Coaxialny kabel: rodzaje, budowa, zastosowania i przewodnik wyboru

Kabel koncentryczny to jeden z najczęściej używanych typów kabli do sygnałów RF, anten, GPS, komunikacji bezprzewodowej, sprzętu wideo i urządzeń elektronicznych.

W przeciwieństwie do zwykłego drutu elektrycznego, kabel koncentryczny ma starannie kontrolowaną strukturę wewnętrzną. Ta struktura pomaga przenosić sygnały o wysokiej częstotliwości, jednocześnie redukując zakłócenia i straty sygnału.

Jeśli wybierasz kabel do anteny, modułu komunikacyjnego, systemu samochodowego lub urządzenia RF, zrozumienie podstawowej struktury, impedancji, typu kabla i opcji złączy pomoże Ci wybrać odpowiednie rozwiązanie.

W tym przewodniku wyjaśniamy czym jest kabel koncentryczny, jak działa, typowe rodzaje kabli koncentrycznych, różnicę między kablem 50 omów a 75 omów oraz co należy wziąć pod uwagę przy zamawianiu niestandardowego zespołu kablowego.

Co to jest kabel koncentryczny?

Kabel koncentryczny, zwany również kablem koncentrycznym, to kabel elektryczny przeznaczony do przesyłania sygnałów o wysokiej częstotliwości.

Termin „koncentryczny” pochodzi od jego konstrukcji. Wewnętrzny przewodnik i otaczający go zewnętrzny przewodnik dzielą tę samą oś centralną.

Typowy kabel koncentryczny zawiera cztery główne części:

• Przewodnik środkowy

• Izolacja dielektryczna

• Metalowe ekranowanie

• Zewnętrzna osłona

Ta konstrukcja pomaga chronić przesyłany sygnał przed zakłóceniami elektromagnetycznymi, jednocześnie utrzymując kontrolowane charakterystyki elektryczne.

Dzięki tym właściwościom kable koncentryczne są szeroko stosowane w sprzęcie RF, komunikacji bezprzewodowej, antenach, GPS, motoryzacji, wideo i testowym.

W przypadku zastosowań wymagających złączy na obu końcach, kabel jest zazwyczaj produkowany jako zespół kablowy RF.

Co znajduje się wewnątrz kabla koncentrycznego?

Chociaż kable koncentryczne występują w wielu rozmiarach i konstrukcjach, większość z nich wykorzystuje tę samą podstawową, warstwową konstrukcję.

Przewodnik środkowy

Przewodnik środkowy przenosi sygnał elektryczny.

W zależności od kabla, producenci mogą stosować lite lub skręcone przewody wykonane z materiałów takich jak miedź, miedź cynowana lub miedź posrebrzana.

Lite przewody mogą zapewniać stabilną wydajność elektryczną, podczas gdy skręcone przewody zazwyczaj oferują lepszą elastyczność.

Izolacja dielektryczna

Warstwa dielektryczna otacza przewodnik środkowy.

Jej zadaniem jest utrzymanie centralnego położenia przewodnika i oddzielenie go od ekranu.

Materiał i wymiary tej warstwy bezpośrednio wpływają na impedancję charakterystyczną i wydajność sygnału kabla.

Typowe materiały dielektryczne obejmują polietylen i materiały fluoropolimerowe.

Ekranowanie

Przewodzący ekran otacza dielektryk.

Zapewnia ścieżkę powrotną dla sygnału i pomaga zredukować zakłócenia elektromagnetyczne.

W zależności od wymaganego poziomu ekranowania, konstrukcja może obejmować ekranowanie plecione, ekranowanie foliowe lub wiele warstw ekranowania.

Zewnętrzna osłona

Osłona chroni kabel przed uszkodzeniami mechanicznymi i środowiskowymi.

Właściwy materiał osłony zależy od zastosowania. Niektóre instalacje wymagają większej odporności na ciepło, ścieranie, olej, chemikalia, wilgoć lub powtarzalne ruchy.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o materiałach izolacyjnych i osłonowych kabli, zapoznaj się z naszym przewodnikiem po rodzajach izolacji przewodów.

Jak działa kabel koncentryczny?

Kabel koncentryczny przenosi sygnał przez swój środkowy przewodnik, podczas gdy otaczający ekran działa jako zewnętrzny przewodnik.

Odległość między tymi dwoma przewodnikami tworzy kontrolowaną ścieżkę transmisji.

Dlatego geometria kabla jest ważna.

Jeśli kabel zostanie zgnieciony, zbyt ostro zgięty lub nieprawidłowo zakończony, jego wewnętrzna geometria może ulec zmianie. Przy wyższych częstotliwościach może to wpłynąć na impedancję i zwiększyć odbicia sygnału lub straty wtrąceniowe.

Z tego powodu kabla RF nie należy traktować jedynie jako kawałka drutu z podłączonymi złączami.

Kabel, złącza, długość kabla, metoda zakończenia i impedancja systemu – wszystko to wpływa na wydajność kompletnego zespołu.

Typowe rodzaje kabli koncentrycznych

Dostępnych jest wiele rodzajów kabli koncentrycznych.

Do kompaktowych zastosowań RF i elektronicznych nadal szeroko stosowane są kable serii RG.

Najlepszy kabel koncentryczny nie zawsze jest największym kablem.

Na przykład RG174 może być odpowiedni, gdy przestrzeń instalacyjna jest ograniczona, podczas gdy większy kabel może zapewnić niższe tłumienie dla dłuższego połączenia RF.

Dlatego należy wziąć pod uwagę zarówno wymagania mechaniczne, jak i elektryczne.

Nasza zespoły kablowe RF obejmują różne kombinacje kabli i złączy do zastosowań antenowych, bezprzewodowych, motoryzacyjnych i elektronicznych.

Kabel koncentryczny 50 omów vs 75 omów

Jedną z najważniejszych specyfikacji kabla koncentrycznego jest impedancja charakterystyczna.

Najczęstsze wartości to 50 omów i 75 omów.

Branżowe odniesienia opisują 50Ω jako szeroko stosowane do zastosowań transmisji RF, podczas gdy 75Ω jest często używane do transmisji sygnałów wideo i nadawczych.

Kabel koncentryczny 50 omów

Kabel koncentryczny 50-omowy jest powszechnie stosowany do:

• Anteny RF

• Wi-Fi

• GPS

• Komunikacja komórkowa

• Systemy radiowe

• Moduły bezprzewodowe

• Sprzęt testowy RF

Wiele zastosowań SMA, UFL/IPEX, MMCX, MCX, typu N i motoryzacyjnych RF wykorzystuje ścieżki transmisji 50-omowe.

Kabel koncentryczny 75 omów

Kabel 75-omowy jest powszechnie stosowany do:

• CCTV

• Sprzęt wideo

• Telewizja

• CATV

• Systemy satelitarne

• Zastosowania nadawcze

Najważniejszą zasadą jest dopasowanie impedancji kabla do reszty systemu.

Urządzenie 50-omowe powinno zazwyczaj używać kabla 50-omowego i kompatybilnych złączy.

Niedopasowanie impedancji może spowodować odbicie sygnału i zmniejszyć wydajność RF.

Gdzie używane są kable koncentryczne?

Kable koncentryczne występują w szerokiej gamie produktów.

Anteny i sprzęt bezprzewodowy

Jednym z najczęstszych zastosowań jest podłączenie modułu RF do anteny.

Może to obejmować:

• Sprzęt Wi-Fi

• Moduły GPS

• Urządzenia komórkowe

• Systemy IoT

• Sprzęt radiowy

Typowy projekt może wykorzystywać małe złącze UFL na PCB i złącze SMA na obudowie.

Niestandardowy zespół kablowy łączy te dwa interfejsy.

Elektronika samochodowa

Nowoczesne pojazdy zawierają wiele systemów komunikacji RF.

Kable koncentryczne mogą być używane do GPS, radia, komunikacji komórkowej, systemów informacyjno-rozrywkowych, telematyki i anten samochodowych.

Złącza FAKRA są powszechnie stosowane w tych zastosowaniach, ponieważ ich kodowane obudowy pomagają uprościć identyfikację złączy.

Na przykład niestandardowe zespoły mogą łączyć złącza FAKRA i SMA z kablem koncentrycznym RG174.

Sprzęt elektroniczny i przemysłowy

Zespoły kabli koncentrycznych są również używane w:

• Instrumenty RF

• Sprzęt pomiarowy

• Elektronika przemysłowa

• Sprzęt komunikacyjny

• Systemy antenowe

• Przyrządy testowe

Wymagany typ kabla zależy od częstotliwości, długości, ekranowania, interfejsu złącza i warunków środowiskowych.

Typowe rodzaje złączy koncentrycznych

Wybór odpowiedniego złącza jest równie ważny jak wybór kabla.

Typowe złącza koncentryczne RF obejmują:

SMA
Często używane do anten, GPS, Wi-Fi, sprzętu komunikacyjnego i instrumentów RF.

UFL / IPEX
Bardzo małe złącza powszechnie stosowane na płytkach drukowanych i modułach bezprzewodowych.

FAKRA
Powszechne w motoryzacji RF, GPS, antenach i systemach informacyjno-rozrywkowych.

BNC
Często używane do sprzętu testowego, CCTV, instrumentów RF i systemów komunikacyjnych.

MCX i MMCX
Kompaktowe złącza odpowiednie do GPS, urządzeń bezprzewodowych i elektroniki wbudowanej.

Typ N
Większe i bardziej wytrzymałe złącze RF powszechnie stosowane do anten zewnętrznych i sprzętu komunikacyjnego.

Nasza oferta zespołów kablowych RF obejmuje różne kombinacje złączy i kabli do niestandardowych projektów.

Jak wybrać odpowiedni kabel koncentryczny?

Nie ma jednego kabla koncentrycznego, który byłby odpowiedni do każdego zastosowania.

Przed wyborem należy wziąć pod uwagę następujące kluczowe czynniki.

Częstotliwość pracy

Wyższe częstotliwości sprawiają, że straty kabla i kontrola impedancji są ważniejsze.

Zawsze określ swoją częstotliwość pracy przed wyborem kabla.

Długość kabla

Tłumienie sygnału wzrasta wraz ze wzrostem długości kabla.

Miniaturowy kabel koncentryczny może dobrze działać w przypadku krótkiego połączenia wewnątrz urządzenia, ale może nie być najlepszym rozwiązaniem dla długiego kabla antenowego.

Impedancja

Potwierdź, czy Twój system wymaga 50Ω czy 75Ω.

Kabel, złącza, antena i sprzęt powinny używać kompatybilnej impedancji, gdziekolwiek to możliwe.

Typ złącza

Złącze musi pasować zarówno do interfejsu systemu, jak i do fizycznej konstrukcji kabla.

Na przykład złącza SMA przeznaczone do małego kabla RG174 mają inne wymiary zakończenia niż złącza przeznaczone do większych kabli RF.

Elastyczność i przestrzeń instalacyjna

Kompaktowa elektronika często wymaga elastycznych kabli, które mogą przechodzić wokół płytek drukowanych, obudów i innych komponentów.

Jednak zbyt ostre zgięcia mogą zdeformować kabel i wpłynąć na jego wydajność.

Środowisko pracy

Weź pod uwagę temperaturę, wibracje, wilgoć, chemikalia, ekspozycję na zewnątrz i powtarzalne ruchy.

Warunki te mogą wpłynąć na osłonę kabla, poszycie złącza, odciążenie i wymagania dotyczące uszczelnienia.

Dlaczego jakość zespołu kablowego ma znaczenie?

Wysokiej jakości kabel może nadal działać słabo, jeśli złącze jest nieprawidłowo zakończone.

Podczas produkcji zespołu kabla koncentrycznego ważne czynniki obejmują:

• Wymiary zdejmowania izolacji kabla

• Zakończenie styku środkowego

• Przygotowanie ekranu

• Zaciskanie tulei

• Pozycja złącza

• Odciążenie

Niewłaściwe zakończenie może spowodować nieciągłości impedancji lub zmniejszyć niezawodność mechaniczną.

Dlatego niestandardowe zespoły RF powinny być produkowane i testowane jako kompletne zespoły, a nie oceniane tylko na podstawie typu kabla.

Jak testowane są zespoły kablowe RF?

Wymagania testowe zależą od zastosowania.

Podstawowe zespoły mogą wymagać testu ciągłości, zwarcia, wymiarowego i kontroli wizualnej.

Zastosowania RF o wyższej częstotliwości mogą również wymagać testów takich jak:

• Straty wtrąceniowe

• VSWR

• Straty powrotne

Norma IEC 60966-1 określa ogólne wymagania i metody testowania obejmujące właściwości elektryczne, mechaniczne i środowiskowe zespołów kabli koncentrycznych RF.

Przy zamawianiu niestandardowego kabla lepiej jest określić rzeczywiste wymagane testy, zamiast po prostu pytać, czy kabel jest „testowany”.

Jakie informacje należy podać dla niestandardowego kabla koncentrycznego?

Podanie kompletnych specyfikacji może znacznie przyspieszyć wycenę i produkcję.

Zazwyczaj należy podać:

• Typ kabla

• Impedancja 50Ω lub 75Ω

• Złącze A

• Złącze B

• Długość kabla

• Częstotliwość pracy

• Ilość

• Środowisko pracy

• Specjalne wymagania testowe

Na przykład:

RG316, 50Ω, żeńskie SMA bulkhead do UFL, 300 mm, zastosowanie GPS, 1000 sztuk.

Daje to producentowi znacznie więcej użytecznych informacji niż proste zapytanie o „kabel antenowy SMA”.

Często zadawane pytania

Do czego służy kabel koncentryczny?

Kabel koncentryczny jest powszechnie używany do przesyłania sygnałów RF, antenowych, GPS, bezprzewodowych, wideo i komunikacyjnych, jednocześnie redukując zewnętrzne zakłócenia elektromagnetyczne.

Jaka jest różnica między kablem koncentrycznym a zwykłym drutem?

Zwykły drut przenosi głównie prąd elektryczny lub sygnały o niskiej częstotliwości. Kabel koncentryczny wykorzystuje środkowy przewodnik i otaczający ekran o kontrolowanej geometrii, aby utrzymać impedancję charakterystyczną i obsługiwać transmisję sygnałów o wysokiej częstotliwości.

Czy kabel koncentryczny ma 50 omów czy 75 omów?

Oba są powszechne. Kabel 50Ω jest szeroko stosowany w zastosowaniach RF i bezprzewodowych, podczas gdy kabel 75Ω jest powszechnie stosowany w zastosowaniach wideo, nadawczych i CATV.

Który kabel koncentryczny jest najlepszy do anteny?

Zależy to od częstotliwości, długości kabla, strat sygnału, przestrzeni instalacyjnej, typu złącza i środowiska pracy. Małe kable, takie jak RG174, mogą dobrze działać w przypadku krótkich połączeń antenowych, podczas gdy dłuższe połączenia mogą wymagać kabla o niższych stratach.

Czy zespoły kabli koncentrycznych można dostosować?

Tak. Typ kabla, kombinacja złączy, długość, orientacja, osłona termokurczliwa, uszczelnienie i inne cechy można dostosować zgodnie z Twoim zastosowaniem i rysunkiem.

Niestandardowe zespoły kabli koncentrycznych dla Twojego projektu

Wybór odpowiedniego kabla koncentrycznego wymaga rozważenia czegoś więcej niż tylko numeru kabla.

Należy wspólnie ocenić częstotliwość, impedancję, długość kabla, straty sygnału, kompatybilność złączy, przestrzeń instalacyjną i środowisko pracy.

Produkujemy niestandardowe zespoły kablowe RF, mikrokable koncentryczne i inne niestandardowe zespoły kablowe do zastosowań elektronicznych, komunikacyjnych, motoryzacyjnych, antenowych i przemysłowych.

Jeśli potrzebujesz kabla SMA do UFL, zespołu kablowego FAKRA, kabla BNC, zespołu MMCX, kabla RG174, kabla RG316 lub innej niestandardowej konfiguracji RF, prześlij nam swój rysunek, specyfikacje kabla, wymagania dotyczące złączy i ilość zamówienia.

Skontaktuj się z nami, aby uzyskać wycenę niestandardowego zespołu kabla koncentrycznego.