Кабели коаксиальные 1-жильные

Кабели коаксиальные одножильные: конструкция, параметры и применение

Коаксиальный кабель с одножильным центральным проводником (центральной жилой) представляет собой высокочастотную линию передачи, в которой оба проводника — центральный и внешний — соосны и разделены диэлектриком. Его основное назначение — передача высокочастотных сигналов (от десятков кГц до нескольких ГГц) с минимальными потерями и высоким уровнем защиты от внешних электромагнитных помех. Ключевая особенность конструкции — использование цельного, а не многопроволочного, центрального проводника, что определяет специфику его механических и электрических свойств.

Конструкция одножильного коаксиального кабеля

Конструкция строго регламентирована и состоит из нескольких обязательных слоев, каждый из которых выполняет критически важную функцию.

• Центральный проводник (жила): Выполнен из цельного медного или меднолуженого провода. Диаметр жилы стандартизирован и является одним из ключевых параметров, определяющих волновое сопротивление и погонное затухание. Одножильная конструкция обеспечивает более низкое омическое сопротивление на высоких частотах по сравнению с многопроволочной того же сечения (меньше скин-эффект), но снижает гибкость кабеля.
• Внутренний диэлектрик (изоляция): Обеспечивает постоянное расстояние между центральным проводником и экраном, формируя волновое сопротивление. Материалы:
  • Сплошной полиэтилен (PE) – наиболее распространенный, баланс стоимости и параметров.
  • Вспененный полиэтилен (Foam PE) – имеет меньшую диэлектрическую проницаемость, что снижает затухание и повышает скорость распространения сигнала (~78% от скорости света).
  • Сплошной фторопласт (PTFE) – для высокотемпературных и специализированных применений.
• Внешний проводник (экран): Выполняет две функции: обратного проводника для сигнала и экранирования от внешних помех. Конструкции экрана варьируются:
  • Одинарная оплетка (Braided Shield) – стандартный уровень защиты (70-80%).
  • Двойная оплетка (Double Braided Shield) – повышенная защита (более 90%).
  • Фольга + оплетка (Foil & Braid) – комбинированный экран, обеспечивающий защиту до 100% на высоких частотах. Фольга (алюминиевая или медная лавсановая лента) накладывается спирально или продольно.
• Внешняя оболочка: Защищает все внутренние слои от механических повреждений, влаги, УФ-излучения и химических воздействий. Материалы: ПВХ (для помещений), светостабилизированный полиэтилен (для улицы), безгалогенный компаунд (для объектов с повышенными требованиями пожарной безопасности).

Ключевые электрические и механические параметры

Выбор кабеля осуществляется на основе технических параметров, указанных в документации.

Таблица 1. Основные параметры типовых коаксиальных кабелей с одножильным проводником

Тип кабеля (аналог)	Диаметр центральной жилы, мм	Волновое сопротивление, Ом	Погонное затухание на 100 МГц, дБ/100м	Погонное затухание на 1000 МГц, дБ/100м	Емкость, пФ/м	Наружный диаметр, мм
RG-6/U (рос. РК-75-4,2)	1.02	75	4.8 — 6.5	16.0 — 22.0	~53	~6.8
RG-11/U (рос. РК-75-7)	1.63	75	3.0 — 3.7	10.0 — 12.0	~54	~10.3
RG-58C/U (рос. РК-50-2,2)	0.9	50	11.0 — 13.0	36.0 — 40.0	~93	~5.0
RG-213/U (рос. РК-50-7)	1.63	50	4.8 — 5.5	16.0 — 18.0	~100	~10.3
ДМВ 1.37/5.6 (Heliax)	1.37 (медная трубка)	50	1.9	6.3	~84	~5.6

• Волновое сопротивление: Нормированное значение, обычно 50 или 75 Ом. 50-омные кабели минимизируют потери мощности (применяются в радиочастотной технике, связи). 75-омные кабели минимизируют затухание сигнала по напряжению (применяются в телевидении, измерительной технике).
• Погонное затухание (коэффициент ослабления): Важнейший параметр, определяющий максимальную длину линии без усиления сигнала. Зависит от частоты, материалов диэлектрика и диаметра жилы. Растет пропорционально квадратному корню от частоты.
• Рабочая частота (полоса пропускания): Максимальная частота, на которой кабель эффективно работает. Для кабелей с пористой изоляцией может достигать 2-3 ГГц и выше.
• Скорость распространения (Vf): Выражается в процентах от скорости света. У кабелей со вспененным диэлектриком составляет 78-84%, что критично для систем с синхронизацией (например, системы цифрового телерадиовещания DVB-T2).
• Максимальное рабочее напряжение: Определяется толщиной и материалом диэлектрика. Для стандартных кабелей составляет сотни вольт, для специализированных (например, для питания антенн) – киловольты.
• Гибкость: Одножильный центральный проводник снижает гибкость по сравнению с многопроволочным. Такие кабели относятся к категории semi-flexible (полугибкие) и не предназначены для частых изгибов или динамичных движений.

Области применения и стандарты

Одножильные коаксиальные кабели применяются в стационарных и полустационарных системах, где важна стабильность параметров и минимальные потери.

• Телевизионные системы (кабельное, эфирное, спутниковое ТВ): Преимущественно 75-омные кабели (типа RG-6, RG-11). Используются для распределения сигнала от антенны или головной станции к абонентским устройствам.
• Системы связи и передачи данных: В качестве фидерных линий для подключения антенн базовых станций сотовой связи, радиорелейных линий, Wi-Fi оборудования. Применяются 50-омные кабели (типа RG-213, ДМВ).
• Измерительная техника: Для соединения генераторов, анализаторов спектра и другого высокочастотного оборудования. Требуется высокая повторяемость параметров и низкое затухание.
• Системы видеонаблюдения (CCTV): Для передачи аналогового видео сигнала (CVBS) на частоте до 10 МГц. Несмотря на рост IP-систем, коаксиал остается востребованным благодаря простоте и дальности передачи без усилителей.
• Вещательные студии и профессиональное аудио/видео оборудование: Передача цифровых сигналов (SDI, HD-SDI) на высоких скоростях.

Основные стандарты, регламентирующие производство: международные (IEC 61196, MIL-C-17), национальные (ГОСТ 11326.0-78 и последующие, серия РК-75-ХХХ, РК-50-ХХХ), отраслевые (ETSI, Broadcast).

Монтаж, соединение и требования к эксплуатации

Правильный монтаж критичен для сохранения волнового сопротивления тракта и минимизации отражений сигнала (КСВ).

• Радиус изгиба: Не должен быть меньше 7-10 наружных диаметров кабеля во избежание изменения геометрии и, как следствие, волнового сопротивления на изгибе.
• Заделке концов и использование разъемов: Требуется применение специального инструмента (обжимные клещи, пресс-клещи). Популярные типы разъемов: F-разъем (для ТВ, 75 Ом), BNC, N-разъем (для 50 и 75 Ом), SMA. Необходима качественная пайка центральной жилы (если разъем требует этого) и надежный контакт с экраном.
• Защита от влаги: На открытом воздухе и в грунте необходимо использовать кабели с влагостойкой оболочкой и дополнительно герметизировать точки соединения термоусадочными трубками с герметиком.
• Заземление: Экран кабеля должен быть заземлен в одной точке (как правило, на стороне оборудования) для предотвращения образования контуров заземления и наводок.

Сравнение с многопроволочным (гибким) коаксиальным кабелем

Таблица 2. Сравнение одножильного и многопроволочного коаксиального кабеля

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается кабель 50 Ом от 75 Ом и можно ли их взаимозаменять?

Отличие в волновом сопротивлении, заданном геометрией (соотношением диаметров экрана и жилы) и диэлектриком. Прямая взаимозамена недопустима, так как приводит к несогласованности тракта, росту коэффициента стоячей волны (КСВ), отражениям сигнала и значительным потерям. Исключение — маломощные низкочастотные линии на коротких расстояниях, где это влияние может быть не критичным, но в профессиональной практике не рекомендуется.

Какой тип экрана лучше: оплетка, фольга или комбинированный?

Выбор зависит от требований к экранированию:
Одинарная оплетка (70-85%) — для зон с умеренным уровнем помех, проста в заделке.
Фольга + оплетка (близко к 100%) — оптимальна для сред с высоким уровнем электромагнитных помех (промышленные объекты, рядом с силовыми кабелями). Фольга обеспечивает полное покрытие, но делает кабель менее гибким.
Двойная оплетка (более 90%) — хороший баланс между эффективностью экранирования и гибкостью/удобством монтажа.

Почему на высоких частотах затухание в кабеле растет?

Основные причины: скин-эффект (вытеснение тока на поверхность проводника, что увеличивает его активное сопротивление) и потери в диэлектрике (диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь). С ростом частоты оба фактора усиливаются, приводя к экспоненциальному росту погонного затухания.

Что важнее: больший диаметр кабеля или тип диэлектрика для снижения потерь?

Оба фактора критичны. Увеличение диаметра центрального проводника (и, соответственно, всего кабеля) напрямую снижает омические потери. Использование вспененного диэлектрика вместо сплошного снижает диэлектрические потери и увеличивает скорость распространения. Для достижения минимального затухания выбирают кабель максимально возможного диаметра со вспененным диэлектриком (например, 10 мм и более).

Как правильно выбрать кабель для системы цифрового телевещания DVB-T2?

Ключевые критерии: волновое сопротивление 75 Ом, низкое погонное затухание на частотах дециметрового диапазона (470-862 МГц), качественный экран (фольга+оплетка) для защиты от помех, внешняя оболочка, стойкая к УФ-излучению (для уличной прокладки). Рекомендуются кабели категории RG-6/U или RG-11/U с медным центральным проводником и вспененным диэлектриком.

Каков типовой срок службы коаксиального кабеля и от чего он зависит?

Срок службы при правильной прокладке составляет 15-25 лет. Основные факторы старения: деградация диэлектрика под воздействием температурных циклов, коррозия экрана и оболочки при попадании влаги (особенно при повреждении), механические повреждения, воздействие ультрафиолета (для кабелей без УФ-стабилизатора). Регулярный контроль параметров линии (КСВ, затухание) позволяет прогнозировать необходимость замены.