Kabel koncentryczny: Różnice pomiędzy wersjami
| [wersja nieprzejrzana] | [wersja nieprzejrzana] |
Usunięta treść Dodana treść
w edycji, us. powtórzenie wykazu przypisów |
przeredagowanie, usunięcie powtórzeń |
||
Linia 1:
{{W edycji|PawełMM}}
'''Kabel koncentryczny''' ([[język angielski|ang.]] ''coaxial cable'', zwany także kablem współosiowym) – przewód telekomunikacyjny, wykorzystywany do transmisji sygnałów zmiennych małej mocy, którego wewnętrzna żyła otoczona jest izolatorem termicznym o okrągłym przekroju; otoczony osłoną przewodzącą.
Określnie koncentryczny pochodzi od wewnętrznego przewodnika, a zewnętrzna osłona dzieli geometryczną oś. Kabel koncentryczny został wynaleziony przez angielskiego inżyniera i matematyka [[Oliver Heaviside|Olivera Heaviside'a]], który opatentował projekt w 1880 roku.<ref>{{Cytuj |autor = Nahin, Paul J. |tytuł = Oliver Heaviside : the life, work, and times of an electrical genius of the Victorian age |data = 2002 |isbn = 0801869099 |wydanie = Johns Hopkins pbk. ed |miejsce = Baltimore, Md. |wydawca = Johns Hopkins University Press |oclc = 47915995 |url = https://www.worldcat.org/oclc/47915995}}</ref>
Kabel koncentryczny różni się od innych kabli osłonowych, ponieważ wymiary kabli są kontrolowane, aby zapewnić precyzyjny, stały odstęp między przewodnikami, który jest niezbędny do skutecznego działania jako linii transmisyjnej.
Kabel koncentryczny przewodzi sygnał elektryczny za pomocą przewodnika wewnętrznego (zwykle ze stałej miedzi, linka skręcana miedziana lub miedziowany drut stalowy) otoczonego warstwą izolacyjną, całość zabezpieczona osłoną, zwykle od jednej do czterech warstw plecionego warkocza metalicznego i taśmy metalowej. Kabel jest chroniony przez zewnętrzną koszulkę izolacyjną. Zazwyczaj osłona jest utrzymywana w potencjale uziemienia, a napięcie przenoszące sygnał jest zastosowane do środkowego przewodu. Zaletą współosiowej konstrukcji jest to, że pola elektryczne i magnetyczne są ograniczone do dielektryka z małym wyciekiem poza osłonę. Natomiast, na zewnątrz kabla, pole magnetyczne i elektryczne są w dużym stopniu chronione przed zakłóceniami sygnałów wewnątrz kabla. Kable o większej średnicy oraz kable z wieloma osłonami mają mniejszy wyciek (straty). Dzięki tej właściwości kabel koncentryczny jest dobrym wyborem do przenoszenia słabych sygnałów, które nie mogą tolerować zakłóceń ze strony otoczenia lub silniejszych sygnałów elektrycznych, których nie może być dozwolone emanowanie, ani łączenie z sąsiednimi strukturami, czy obwodami.<ref>American Radio Relay League., ''The ARRL handbook for radio communications 2010.'', wyd. 87th ed, Newington, CT: American Radio Relay League, 2009, ISBN 0-87259-144-1, [[Online Computer Library Center|OCLC]] 437300175</ref>▼
Parametry
Linia 21 ⟶ 17:
Inne projekty ekranów, uzyskują lepszą wydajność kosztem elastyczności. Kable tego typu nie mogą być mocno zgięte, ponieważ osłona będzie się załamywać, powodując straty w kablu. Jeśli używana jest osłona foliowa, to mały przewodnik druciany, stanowiący część folii sprawia, że lutowanie zakończenia ekranu jest łatwiejsze.
Impedancja▼
Najlepszy opór (impedancja) kabla koncentrycznego w aplikacjach o dużej mocy, wysokim napięciu oraz niskiej tłumienności zostały zdeterminowane eksperymentalnie w 1929 roku, w Bell Laboratories; odpowiednio 30Ω, 60Ω i 77Ω. Biorąc pod uwagę kabel koncentryczny z dielektrykiem powietrznym oraz osłoną o danej wewnętrznej średnicy, tłumienie jest minimalizowane poprzez wybór średnicy przewodu wewnętrznego, aby uzyskać charakterystyczny opór 76.7 Ω <ref>[http://www.microwaves101.com/encyclopedia/coax_power.cfm "Coax power handling"]''. Microwaves 101. 2008-09-14. Retrieved 2012-01-25.''</ref>. Biorąc pod uwagę bardziej powszechne dielektryki, opór z najlepszą stratą spada do wartości pomiędzy 52-64 Ω. Maksymalną moc wyjściową osiąga się przy 30 Ω.▼
Ubytek sygnału jest to przejście pól elektromagnetycznych przez ekran kabla i pojawia się w obu kierunkach. Ingresja (wejście) jest przejściem sygnału zewnętrznego do kabla i w rezultacie może spowodować szum i zakłócenie pożądanego sygnału. Egress (wyjście) jest przejściem zamierzonego sygnału, który ma pozostać w kablu i może spowodować słabszy sygnał na końcu kabla oraz zakłócenie częstotliwości radiowych pobliskich urządzeń. Poważny ubytek sygnału może być spowodowany nieprawidłowym zainstalowaniem złączy lub wadami osłony kabla. Powstające ubytki i luki pozwalają polu elektromagnetycznemu przenikać na drugą stronę. Na przykład plecione osłony mają wiele małych szczelin. Szczeliny są mniejsze, jeśli używamy osłonę z folii (litego materiału), ale wciąż jest spoina (szew), który przebiega na długości kabla. W przypadku, gdy folia zwiększa swoją sztywność to grubość folii również się zwiększa - dlatego cienka warstwa folii jest otoczona warstwą metalowego oplotu, który daje większą elastyczność dla danego przekroju poprzecznego. Ubytek sygnału może być znaczący, jeśli kontakt z powierzchnia styku złączy na każdym końcu kabla jest słaby albo w przypadku występowania przerwy w osłonie.<ref>''Coaxial cable'', Wikipedia, 23 lutego 2018 [dostęp 2018-03-13] (<abbr>ang.</abbr>).wiki</ref>▼
== Budowa ==
Linia 34 ⟶ 24:
3. oplot (ekran)<br />
4. izolacja zewnętrzna.]]
Aby nastąpiła transmisja sygnału muszą wystąpić w przekroju prowadnicy dwa ośrodki metalowe oddzielone od siebie, tak by mogła wystąpić różnica potencjałów. Przewód współosiowy spełnia ten warunek.▼
Kabel koncentryczny zbudowany jest z:
* przewodu elektrycznego –
* izolacji wewnętrznej (dielektryk) –
* ekranu – stanowi drugi niezbędny ośrodek przewodzący. Jednocześnie chroni sygnał przed zakłóceniami elektromagnetycznymi pochodzącymi ze środowiska. Najczęściej w postaci foli aluminiowej, oplotu miedzianego lub aluminiowego, czasami również w postaci tulei (przewody półsztywne),
* izolacji zewnętrznej (choć nie zawsze) – pełni funkcje zabezpieczania przewodu przed uszkodzeniami mechanicznymi, wilgocią, dla tanich kabli z niepełnym oplotem stanowi ważny element konstrukcyjny
▲
▲Aby nastąpiła transmisja sygnału muszą wystąpić w przekroju prowadnicy dwa ośrodki metalowe oddzielone od siebie, tak by mogła wystąpić różnica potencjałów. Przewód współosiowy spełnia ten warunek.
▲== Impedancja ==
▲Najlepszy opór (impedancja) kabla koncentrycznego w aplikacjach o dużej mocy, wysokim napięciu oraz niskiej tłumienności zostały zdeterminowane eksperymentalnie w 1929 roku, w Bell Laboratories; odpowiednio 30Ω, 60Ω i 77Ω. Biorąc pod uwagę kabel koncentryczny z dielektrykiem powietrznym oraz osłoną o danej wewnętrznej średnicy, tłumienie jest minimalizowane poprzez wybór średnicy przewodu wewnętrznego, aby uzyskać charakterystyczny opór 76.7 Ω <ref>[http://www.microwaves101.com/encyclopedia/coax_power.cfm "Coax power handling"]''. Microwaves 101. 2008-09-14. Retrieved 2012-01-25.''</ref>. Biorąc pod uwagę bardziej powszechne dielektryki, opór z najlepszą stratą spada do wartości pomiędzy 52-64 Ω. Maksymalną moc wyjściową osiąga się przy 30 Ω.
▲Ubytek sygnału jest to przejście pól elektromagnetycznych przez ekran kabla i pojawia się w obu kierunkach. Ingresja (wejście) jest przejściem sygnału zewnętrznego do kabla i w rezultacie może spowodować szum i zakłócenie pożądanego sygnału. Egress (wyjście) jest przejściem zamierzonego sygnału, który ma pozostać w kablu i może spowodować słabszy sygnał na końcu kabla oraz zakłócenie częstotliwości radiowych pobliskich urządzeń. Poważny ubytek sygnału może być spowodowany nieprawidłowym zainstalowaniem złączy lub wadami osłony kabla. Powstające ubytki i luki pozwalają polu elektromagnetycznemu przenikać na drugą stronę. Na przykład plecione osłony mają wiele małych szczelin. Szczeliny są mniejsze, jeśli używamy osłonę z folii (litego materiału), ale wciąż jest spoina (szew), który przebiega na długości kabla. W przypadku, gdy folia zwiększa swoją sztywność to grubość folii również się zwiększa - dlatego cienka warstwa folii jest otoczona warstwą metalowego oplotu, który daje większą elastyczność dla danego przekroju poprzecznego. Ubytek sygnału może być znaczący, jeśli kontakt z powierzchnia styku złączy na każdym końcu kabla jest słaby albo w przypadku występowania przerwy w osłonie.<ref>''Coaxial cable'', Wikipedia, 23 lutego 2018 [dostęp 2018-03-13] (<abbr>ang.</abbr>).wiki</ref>
Kable koncentryczne dzielimy według ich impedancji falowej:
Linia 51 ⟶ 48:
== Zastosowanie ==
Kabel koncentryczny jest używany jako linia transmisyjna sygnałów o częstotliwościach radiowych. Jedną z zalet użycia kabla koncentrycznego w porównaniu do innych rodzajów linii transmisji radiowej jest to, że w przypadku idealnego kabla koncentrycznego pole elektromagnetyczne przenoszące sygnał istnieje tylko w przestrzeni między przewodem wewnętrznym i zewnętrznym. Dzięki tej właściwości kabel koncentryczny można stosować obok metalowych obiektów takich jak rynny bez strat mocy występujących w innych typach linii przesyłowych. Co więcej, kabel koncentryczny zapewnia ochronę sygnału przed zewnętrznymi zakłóceniami elektromagnetycznymi.<ref>''Coaxial cable'', Wikipedia, 23 lutego 2018 [dostęp 2018-03-13] (<abbr>ang.</abbr>).wiki</ref>
Dzięki swej budowie kable koncentryczne są odporniejsze na zakłócenia w stosunku do [[kabel symetryczny|kabli symetrycznych]]. Stosuje się je do przesyłania sygnałów sinusoidalnych oraz cyfrowych w zakresie 20 Hz – 15 GHz.
* instalacje [[Antena|antenowe]] odbiorcze oraz nadawcze małej mocy (do kilkudziesięciu [[wat]]ów), do większych mocy stosuje się [[Falowód mikrofalowy|falowody]] z powodu jego mniejszych strat.
* [[telewizja kablowa]]
| |||