КОАКСИЈАЛНИ КАБЛИ
I Z33T home page I страници на македонски јазик I
Миле Кокотов (2016)
Коаксијалните кабли се користат за пренос на радио сигнали и имаат голема примена во телекомуникациите. Радиоаматерите најчесто ги користат за пренос на сигналите од антената до приемникот или од предавателот до антената.
типична структура на коаксијален кабел
Коаксијалниот кабел има радијално симетрична (коаксијална) структура која се состои од внатрешен проводник, внатрешен изолатор (диелектрик), надворешен проводник во вид на цилиндрична обвивка околу внатрешниот проводник и надворешна изолација (полиетилен) која го штити кабелот од надворешните хемиски и физички влијанија.
Коаксијалниот кабел претставува трансмисиона линија за радио фреквенциски сигнали. Внатрешниот проводник на коаксијалниот кабел е сместен во средината на надворешниот проводник со константно централно растојание по целата должина на кабелот.
Основни физички карактеристики на коаксијалниот кабел
1. Должина на кабелот
2. Надворешен дијаметар на внатрешниот проводник
3. Внатрешен дијаметар на надворешниот проводник
4. Диелектрична константа на изолаторот (диелектрикот) помеѓу внатрешниот и надворешниот проводник
5. Магнетска пермиабилност на изолаторот (диелектрикот)
Основни електрични карактеристики на коаксијалниот кабел
1. Капацитет по метар должен
2. Индуктивитет по метар должен
3. Реален отпор по метар должен
4. Карактеристична импеданса на кабелот
Секој коаксијален кабел помалку или повеќе ги ослабнува радио сигналите кои се пренесуваат низ него. Слабеењето на коаксијалниот кабел по единица дожина се изразува со децибели/метар (dB/m) и зависи од следново:
1. Должината на коаксијалниот кабел;
Колку е подолг коаксијалниот кабел, толку сигналите што се пренесуваат преку кабелот повеќе ќе ослабнат.
2. Фреквенцијата на сигналите кои се пренесуваат преку коаксијалниот кабел;
Колку фреквенцијата на РФ-сигналите е повисока, толку слабеењето на сигналите ќе биде поголемо.
3. Температурата;
Колку е повисока температурата на кабелот, толку е поголемо слабеењето на сигналите што се пренесуваат преку кабелот.
4. Дијаметарот на кабелот;
Колку кабелот е потенок (помал дијаметар), слабеењето е поголемо и обратно.
5. Видот и квалитетот на изолаторот (диелектрикот) во коаксијалниот кабел;
Најдобар и најквалитетен диелектрик е вакуумот, односно воздухот, но коаксијален кабел со воздух како внатрешен изолатор е многу тешко да се произведе - (нема како да се држи централниот проводник во средината на надворешниот проводник на кабелот, а да не се спојат овие два проводници)
Во таа смисла, колку повеќе воздух има во внатрешниот изолатор, толку е поквалитетен кабелот. Затоа, современите кабли имаат сунгерест (пенаст) внатрешен изолатор со многу воздушни меурчиња!
Во горната табела се прикажани средни вредности (од неколку производители) за слабеењето на некои кабли
При ракувањето со коаксијалниот кабел и при негова монтажа, треба да се внимава да не се свиткува кабелот под остар агол (мал радиус на свиткување) затоа што може трајно да се оштети структурата на кабелот и потоа не може да се исправи со повторното исправување. Притоа, на местото каде што е настанато трајно механичко оштетување на структурата на кабелот, ќе се промени импедансата и кабелот ќе биде неупотреблив.
Минималниот радиус на свиткување на коаксијалните кабли обично изнесува 10 пати по надворешниот дијаметар на кабелот.
Според импедансата, најчесто се употребуваат два вида на коаксијални кабли.
1. Коаксијален кабел со импеданса од 50 оми и
2. Коаксијален кабел со импеданса од 75 оми
Но зошто коаксијалните кабли токму со овие две карактеристични импеданси се најчесто употребувани?
На тоа прашање даваат одговор следниве две слики:
Коаксијалните кабли со карактеристична импеданса околу 75 или 77 оми имаат најмало слабеење на сигналот по метар должен, затоа се употребуваат при пренос на слаби сигнали.
Коаксијалните кабли со импеданса од 75 оми се употребуваат во кабелската телевизија, потоа во индивидуалните системи за сателитска телевизија, за пренос на слабите сигнали од антената до телевизорот и слично.
Од друга страна, коаксијалните кабли со карактеристична импеданса околу 30 оми, можат да поднесат најголема моќ за даден дијаметар. Во телекомуникациите каде е важно и слабеењето но и способноста на кабелот да поднесе што поголема моќ, како средина помеѓу 30 оми и 75 оми е земена карактеристичната импеданса од 50 оми.
Предавателите и приемниците кои ги употребуваат радиоаматерите, најчесто имаат импеданса од 50 оми.
За да биде прилагодувањето како што треба и преносот на моќ од радио предавателот до антената да биде најголемо, треба импедансата на кабелот да биде еднаква на импедансата на радио-станицата.
Но, не значи дека не смееме да употребуваме кабел од 75 оми на уред од 50 оми.
Има многу случаи кога употребата на кабел од 75 оми е многу подобра отколку да употребиме 50 омски кабел.
На пример, слабеењето на RG-6 коаксијалниот кабел со импеданса од 75 оми е многу, многу помала од слабеењето на RG-58 кабелот со импеданса од 50 оми. Тоа слабеење е толку помало, што секако се исплати да користиме RG-6 наместо RG-58.
На пример, многу повеќе моќ ќе загубимe заради поголемото слабеење на RG-58 кабелот, отколку што ќе загубиме поради неприлагодената импеданса помеѓу уредот и кабелот ако користиме RG-6.
Разликата во SWR-от (прилагодувањето) помеѓу кабел со 50 оми и кабел со 75 оми, приклучен на уред од 50 оми е само 1:1,5. Тоа значи дека ќе загубиме само 4% повеќе моќ, што е незначително во однос на тоа колку ќе загубиме поради поголемото слабеење на RG-58.
Освен тоа, RG-6 е многу поевтин а има помало слабеење и од RG-213.
Уште помало слабеење има кабелот RG-11 (75 оми).
Единствен проблем при користењето на 75-омските коаксијални кабли RG-6 или RG-11 e тоа што треба малку да импровизираме при монтирање на конектори на овие кабли.
(поинвентивните радиоаматери ова лесно го решаваат, а добивката во однос на користењето на 50-омски кабли го заслужува тоа)
Како што претходно спомнав, слабеењето на коаксијалните кабли многу зависи од составот и структурата на внатрешната изолација, односно диелектрикот (изолацијата помеѓу централниот проводник на коаксијалниот кабел, и надворешниот проводник на кабелот - ширм). Најдобар и најквалитетен изолатор (диелектрик) е воздухот, но коаксијален кабел со воздух како внатрешен изолатор е многу тешко да се произведе - нема како да се држи централниот проводник во средината на надворешниот проводник на кабелот, а да не се спојат овие два проводници)
Да повторам некои факти во врска со слабеењето на коаксијалните кабли, а многу важни за радиоаматерите:
Секој кабел повеќе или помалку ги слабее сигналите.
Во принцип, колку е поголем дијаметарот на коаксијалниот кабел, толку помало е слабеењето.
Колку повисока фреквенција имаат сигналите кои се пренесуваат преку кабелот, толку е поголемо слабењето.
Колку повисока е температурата, толку слабеењето е поголемо!
Со секое зголемување на фреквенцијата на сигналите за 4 пати, слабеењето преку кабелот се зголемува за 2 пати (при исти останати услови).
Некои коаксијални кабли (RG-58 на пример) имаат толку многу слабеење, што после 15 метри кабел, сигналот на 145 MHz го ослабнуваат за повеќе од половина (>3 dB). На повисоки фреквенции, слабеењето е уште поголемо.
На пример, ако некој живее на приземје во зграда со 17 катови и сака да постави антена на покривот од зградата за UHF (430 MHz) Од станот до антената на покривот ќе му треба најмалку 60 метри коаксијален кабел.
Пример1.
Ако користи RG-58 слабеењето на 435 MHz ќе биде околу 21 dB, или 128 (сто дваесет и осум) пати!
Значи ако има радио станица со излезна моќ од 10W, до антената на покривот ќе стигнат цели 0.078 W (78 миливати)!
За исто толку пати ќе биде ослабнат и приемот, па овој радиоаматер од примеров, нема да може да слушне НИШТО!
Пример 2.
Ако истиот радиоаматер, наместо 60 метри кабел RG-58, користи 60 метри кабел RG-213, тогаш слабеењето на кабелот на 435 MHz ќе биде малку повеќе од 10 dB, или малку повеќе од 10 пати!
Со истата радио станица која има моќ од 10W, сега до антената на покривот ќе стигне малку помалку од 1 W, па така ќе има шанса да се одржи врска преку некој локален репетитор...
Пример 3.
Ако во истиот случај се користи 60 метри коаксијален кабел RG-6 (75 оми) кој е многу поевтин, тогаш слабеењето на кабелот на 435 MHz ќе изнесува 8,5 dB, или околу 7 (седум) пати.
Со истата радио станица која има моќ од 10W, сега до антената на покривот ќе стигне малку помалку од 1,4 W. На ова треба да го одбиеме 4% слабеењето поради неприлагодување на импедансата бидејќи користиме кабел со импеданса од 75 наместо 50 оми (SWR=1,5). Така, на крајот добиваме дека до антената на покривот ќе стигне околу 1,3 W. Треба да додадам дека и приемот ќе биде подобар бидејќи слабеењето на RG-6 е помало од RG-213, вклучувајќи ги загубите поради користење на кабел со импеданса од 75 наместо 50 оми!
Значи треба да заклучиме дека во некои случаи, користењето на кабел со карактеристична импеданса од 75 оми е подобро отколку да користиме кабел со карактеристична импеданса од 50 оми!
Важно:
Во коаксијалниот кабел се губи (претвора во топлина) голем дел од моќноста, особено ако работната фреквенција е висока. Затоа, треба да се настојува кабелот да биде што пократок и што поквалитетен!
I Z33T home page I страници на македонски јазик I