CABLURI COAXIALE

Cum manipulam cablurile

Parametrii cablurilor

Cum alegem un cablu?

Caracteristicile catorva cabluri din seria RG


Cum manipulam cablurile

Un mic "amanunt" care provoaca necazuri mari, mai ales celor care doresc performanta: cablul de antena. Acesta este un element delicat, in special cel coaxial. Caracteristicile sale se mentin doar daca avem grija sa respectam cateva reguli simple, dar fundamentale, de manipulare.

Asadar, CABLURILE:

Parametrii cablurilor

Impedanta caracteristica, Z [Ω] Impedanta caracteristica a cablului este o constanta dependenta de constructia cablului: diametrele miezului si a camasii, sau distanta dintre fire pentru cabluri panglica, materialul si tehnologia de izolatie, alte elemente tehnologice. Impedanta caracteristica practic nu variaza in domeniul de frecvente pentru care a fost conceput cablul. Producatorii dau o frecventa maxima, dincolo de care parametrii nu mai sunt garantati. Unele cabluri "rezista si mai sus", dar cu inerente compromisuri, de obicei cresterea impedantei si intotdeauna cu cresteri semnificative ale atenuarii specifice (pierderilor).
Factor de viteza Fv
factor of velocity
Este cunoscut si ca "factor de scurtare", respectiv raportul dintre lungimea fizica la care o bucata de cablu rezoneaza pe o anume frecventa si lungimea de unda calculata pentru respectiva frecventa.
Cu alte cuvinte, daca avem nevoie de o bucata de cablu care sa rezoneze in lungime de unda, sa zicem in banda de 10m, adica la frecventa de 29,7MHZ, lungimea teoretica Lt ar fi de 10m. Daca taiem 10m de cablu si masuram frecventa de rezonanta, va rezulta ca linia noastra rezoneaza pe la 20MHz, respectiv la o lungime de unda calculata de vreo 15m. Daca facem raportul dintre lungimea teoretica si cea masurata, adica 10/15, rezulta 0.667. Astfel, lungimea la care linia noastra va rezona in 29.7MHz va fi Lt x Fv, adica 10 x 0.667 = 6.67m.

Aceasta diferenta provine din diferenta de viteza v de propagare a undei radio prin cablu fata de viteza luminii c, adica propagarea in vid:

Fv = v / c

RETINETI:
-o linie rezonanta din cablu va avea intotdeauna lungimea fizica mai mica decat lungimea teoretica (Fv este intotdeauna subunitar)
-un factor de viteza mare (peste 0.65) indica un cablu de calitate buna
Atenuare specfica, sau Pierderi caracteristice
Lf loss factor, [dB/100m]
Pierdereile sunt exprimate in decibeli per 100m de cablu. Pierderile cresc continuu cu  frecventa, dupa o curba aproximativ exponentiala. Producatorii dau rareori aceasta curba in cataloage, dar dau intotdeauna valorile la cel putin doua dintre frecventele succesive cele mai uzuale, respectiv 1, 10, 100, 500, 1000 MHz.
De regula, pentru cablurile de unde scurte se dau pierderile la 5 si 50MHz, pentru cele de unde ultrascurte la 100, 500 si 1000 MHz, iar pentru cele de microunde la 500MHz, 1 si 3 GHz, sau o alta valoare mai mare, care se poate considera frecventa maxima de lucru.
Pierderile de putere intr-un cablu sunt date nu doar de lungime. Rareori emitem in conditii ideale (swr=1,01:1). Sa mai adaugam pierderile produse de SWR-ul mare, de contactele imperfecte la antena, de balunul nepotrivit sau lipsa lui, de CMRR (curentii de mod comun), de mufele de calitate slaba.... si veti intelege acel control RS de "44 pe 55 cu indulgenta"...
Capacitatea specifica
[pF/m]
Capacitatea specifica pF/m permite calcularea unor condensatoare de valoare mica (cel mult cateva zeci de pF) care se pot confectiona din cablu coaxial pentru a realiza diverse sisteme de adaptare sau trapuri. Detalii se pot gasi in orice carte serioasa de antene, ca si pe net. Retineti doar ca alaturi de capacitate, cablul introduce si o reactanta inductiva, mai ales daca segmentul respectiv este infasurat, asadar vom avea de a face mai degraba cu un circuit acordat decat cu un condensator...
Tensiunea maxima repetitiva, Vrms
Repetitive maximum service voltage [V] sau [kV]
Vrms este valoarea maxima a tensiunii ce poate fi aplicata in mod normal cablului. ATENTIE! in practica, in functie de tipul de circuit de acord al finalului, de transmatch, de diverse raporturi de impedante si de alti parametri ai sistemului emitator-antena, inclusiv starea atmosferica, pe cablu pot aparea tensiuni enorme, de ordinul zecilor de kilovolti, care pot conduce la strapungerea izolatiei cablului. Porniti emisia intotdeauna cu ochii pe instrumente, cu  putere redusa si cresteti progresiv catre puterea maxima, mai ales daca aveti peste 100W!
Marcarea
Este facuta de obicei din metru in metru pe invelis, cu vopsea sau mai rar imprimare in adancime. Contine cel putin marca, denumirea si lotul. Mai apare lungimea curenta in metri, mai rar yds sau ft. Uneori pot aparea si alte informatii.
Codul de tip este de obicei format din una sau doua litere, urmate de un numar. De exemplu, codul faimoasei serii RG provine de la "Radio Guide" care este un termen militar. Clasa RG58 (probabil cea mai folosita de radioamatori) are diametrul exterior de 5mm (0.195 in), impedanta de 50 - 53.5Ω, putand suporta puteri de pana la 500W in benzile HF sau 100W in benzile VHF/UHF. Nu e recomandat peste 500MHz.

Cum alegem un cablu?

In primul rand, un cablu trebuie sa aiba aceeasi impedanta cu cea de la iesirea emitatorului sau a circuitului  de acord final (transmatch, Z-match...) Cvasitotalitatea emitatoarelor actuale "ies" asimetric pe 50Ω. De regula, in afara de acordul emitatorului, se asigura si adaptarea cablului la antena, printr-un transformator corespunzator de impedanta (balun, trafo RF, adaptor gama, etc.)

In al doilea rand, puterea emitatorului trebuie sa fie suportata de cablu. Este cred evident ca un emitator de 1kW nu e bine sa fie conectat la antena printr-un RG58, care suporta cel mult 500W in benzile HF.

Al treilea element de luat in considerare sunt pierderile pe care le provoaca orice cablu. Aceste pierderi sunt dependente de frecventa, in relatie exponentiala.
De obicei, pentru unde scurte, intre 100W si 500W, se foloseste RG 58. Peste 500W e recomandat RG213.
Pentru ultrascurte (2m si 70cm), intre 5 si 50W se pot folosi RG58 sau unele cabluri pentru CATV, dar pe distanta relativ mica (sub 10m). Peste 50W sau lungimi mari insa, un semirigid de tip H-100 sau similar (tresa dublata cu banda ce cupru, miez masiv si izolatia din aer-nylon fir spiral in tub) este obligatoriu. Ca regula, cablurile din seria RG pot acoperi bine HF - VHF. Pentru frecvente UHF - SHF trebuie cautate cabluri adecvate.

Al patrulea element pare optional, dar pentru doritorii de performante se dovedeste esential: firma producatoare. Optati pentru un cablu de marca cunoscuta (Andrew, Axon, Belden, Heliax...)

Ultimul -dar cel mai important element, din pacate...- este pretul. Un cablu bun incepe de pe la 60 eurocenti per metru pentru cabluri subtiri, pe polietilena, dar se poate ajunge la peste 5 euro per metru pentru cablurile pe teflon. Oricat de tentant ar fi pretul, evitati cablurile cu miez de aluminiu. Folia de aluminiu insa, daca este dublata de cateva fire de cupru, poate sa fie un avantaj in cazul cablurilor de ultrascurte pe care se vor aplica puteri modeste, sub 50W.
Nu va lasati pacaliti de legenda "cuprului masiv". Un conductor central din otel cuprat nu e cel mai bun in HF, dar nici pe departe "dezastruos". In schimb, e foarte bun in VHF/UHF! Oricum, tresele impletite ori rasucite din aluminiu sau aluminiu cuprat sunt intotdeauna o pacoste, din cauza rezistentei scazute la coroziunea chimica a atmosferei si pentru ca nu se poate lipi cu aliaj de staniu!!

Cablurile foarte subtiri (174, 178, 223 sau 316) se folosesc de regula la bobinarea pe inele de ferita in aparate sau balunuri compacte, unde spatiul este esential.

Caracteristicile catorva cabluri din seria RG

Tabelul de mai jos cuprinde o selectie personala a datelor pentru cateva cabluri frecvent folosite de radioamatori. Sunt multe cabluri coaxiale pe piata, iar caracteristicile de catalog au o dispersie uneori semnificativa intre producatori. Luati datele din tabel doar ca valori orientative!! Unele litere din coada indicativului pot sa indice variatii semnificative ale caracteristicilor.
Inainte deci de a cumpara cablul, cititi foaia de catalog a producatorului, pe care o gasiti de obicei pe net. Daca se poate, cumparati mai intai o bucatica de 2-3m, pe care se pot masura majoritatea caracteristicilor de interes, folosind de-acum popularele nanoVNA-uri, cuplate cu softurile specializate aferente.


Folosind calculatorul de pierderi al lui Juan Carlos, CO8TW, am facut o comparatie rapida intre doua situatii frecvent intalnite in statiile de radioamator de la noi: cablu RG-58 fata de RG-213, care alimenteaza o antena la cca. 10m (casa la curte) sau la cca.20m (bloc cu 4 nivele):


Cel mai bine se vede influenta lungimii cablului in cazul benzii de 70cm. Acolo, la 10m de cablu RG58 se pierde 46% din putere, in timp ce un cablu mai performant ca RG213 provoaca o pierdere de numai 31%. La lungime dubla - cca. 20m - pierderea pe cablul RG213 este mai mare de 50%. Concluzia: in conditiile de lucru ale majoritatii radioamatorilor YO, antene Yagi serioase pentru 2m si 70cm sunt instalabile doar de catre cei aflati la ultimul etaj al blocului. Restul sa se gandeasca la portabil, in amplasamente de concurs, unde cablurile pot fi mentinute la lungimi rezonabile.
Data fiind linearitatea relatiilor de calcul, valorile din tabel pot fi inmultite, de exemplu, cu 5, 10 sau 100 pentru puterea emitatorului respectiv de 50, 100 sau 1000W, dand astfel o imagine a pierderilor pe cablu in diverse situatii.

Lugimi recomandate de cablu


Cu toate ca teoretic lungimea cablului nu ar trebui sa influenteze SWR-ul, multe surse documentale recomanda ca lungimea cablului de antena sa fie cat mai apropiata de un numar impar de λ/2 a benzii de lucru. Din experienta mea, pana in banda de 20m lungimea cablului nu afecteaza dramatic SWR-ul. De acolo in sus, respectarea acestei recomandari imbunatateste SWR-ul, uneori semnificativ.
Lungimea de cablu este data de o relatie simpla: [λ/2 a benzii] * [factorul de viteza al cablului] * [un numar impar]. Rezultatul este rotunjit de regula la centimetru.
Pentru benzile HF transmatchul rezolva eventualul dezacord, mai ales daca antena e multibanda. Tabelul de mai jos este pentru cablul RG-58 in benzile de 2m si 70cm, unde in general puterile sunt mici si cablurile de calitate foarte buna sunt scumpe, asa ca fiecare contributie la acordul sistemului este de dorit.


Page Rev.3.7 / Page last update: 2024-01-10
AVERTIZARE: Intregul material din acest site are caracter necomercial si educational, destinat numai radioamatorilor!.
WARNING: the entire material of this site is non-commercial and educational, intended for hamradio use only!