine sahiptir, ancak daha önce belirtildiği gibi, esneklikte performansın düşmesine neden olabilir. Daha sofistike örgü malzemeler artan malzeme maliyetlerini temsil eder, ancak zaman içinde daha tutarlı performans gösterir. Örneğin, düz metal şeritten oluşan bir kalkan, zaman içinde tutarlı elektrik performansı korurken, yüksek SE performansı ile düşük kablo zayıflama sağlayabilir. Helisel yassı örgü, iyi esnekliği desteklerken kablo esnekliği ve yüksek SE seviyeleri ile mükemmel faz kararlılığı sağlar. Sarılmış veya katlanmış bir folyo örgü ayrıca iyi mekanik mukavemete sahip ancak diğer örgü konfigürasyonlarına kıyasla bir miktar esneklik kaybıyla birlikte yüksek elektrik performansı sağlayabilir.

Örgü sayısı hem esnekliği hem de SE'yi etkileyecektir. Blendaj malzemesine bağlı olarak, bakır tel örgüsü gibi ve gümüş kaplı olup olmadığına bağlı olarak, tek örgülü bir katmana sahip koaksiyel bir kablo, çok yüksek esneklikle SE 40 dB veya daha yüksek bir değer verebilir. Her eklenen örgü tabakası ile, SE yükseldikçe kablonun esnekliği azalır. İki yuvarlak tel örgüsünden oluşan çift örgülü bir katman, tipik olarak 60 dB ekranlamasından daha iyi sağlayabilir. Ancak, bir folyo koruyucu veya dokuma düz örgü, bu örgü katmanlarından biri için kullanılırsa, SE, 90 dB'ye yükseltilebilir. Kalay dolgulu bir kompozit tabakanın altında folyo blendaj kullanan çift blendajlı kablolar, hala makul bir esneklik elde ederken 100 dB SE'den daha iyi bir performans sağlayabilir. Yüksek SE değerleri, yuvarlak tel ve dokuma düz örgü tabakalarını birleştiren üçlü blendajlı kablolar ile mümkündür, ancak esneklikte bazı fedakarlıklara sahiptir (Şekil 4).

Koaksiyel kablo tertibatları sadece kablo tipiyle değil aynı zamanda tertibatın her iki ucundaki koaksiyel bağlantılarla tanımlanır. En iyi uygulama uyumu için, farklı kablo tipleri standart elektriksel ve mekanik parametreler ile karşılaştırılabilir, ancak bu karşılaştırmalar her zaman benzer kablo uzunluklarını, benzer kablo uzunluklarının her iki ucundaki benzer koaksiyel bağlantılarla karşılaştırmalıdır.

ŞEKİL 4

Genlik ve faz karakteristikleri açısından, bir koaksiyel kablo düzeneğinin sistem içinde elektriksel olarak görünmez olması, sistemdeki iki nokta arasında aktarılan sinyaller üzerinde minimum etki ile bir sinyal yolu sağlaması gerekir. Bununla birlikte, gerçek dünyada, kablo montajları taşıdıkları sinyallerde değişiklikler yapabilir, ancak uygun bir kablo montajı seçimi bu etkileri en aza indirmeye yardımcı olabilir. Kablo düzenekleri tipik olarak bir dizi farklı elektriksel ve mekanik parametre ile karakterize edilir (Şekil 5): kesme frekansları, zayıflama veya ekleme kaybı (dB / ft veya dB / m olarak), geri dönüş kaybı veya gerilim durma dalgası oranı (VSWR), kapasitans (pF / ft.), yayılma hızı (VP,% olarak), güç kullanma kapasitesi (W cinsinden) ve hatta ağırlık (lbs / ft. veya lbs / m). Bu farklı parametreler, farklı tedarikçilerden gelen kablo montajlarını karşılaştırmak için kullanışlı kıstaslar sağlayabilir.

Bir radyo istasyonu kurmak istiyorsanız, FM radyo vericinizi güçlendirin veya başka bir şeye ihtiyacınız var. FM cihazı, bizimle iletişime geçmekten kaçınmayın: [e-posta korumalı].

Mesaj bırakın 

İleti listesi