Медный коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального внутреннего проводника, окруженного концентрическим внешним проводником, разделенных диэлектрическим изолятором. Оба проводника имеют общую геометрическую ось, что и определяет название «коаксиальный». Основное функциональное назначение данной конструкции – эффективная передача высокочастотных электромагнитных сигналов (от десятков кГц до нескольких ГГц) с минимальными потерями и высокой защищенностью от внешних электромагнитных помех (ЭМП).
Стандартная конструкция коаксиального кабеля включает в себя несколько обязательных слоев, каждый из которых выполняет критически важную функцию.
Выбор коаксиального кабеля для конкретной задачи определяется набором его электрических и механических характеристик.
| Параметр | Обозначение / Ед. изм. | Описание и влияние |
|---|---|---|
| Волновое сопротивление | Z, Ом | Важнейший параметр, определяющий согласование линии передачи с нагрузкой. Стандартные значения: 50 Ом (радиочастотные системы, измерительная аппаратура) и 75 Ом (видео, телевещание, кабельное TV). Отклонение от номинала вызывает отражения и потери. |
| Погонное затухание | α, дБ/м | Определяет потерю мощности сигнала на единицу длины. Зависит от частоты, материалов и конструкции. Растет пропорционально квадратному корню из частоты. Критичный параметр для длинных линий. |
| Погонная емкость | C, пФ/м | Зависит от диэлектрической проницаемости изолятора. Влияет на фазовую скорость и полосу пропускания. Меньшая емкость – более широкополосный кабель. |
| Скорость распространения | Vp, % | Отношение скорости сигнала в кабеле к скорости света в вакууме. Прямо зависит от типа диэлектрика. Для вспененного PE Vp ≈ 78-84%. |
| Максимальное рабочее напряжение | U, В | Зависит от толщины и качества диэлектрика. Важно для систем с высокой импульсной мощностью (например, антенные коммутаторы радиолокаторов). |
| Радиус изгиба | R, мм | Минимальный радиус, при котором не происходит необратимой деформации кабеля, ведущей к ухудшению параметров. Обычно 5-10 наружных диаметров. |
Широкий спектр применения привел к созданию множества типов кабелей. В профессиональной среде часто используется историческая маркировка (RG, DG), однако более корректно ориентироваться на технические спецификации.
| Тип / Марка (пример) | Волновое сопротивление, Ом | Диаметр | Ключевые особенности и применение |
|---|---|---|---|
| RG-6/U (рос. РК-75-4-хх) | 75 | ~6.8 мм | Стандарт для систем кабельного и спутникового TV, видеонаблюдения. Двойной экран (фольга+оплетка). |
| RG-11/U (рос. РК-75-7-хх) | 75 | ~10.3 мм | Магистральные линии CATV, длинные участки систем видеонаблюдения. Меньшее затухание, чем у RG-6. |
| RG-58C/U (рос. РК-50-2-хх) | 50 | ~5 мм | Распространенный гибкий кабель для соединений в измерительной аппаратуре, радиостанциях малой мощности. Оплеточный экран. |
| RG-213/U (рос. РК-50-7-хх) | 50 | ~10.3 мм | Силовой радиочастотный кабель для фидерных линий передающих антенн (до 1-2 кВт). Толстая оплетка. |
| LMR-400 (аналог) | 50 | ~10.3 мм | Современный низкопотерьный кабель с вспененным диэлектриком и комбинированным экраном. Затухание существенно ниже, чем у RG-213. Для фидеров базовых станций, СВЧ-систем. |
| Кабель 3C-2V (SAT-703) | 75 | ~6.8 мм | Кабель для цифрового спутникового TV. Часто имеет четырехслойный экран (2 фольги + 2 оплетки) для защиты от интенсивных помех. |
Качество монтажа напрямую влияет на характеристики линии. Неправильная прокладка или установка разъемов сводит на нет преимущества даже самого дорогого кабеля.
Разница обусловлена историческим развитием для разных целей. Кабель 50 Ом представляет собой оптимум между минимальным затуханием и максимальной передаваемой мощностью для заданного диаметра. Поэтому он стал стандартом для радиочастотной техники и связи. Кабель 75 Ом имеет минимальное погонное затухание (среди коаксиальных линий) и исторически использовался в телевизионной и видео-технике, где важна передача сигнала на большие расстояния с минимальными потерями, а уровни мощности невелики. Использование кабеля с несоответствующим импедансом в системе приводит к рассогласованию, отражениям сигнала и дополнительным потерям.
Выбор зависит от уровня внешних электромагнитных помех и требований к гибкости.
Для стационарной прокладки можно использовать кабели с экраном из фольги, для подвижных соединений – только оплеточные или комбинированные экраны.
КСВ (КСВН, SWR) – коэффициент стоячей волны по напряжению. Это числовой показатель степени согласования волнового сопротивления линии передачи (кабеля) с сопротивлением нагрузки (антенны, входа приемника). КСВ=1 означает идеальное согласование и полную передачу мощности в нагрузку. При КСВ>1 часть мощности отражается обратно к источнику. Высокий КСВ приводит к:
Для критичных систем (например, передающих БС) КСВ должен быть не более 1.2-1.5 в рабочей полосе частот.
Категорически не рекомендуется для постоянной эксплуатации, особенно на передачу. Рассогласование импедансов вызовет высокий КСВ, что может повредить выходной каскад радиостанции. Кроме того, центральная жила и экран бытовых TV-кабелей часто изготавливаются из стали с медным покрытием (для удешевления), что приводит к значительно более высоким потерям на радиочастотах по сравнению с профессиональными кабелями 50 Ом. Допустимо лишь на прием, в крайних случаях и на короткое время.
Потери (затухание) линейно зависят от длины кабеля и нелинейно (пропорционально квадратному корню) растут с увеличением частоты сигнала. Например, если затухание кабеля составляет 0.3 дБ/м на частоте 1 ГГц, то на длине 20 метров общие потери будут 6 дБ. Это означает, что мощность сигнала на выходе кабеля уменьшится в 4 раза. Поэтому для СВЧ-систем и длинных линий применяют специализированные низкопотерьные кабели (типа LMR, Heliax), имеющие затухание в 2-3 раза меньше, чем у стандартных RG-аналогов.
Оба фактора критичны. Высококачественный кабель с плохо установленным разъемом или разъемом низкого качества будет работать неудовлетворительно. Место соединения – наиболее уязвимая точка для возникновения неоднородности, нарушения согласования, потери герметичности и коррозии. Профессиональный монтаж с использованием пайки или обжима специальным инструментом, с контролем КСВ после установки, является обязательным условием надежной работы системы.