Кабели коаксиальные многожильные
Кабели коаксиальные многожильные: конструкция, параметры и применение
Коаксиальный кабель с многожильным центральным проводником представляет собой специализированную разновидность коаксиального кабеля, в которой вместо монолитного (сплошного) центрального проводника используется проводник, состоящий из множества тонких скрученных проволок. Эта конструктивная особенность определяет все ключевые электрические, механические и эксплуатационные характеристики изделия, делая его незаменимым в ряде профессиональных и промышленных применений.
Конструкция и материалы
Стандартная конструкция многожильного коаксиального кабеля включает в себя несколько обязательных слоев:
- Центральный проводник (жила). Изготавливается из множества тонких проволок (обычно луженая медь, реже – посеребренная медь или медь с покрытием из высокопрочных сплавов). Количество проволок варьируется от 7 до нескольких десятков, что определяет гибкость и общее сечение.
- Внутренний диэлектрик (изоляция). Материал, обеспечивающий постоянное расстояние между центральным проводником и экраном, а также определяющий волновое сопротивление. Применяются: вспененный полиэтилен (Foamed PE), сплошной полиэтилен (Solid PE), фторопласт (PTFE). Вспененная структура снижает затухание сигнала.
- Экран (экранирование). Обеспечивает защиту от внешних электромагнитных помех и предотвращает излучение сигнала наружу. В многожильных кабелях чаще применяется комбинированное экранирование:
- Фольгированный экран (алюминиевая или полиэстеровая фольга с дренажным проводом) – обеспечивает 100% покрытие по окружности.
- Оплетка из луженых медных проволок – обеспечивает механическую прочность и низкое сопротивление по постоянному току. Плотность оплетки может быть от 60% до 95% и выше.
- Внешняя оболочка. Защищает кабель от механических повреждений, влаги, УФ-излучения и химических воздействий. Материалы: ПВХ (для общего применения), полиэтилен (для уличной прокладки), безгалогенный огнестойкий композит (для объектов с повышенными требованиями пожарной безопасности).
- Патч-корды и межблочные соединения. В стойках телекоммуникационного, измерительного и вещательного оборудования, где требуется высокая гибкость и частые коммутации.
- Мобильные и временные системы. Для подключения антенн на транспортных средствах, полевых КВ/УКВ радиостанций, временных линий связи.
- Системы видеонаблюдения (CCTV). Передача видеосигналов (AHD, HD-TVI, CVBS) и питания для поворотных камер (PTZ) на относительно короткие расстояния (до 200-300м).
- Аудио-видео инсталляции. Подключение профессионального видеооборудования, где важна мобильность (например, на телевизионных съемках).
- Сети связи и передачи данных на короткие расстояния. В сегментах, не требующих экстремально высоких частот, для подключения Wi-Fi антенн, абонентского оборудования.
- Измерительные системы. Соединение датчиков и контрольно-измерительных приборов в условиях вибрации.
- Выбор коннекторов. Необходимо использовать коннекторы, специально предназначенные для многожильных кабелей. Они имеют специальную конструкцию иглы или втулки для надежного контакта со всеми проволоками жилы. Использование коннекторов для моножилы приведет к плохому контакту и высоким потерям.
- Техника обжима. Обжим является предпочтительным методом оконцевания. Важно соблюдать геометрию обжима: центральный штырь должен равномерно обжать и зафиксировать многожильный проводник без его перерезания.
- Пайка. При необходимости пайки следует использовать термофен или мощный паяльник, чтобы быстро и равномерно прогреть всю скрутку, избегая перегрева и расплавления диэлектрика. Обязательно применение канифоли или другого флюса для луженой меди.
- Минимальный радиус изгиба. Несмотря на гибкость, следует соблюдать минимальный радиус изгиба, указанный производителем (обычно 5-10 наружных диаметров кабеля), чтобы не повредить экраны и не нарушить однородность волнового сопротивления в месте изгиба.
- Защита от коррозии. В агрессивных средах необходимо использовать кабели с лужеными проводниками и экранами, а также оболочками, стойкими к маслу, химикатам или УФ-излучению.
Ключевые электрические и механические параметры
Выбор многожильного коаксиального кабеля осуществляется на основе анализа следующих параметров.
Волновое сопротивление (импеданс)
Наиболее распространенные номиналы – 50 Ом и 75 Ом. Кабели 50 Ом оптимизированы для минимальных потерь мощности и применяются в радиочастотной технике, измерительном оборудовании, системах мобильной связи. Кабели 75 Ом оптимизированы для минимального затухания сигнала и являются стандартом в телевизионных и видеосистемах, системах видеонаблюдения.
Погонное затухание
Измеряется в дБ/м или дБ/100м на определенной частоте. Многожильный проводник имеет большее поверхностное сопротивление по сравнению с монолитным из-за эффекта близости и неровности поверхности, что приводит к более высокому затуханию, особенно на высоких частотах (свыше 1 ГГц). Это основной компромисс в пользу гибкости.
| Тип кабеля (пример) | Волновое сопротивление, Ом | Затухание на 100 МГц, дБ/100м | Затухание на 1 ГГц, дБ/100м | Гибкость |
|---|---|---|---|---|
| RG-58/U (моножила) | 50 | 22.0 | 74.0 | Средняя |
| RG-58C/U (многожила, 7×0.16) | 50 | 24.5 | 83.0 | Высокая |
| RG-6 (моножила, Quad Shield) | 75 | 16.5 | 55.0 | Низкая |
| RG-6 (многожила, 7×0.12) | 75 | 18.0 | 60.0 | Высокая |
Гибкость и стойкость к изгибам
Многожильная конструкция обеспечивает высокую гибкость и устойчивость к многократным изгибам и вибрациям без разрушения токопроводящей жилы. Это критически важно для применений, где кабель находится в движении (патч-корды, соединения с подвижным оборудованием) или требует частой перекладки.
Максимальная рабочая частота и полоса пропускания
Из-за большего затухания эффективная полоса пропускания многожильных кабелей для высокочастотных приложений (например, спутникового TV в Ku-диапазоне или высокоскоростной передачи данных) ограничена по сравнению с моножильными аналогами. Как правило, они применяются на частотах до 3-6 ГГц, в зависимости от качества диэлектрика и экранирования.
Токопроводящая способность
По постоянному току многожильный проводник при равном номинальном сечении имеет схожую с монолитным проводником проводимость. Однако на высоких частотах из-за скин-эффекта ток течет в поверхностном слое. Неидеальная поверхность многожильного проводника увеличивает сопротивление, что также вносит вклад в общее затухание.
Области применения
Сравнение с кабелем на основе монолитной жилы
| Критерий | Коаксиальный кабель с многожильным проводником | Коаксиальный кабель с монолитным проводником |
|---|---|---|
| Гибкость | Очень высокая, устойчив к частым изгибам и скручиванию. | Низкая или средняя, риск излома жилы при частых перегибах. |
| Погонное затухание | Выше (хуже) на всех частотах, особенно на ВЧ. | Ниже (лучше), оптимально для длинных линий и высоких частот. |
| Прочность на растяжение | Выше, благодаря структуре жилы. | Ниже, монолитная жила может необратимо деформироваться. |
| Стоимость | Как правило, несколько выше из-за более сложного процесса производства жилы. | Обычно ниже. |
| Монтаж (обжим, пайка) | Обжим предпочтительнее. Пайка требует специального флюса для луженых проволок. | Легко паяется, хорошо держится в обжимных и винтовых соединениях. |
| Типичное применение | Патч-корды, мобильные системы, видеонаблюдение, аудио-видео. | Стационарные прокладки, магистральные линии, спутниковое TV, высокочастотные системы. |
Рекомендации по монтажу и эксплуатации
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем главный недостаток многожильного коаксиального кабеля?
Главный и принципиальный недостаток – более высокое погонное затухание (ослабление сигнала) по сравнению с коаксиальным кабелем аналогичного диаметра, но с монолитной центральной жилой. Это прямое следствие конструкции многожильного проводника, которая увеличивает его высокочастотное сопротивление.
Можно ли использовать многожильный кабель для подключения спутниковой антенны?
Для магистральной линии от конвертера до ресивера, особенно в диапазонах Ku/Ka, рекомендуется использовать кабель с монолитной жилой (например, SAT-703) для минимизации потерь. Многожильный кабель может быть использован только для очень коротких патч-кордов (1-2 метра) внутри помещения, но это не является оптимальным решением и может привести к потере части каналов, особенно с высоким символьным потоком (SR).
Какой кабель лучше для системы видеонаблюдения: с многожилой или моножилой?
Для статичных камер, где кабель прокладывается один раз и не двигается, предпочтительнее моножила (например, RG-59/U) – он обеспечит меньшее затухание на длине. Для поворотных (PTZ) камер, где кабель подвергается постоянному движению, обязательно используется многожильный кабель (например, RG-59C/U или специализированный многожильный кабель для PTZ), чтобы избежать обрыва жилы.
Как правильно выбрать коннектор для многожильного кабеля?
Необходимо выбирать коннекторы, в спецификации которых явно указана совместимость с многожильными (Stranded / Flexible) кабелями. Как правило, центральный контакт таких коннекторов имеет заостренную игольчатую или зубчатую конструкцию, которая проникает между проволоками и создает надежное газонепроницаемое соединение. Коннекторы для моножильных кабелей (Solid) имеют гладкую втулку и не обеспечат надежного контакта.
Правда ли, что многожильный кабель выдерживает больше разрывных усилий?
Да, это верно. Благодаря тому, что центральный проводник состоит из множества тонких проволок, он лучше распределяет механическую нагрузку на растяжение и изгиб. При превышении предела прочности многожильный проводник сначала растягивается, тогда как монолитный – сразу ломается.
Каково влияние длины многожильного кабеля на качество цифрового сигнала (например, DVB-T2 или Ethernet over Coax)?
Из-за большего затухания критическая длина для передачи цифровых сигналов через многожильный кабель будет меньше, чем через моножильный того же диаметра. Высокое затухание приводит к снижению отношения сигнал/шум (SNR) и уровня сигнала (RSSI), что вызывает битовые ошибки, «замирание» картинки или полную потерю сигнала. Для цифровых систем рекомендуется производить расчет длины линии с учетом паспортного затухания кабеля на рабочей частоте, оставляя запас не менее 3-6 дБ от чувствительности приемника.
Заключение
Коаксиальный кабель с многожильным центральным проводником является специализированным решением, где ключевым требованием является гибкость и стойкость к динамическим нагрузкам, а не минимальное затухание на высоких частотах. Его применение строго регламентировано областью задач: мобильные и временные системы, патч-корды, подключение подвижного оборудования, системы видеонаблюдения с PTZ-камерами. Правильный выбор такого кабеля, соответствующих коннекторов и аккуратный монтаж обеспечивают надежную работу линии связи в рамках его электрических возможностей. Инженеру необходимо четко понимать компромисс между гибкостью и затуханием, выбирая моножильную конструкцию для стационарных прокладок и многожильную – для всех применений, связанных с движением и частыми перекоммутациями.