Non riesco a pensare a nessuno che non abbia mai visto una volta un cavo coassiale. Il modo in cui è fatto, quali sono i suoi vantaggi e dove viene usato sono ancora molte domande a cui rispondere.
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Come è costruito il cavo coassiale
Un cavo coassiale è composto da
- conduttore interno (nucleo centrale)
- dielettrico;
- conduttore esterno (treccia);
- Il rivestimento esterno.
Se guardate la sezione trasversale del cavo, potete vedere che entrambi i conduttori sono sullo stesso asse. Da qui il nome del cavo: coassiale in inglese.
Il conduttore interno di un buon cavo è fatto di rame. Al giorno d'oggi, i prodotti economici usano alluminio o anche acciaio rivestito di rame. Il dielettrico in un buon cavo è il polietilene, mentre i cavi ad alta frequenza usano la fluoroplastica. Nelle versioni economiche, si usano varie plastiche espanse.
Il materiale classico dell'intreccio è il rame, e l'intreccio dei prodotti di qualità è strettamente intrecciato, senza spazi vuoti. Nei cavi di qualità inferiore, si usano leghe di rame, a volte leghe di acciaio per fare il conduttore esterno, si usano trecce rade per renderlo più economico, in alcuni casi si usa lamina.
Campo di applicazione del cavo coassiale, i suoi pro e contro
L'uso più comune del cavo coassiale è per la trasmissione di correnti ad alta frequenza (RF, microonde e oltre). In molti casi è usato per collegamento tra antenna e trasmettitore o tra un'antenna e un ricevitore, così come nei sistemi di televisione via cavo. Un tale segnale può anche essere trasmesso usando una linea a due fili - è più economico.
In alcuni casi questo viene fatto, ma tale linea ha un serio svantaggio - il campo elettrico in essa passa attraverso uno spazio aperto, e se un oggetto conduttivo esterno vi entra, causerà una distorsione del segnale - attenuazione, riflessione, ecc. Con il cavo coassiale, tuttavia, il campo elettrico è completamente all'interno, quindi non bisogna preoccuparsi del passaggio di oggetti metallici (o che potrebbero poi trovarsi nelle vicinanze del cavo) durante la posa - non influiranno sulle prestazioni della linea di trasmissione.
Uno svantaggio del cavo coassiale è il suo costo elevato. Anche considerato uno svantaggio è l'alta intensità di lavoro per riparare una linea danneggiata.
In passato, i cavi coassiali erano anche ampiamente utilizzati per la trasmissione di dati nelle reti di computer. Oggi, le velocità di trasmissione sono aumentate a livelli che il cavo a radiofrequenza non può raggiungere, quindi questa applicazione viene rapidamente abbandonata.
La differenza tra cavo coassiale e cavo armato e filo schermato
Il cavo coassiale è spesso confuso con il filo schermato e persino con il cavo di alimentazione corazzato. Anche se hanno una certa somiglianza di design esterno ("nucleo-isolamento-rivestimento flessibile in metallo"), il loro scopo e principio di funzionamento sono diversi.
La treccia di un cavo coassiale è un secondo conduttore che chiude il circuito. Deve portare la corrente di carico (a volte anche i lati interno ed esterno sono diversi). La treccia può essere collegata o meno a terra per ragioni di sicurezza - questo non influisce sul funzionamento della treccia. È anche scorretto chiamarlo scudo - non ha una funzione di schermatura globale.
Nei cavi armati, la treccia metallica esterna protegge lo strato isolante e il conduttore dalle influenze meccaniche. È molto forte e deve sempre essere messo a terra per motivi di sicurezza. Non porta corrente durante il funzionamento normale.
Un filo schermato ha una guaina esterna conduttiva per proteggere il conduttore dalle interferenze esterne. Se è necessario proteggere dalle interferenze LF (fino a 1 MHz), lo schermo è messo a terra solo su un lato del conduttore. Per le interferenze al di sopra di 1MHz, la schermatura serve come una buona antenna, quindi è messa a terra fino in fondo in diversi punti (il più spesso possibile). In funzionamento normale, la corrente non dovrebbe nemmeno scorrere sullo schermo.
Parametri tecnici del cavo coassiale
Uno dei principali parametri da considerare quando si sceglie un cavo è la sua impedenza. Anche se questo parametro si misura in ohm, non può essere misurato con un normale tester ohmmetro e non dipende dalla lunghezza della sezione del cavo.
L'impedenza della linea è determinata dal rapporto tra la sua induttanza lineare e la capacità lineare, che a sua volta dipende dal rapporto dei diametri del nucleo centrale e della treccia, nonché dalle proprietà del dielettrico. Quindi, in assenza di strumenti si può "misurare" la resistenza dell'onda con un calibro - trovare il diametro del nucleo d e il diametro della treccia D, e sostituire i valori nella formula.
Anche qui:
- Z - Impedenza d'onda richiesta;
- Er - costante dielettrica del dielettrico (per il polietilene si può prendere 2,5 e per la schiuma 1,5).
La resistenza del cavo può essere qualsiasi cosa con dimensioni ragionevoli, ma i prodotti standard sono disponibili con valori:
- 50 Ohm;
- 75 Ohm;
- 120 Ω (una variante piuttosto rara).
Non si può dire che il cavo da 75 Ω sia migliore di quello da 50 Ω (o viceversa). Ognuno deve essere applicato al suo posto - l'impedenza d'onda dell'uscita del trasmettitore Zи, linea di comunicazione (cavo) Z e il carico devono essere gli stessi ZнSolo in questo caso la trasmissione di potenza dalla fonte al carico può essere effettuata senza perdite o riflessioni.
Ci sono alcune limitazioni pratiche nella fabbricazione di cavi con alte impedenze d'onda. Un cavo di 200 ohm o più deve avere un nucleo molto sottile o un grande diametro esterno del conduttore (per avere un rapporto D/d elevato). Un tale prodotto è più difficile da usare, quindi per i percorsi ad alta impedenza si usano linee a due fili o dispositivi di terminazione.
Un altro importante parametro coassiale è attenuazione. Si misura in dB/m. In generale, più spesso è il cavo (più precisamente, più grande è il diametro del nucleo centrale), minore è l'attenuazione del segnale ad ogni metro di lunghezza. Ma questo parametro è anche influenzato dai materiali di cui è fatta la linea di comunicazione. Le perdite ohmiche sono determinate dal materiale del nucleo e della treccia. Anche le perdite dielettriche contribuiscono. Queste perdite aumentano con la frequenza del segnale e per ridurle si usano materiali isolanti speciali (fluoroplastica, ecc.). I dielettrici schiumati utilizzati nei cavi economici contribuiscono ad aumentare l'attenuazione.
Un'altra importante caratteristica di un cavo coassiale fattore di accorciamento. Questo parametro è necessario quando è necessario conoscere la lunghezza del cavo in lunghezze d'onda del segnale trasmesso (per esempio nei trasformatori d'impedenza). La lunghezza elettrica e la lunghezza fisica del cavo non coincidono perché la velocità della luce nel vuoto è maggiore della velocità della luce nel dielettrico del cavo. Per un cavo con dielettrico in polietilene Kk=0,66, per la fluoroplastica - 0,86. Per i prodotti economici con isolante in schiuma - imprevedibile, ma più vicino a 0,9. Nella letteratura tecnica straniera, il valore del fattore di ritardo - Kritardo=1/Кrimprovero.
Il cavo coassiale ha anche altre caratteristiche - raggio minimo di curvatura (dipende principalmente dal diametro esterno), resistenza elettrica dell'isolante, ecc. Anche questi, a volte, sono necessari quando si sceglie un cavo coassiale.
Marcatura del cavo coassiale
I prodotti domestici avevano una marcatura numero-lettera (la si può trovare ancora oggi). Un cavo era contrassegnato da un RoK (cavo a radiofrequenza), seguito da un numero:
- impedenza d'onda;
- Spessore del cavo in mm;
- numero di catalogo.
Per esempio, il cavo RK-75-4 indicava prodotti con resistenza d'onda 75 Ohm e diametro d'isolamento di 4 mm.
Anche la denominazione internazionale inizia con due lettere:
- RG - cavo a radiofrequenza;
- DG per le reti digitali;
- SAT, DJ - per le reti satellitari (cavo ad alta frequenza).
Poi c'è un numero che non contiene alcuna informazione tecnica (per decifrarlo, bisogna guardare la scheda tecnica del cavo). Più avanti, ci possono essere altre lettere che indicano altre proprietà. Un esempio di marcatura - RG8U - cavo RF di 50 Ohm con diametro ridotto del nucleo centrale e densità inferiore della treccia.
Comprendendo le differenze tra il cavo coassiale e altri prodotti via cavo e imparando l'impatto dei suoi parametri sulle caratteristiche di prestazione, è possibile applicare con successo questo prodotto in quelle aree per le quali è destinato.
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