Lựa chọn lắp ráp cáp RF phù hợp

Coaxial cáp lắp ráp hầu như ở khắp mọi nơi hệ thống điện tử có thể được tìm thấy. Và họ có một công việc đơn giản: làm đường dẫn tín hiệu để truyền tín hiệu từ vị trí này sang vị trí khác. Nhưng họ phải thực hiện công việc đó mà không thất bại và có ít hoặc không thay đổi tín hiệu, cho dù đó là tín hiệu tương tự tần số cao hay tín hiệu số tốc độ cao. Do các cụm cáp đồng trục rất quan trọng đối với một loạt các hệ thống như vậy, từ các hệ thống điện tử trên mặt đất gồ ghề đến các vệ tinh quay quanh không gian, quá trình lựa chọn các cáp đó không nên được xử lý nhẹ. Chọn lắp ráp cáp đồng trục phù hợp không phải là một việc nhỏ, nhưng nó có thể được thực hiện dễ dàng hơn bằng cách biết rõ hơn những gì cần tìm trong một cụm cáp đồng trục tần số cao hoặc tốc độ cao.

Cáp đồng trục cung cấp phương tiện truyền tải điện từ ngang (TEM). Tên đồng trục xuất phát từ cấu trúc của chúng, thường bao gồm một dây dẫn bên trong bằng dây đồng tròn, rắn hoặc mắc kẹt, được bao quanh bởi một chất cách điện hình ống, được bao quanh bởi một dây dẫn bên ngoài hình ống hoặc lá chắn, được bao quanh bởi một dạng nào đó của lớp ngoài bảo vệ, thường là một lớp nhựa. Cáp đồng trục là sản phẩm trí tuệ của nhà toán học người Anh Oliver Heaviside, người đã cấp bằng sáng chế cho khái niệm này vào cuối thế kỷ 19th. Ông đã nghiên cứu các hiệu ứng da trong các đường truyền điện báo, xác định rằng bọc một số dạng cách điện xung quanh đường truyền sẽ cải thiện hiệu suất của nó. Việc sử dụng thương mại đầu tiên của cáp đồng trục ở Hoa Kỳ là cáp đồng trục dài 220 dài giữa hai thị trấn ở Minnesota, từ Stevens Point đến Minneapolis, trên danh nghĩa cho các đường dây điện thoại.

Để sử dụng hiệu quả với tín hiệu tương tự tần số cao hoặc tín hiệu số tốc độ cao, kích thước của các bộ phận khác nhau của cáp đồng trục phải được kiểm soát chính xác để đạt được khoảng cách dây dẫn không đổi. Cấu trúc đồng trục (Hình 1, khung nhìn cắt cáp đồng trục) hạn chế điện trường và từ trường của tín hiệu được dẫn trong chất cách điện trong khi ngăn không cho điện trường và từ trường bên ngoài lớp lá chắn bên ngoài can thiệp vào tín hiệu được dẫn. Cáp đồng trục trở thành một tổ hợp khi nó được kết thúc trong sự lựa chọn của các đầu nối đồng trục. Các cụm cáp đồng trục thường được sử dụng trong lắp đặt truyền hình cáp (CATV), cho các kết nối RF / lò vi sóng tần số cao, trong các thiết bị và hệ thống kiểm tra và đo lường chính xác và để truyền tín hiệu kỹ thuật số tốc độ cao trong mạng máy tính.

HÌNH HÌNH

Các cụm cáp đồng trục cho các ứng dụng kỹ thuật số tương tự hoặc tốc độ cao tần số cao thường có trở kháng đặc trưng của 50 hoặc 75, và các trở kháng này không phải là ngẫu nhiên. Hai giá trị bắt nguồn từ công việc tiên phong được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Bell ở 1929. Những thí nghiệm ban đầu đã tìm kiếm trở kháng đặc tính tối ưu để chuyển mức năng lượng cao cũng như để đạt được sự mất tín hiệu tối thiểu. Lý tưởng nhất, trở kháng cáp đặc trưng tương tự sẽ hỗ trợ cả hai điều kiện, nhưng đó không phải là trường hợp. Trở kháng đặc trưng của 30 được tìm thấy là tối ưu để truyền tín hiệu ở mức công suất cao, trong khi 77 được tìm thấy rất phù hợp để giảm thiểu việc mất tín hiệu tần số cao, tốc độ cao. Các nhà nghiên cứu của Bell cũng nhận thấy rằng 60 Ω là trở kháng đặc tính tốt nhất cho tín hiệu điện áp cao. Trở kháng 50 was được chọn là một sự thỏa hiệp thực tế giữa khả năng xử lý công suất tại 30 và suy giảm tối thiểu tại 77, trong khi 75 được chọn là một kết hợp tốt cho ăng ten lưỡng cực được cung cấp trung tâm trong không gian trống để sử dụng trong radio hệ thống.

Khi chỉ định lắp ráp cáp đồng trục, nó giúp hiểu các thông số điện và cơ của các loại cáp khác nhau và cách so sánh chúng. Cáp đồng trục RF / lò vi sóng có thể được nhóm thành ba loại: cáp bán cứng và phù hợp (hoặc có thể tạo hình bằng tay), cáp linh hoạt và cáp lượn sóng. Mỗi cái được chế tạo khác nhau, với các đặc tính cơ học khác nhau và mức độ hiệu suất điện khác nhau.

Cáp bán cứng, được gọi là vì chúng mang lại sự linh hoạt hơn cáp cứng, được biết đến với hiệu suất điện tuyệt vời nhưng khả năng định dạng hạn chế. Do không linh hoạt, họ thường yêu cầu sử dụng các bản vẽ kỹ thuật ba chiều (3D) để tích hợp đúng vào hầu hết các hệ thống điện tử. Nhưng việc lựa chọn lắp ráp cáp đồng trục liên quan đến sự đánh đổi và để hy sinh tính linh hoạt, các cụm cáp bán cứng cung cấp hiệu suất điện vượt trội so với hai loại cáp đồng trục khác và cung cấp trở kháng đồng đều, mất chèn thấp trên dải tần số rộng và hiệu quả che chắn tuyệt vời (SE, một thông số đặc trưng cho cả rò rỉ cáp và tính nhạy cảm với các nguồn điện từ bên ngoài).

Cáp bán cứng thường được xây dựng với một dây dẫn trung tâm rắn được bao quanh bởi một vật liệu cách điện, được bao phủ bởi một dây dẫn bên ngoài hình ống rắn (Hình 2, một góc nhìn cắt). Dây dẫn trung tâm thường là đồng mạ bạc, không từ tính và hỗ trợ hiệu suất tổn thất thấp. Các dây dẫn bên ngoài thường được hình thành bằng nhôm hoặc đồng, được trần hoặc mạ bằng thiếc. Trái ngược với cáp cứng, cáp bán cứng thường được đặc trưng bởi đường kính ngoài của cáp: 0.034, 0.047, 0.086 hoặc 0.141 inch. Cáp bán cứng có đường kính nhỏ có thể hỗ trợ tần số hoạt động cao như 110 GHz, nhưng với khả năng xử lý công suất tối đa vài trăm watt và thường ít hơn nhiều. Các loại cáp cứng, so sánh, có đường kính ngoài khác nhau, từ 0.875 đến 8.1875 inch. Chúng cung cấp khả năng xử lý năng lượng của kilowatt ở tần số thấp hơn, thường là thông qua khoảng 800 MHz cho các ứng dụng như máy phát phát thanh và truyền hình thương mại.

PIG 2

Các dây dẫn bên ngoài rắn cung cấp hiệu suất SE tuyệt vời trong cáp bán cứng, với một số hy sinh trong tính linh hoạt. Các giá trị che chắn cao cho phép cáp bán cứng đạt được hiệu suất điện tuyệt vời ngay cả trong môi trường có tín hiệu mức cao, gần ăng ten phát. Sử dụng các cấu hình khác nhau cho dây dẫn bên ngoài, các nhà sản xuất cáp đồng trục đã cải thiện tính linh hoạt của cáp trong khi vẫn đạt được mức SE cao. Lớp dây dẫn hoặc lớp bện bên ngoài đã được thiết kế với lớp bọc kim loại phẳng, lớp bọc kim loại tròn, dải kim loại có và không có lớp phủ, và trong cấu hình một lớp, hai lớp và ba lớp để cung cấp một loạt các giá trị SE với tổn thất chèn thấp trong khi cũng đạt được một số biện pháp linh hoạt trong cáp.

Cáp phù hợp cung cấp rất nhiều hiệu suất điện của các cụm cáp bán cứng, nhưng có phần linh hoạt hơn để dễ dàng cài đặt và kết nối khó khăn. Cáp phù hợp không được thiết kế cho uốn cong lặp đi lặp lại, nhưng có thể uốn cong (trong giới hạn bán kính uốn tối thiểu của chúng) thành một hình dạng cần thiết và sẽ giữ lại hình dạng đó một khi được uốn cong. Để có hiệu suất điện tốt, cáp phù hợp được chế tạo với dây dẫn bằng đồng mạ bạc hoặc dây dẫn bằng thép mạ bạc và mạ đồng và thiết kế lá chắn bằng đồng thiếc-thiếc cung cấp SE cao.

Cáp linh hoạt hy sinh một số hiệu suất điện của cáp bán cứng, nhưng tính linh hoạt cao hơn của chúng giúp đơn giản hóa việc cài đặt trong các hệ thống. Thay cho dây dẫn chắc chắn của cáp bán cứng, cáp mềm thường sử dụng dây dẫn trung tâm bị mắc kẹt. Thay vì dây dẫn chắc chắn bên ngoài của cáp bán cứng, cáp linh hoạt sử dụng áo khoác ngoài bằng polyurethane hoặc ethylene propylene (FEP). Một số vật liệu cách điện điện môi khác nhau có thể được sử dụng trong một tổ hợp cáp linh hoạt, bao gồm polyetylen, polytetrafluroetylen (PTFE) và bọt polyetylen mật độ cao. Hàm lượng không khí của bọt làm giảm hằng số điện môi của vật liệu cách điện đồng thời giúp giảm suy hao cáp.

Ví dụ, cáp đồng trục linh hoạt có thể sử dụng một dây dẫn bên ngoài được tạo thành từ các dây đồng mạ bạc được bện trên lớp cách điện hoặc các dải đồng mạ bạc trong một giỏ đan hoặc dây đồng mạ bạc đặt song song với nhau và theo hình xoắn ốc dài cấu hình. Dây dẫn trung tâm có thể là đồng rắn, để giảm thiểu tổn thất cáp hoặc bị mắc kẹt cho các ứng dụng có thể yêu cầu uốn cong lặp đi lặp lại của cáp, mặc dù có tổn thất cao hơn cáp có dây dẫn trung tâm rắn.

HÌNH HÌNH

Bện cho cáp đồng trục có sẵn trong một loạt các vật liệu và loại, với mỗi loại đại diện cho sự đánh đổi. Một lớp bện được hình thành từ dây tròn cung cấp tính linh hoạt tốt và có chi phí vật liệu thấp nhất, nhưng như đã lưu ý trước đó, có thể bị suy giảm hiệu suất khi uốn. Vật liệu bện tinh vi hơn đại diện cho chi phí vật liệu tăng, nhưng hiệu suất phù hợp hơn theo thời gian. Ví dụ, một lá chắn hình thành từ ruy băng kim loại phẳng có thể mang lại độ suy giảm cáp thấp với hiệu suất SE cao, trong khi vẫn duy trì hiệu suất điện ổn định theo thời gian. Một bím tóc phẳng xoắn ốc hỗ trợ tính linh hoạt tốt, đồng thời cho phép ổn định pha tuyệt vời với độ uốn của cáp và mức SE cao. Một bím tóc được bọc hoặc gấp cũng có thể cung cấp hiệu suất điện cao, với độ bền cơ học tốt nhưng có một số mất linh hoạt so với các cấu hình bện khác.

Số lượng bím tóc sẽ tác động đến cả tính linh hoạt và SE. Tùy thuộc vào vật liệu lá chắn, như dây bện bằng đồng, và liệu nó có được tráng bạc hay không, một cáp đồng trục có một lớp dây bện có thể mang lại SE của 40 dB hoặc cao hơn với độ linh hoạt rất cao. Với mỗi lớp bện được thêm vào, độ linh hoạt của cáp sẽ giảm khi SE tăng. Một lớp bện đôi được hình thành từ hai bím dây tròn thường có thể cung cấp tốt hơn so với che chắn 60 dB. Nhưng nếu một tấm bạt che chắn hoặc dệt phẳng được sử dụng cho một trong những lớp bện đó, thì SE có thể được tăng lên thành 90 dB. Cáp được bảo vệ kép sử dụng tấm chắn lá dưới lớp composite chứa đầy thiếc có thể đạt được hiệu quả cao hơn 100 dB SE trong khi vẫn đạt được độ linh hoạt hợp lý. Giá trị SE cao có thể thực hiện với cáp được bảo vệ ba lớp kết hợp dây tròn và các lớp bện phẳng, mặc dù có một số hy sinh trong tính linh hoạt (Hình 4).

Các cụm cáp đồng trục được xác định bởi không chỉ loại cáp mà bởi các đầu nối đồng trục ở hai đầu của cụm. Để phù hợp với ứng dụng tốt nhất, các loại cáp khác nhau có thể được so sánh bằng các thông số cơ và điện tiêu chuẩn, nhưng các so sánh đó phải luôn so sánh độ dài tương tự của cáp với các đầu nối đồng trục tương tự ở cả hai đầu của cụm cáp được so sánh.

HÌNH HÌNH

Về đặc điểm biên độ và pha, một cụm cáp đồng trục phải vô hình về điện trong một hệ thống, cung cấp đường dẫn tín hiệu giữa hai điểm trong hệ thống với các hiệu ứng tối thiểu trên các tín hiệu được truyền. Tuy nhiên, trong thế giới thực, các cụm cáp có thể thay đổi tín hiệu mà chúng mang theo, mặc dù một lựa chọn lắp ráp cáp thích hợp có thể giúp giảm thiểu các hiệu ứng này. Các cụm cáp thường được đặc trưng bởi một số thông số cơ và điện khác nhau (Hình 5): tần số cắt, suy hao hoặc mất chèn (tính bằng dB / ft. Hoặc dB / m), tổn thất trở lại hoặc tỷ số sóng điện áp (VSWR), điện dung (pF / ft.), tốc độ lan truyền (VP, tính bằng%), khả năng xử lý công suất (tính bằng W) và thậm chí trọng lượng (lbs / ft. hoặc lbs / m). Các thông số khác nhau này có thể cung cấp các thước đo hữu ích để so sánh các cụm cáp từ các nhà cung cấp khác nhau.

Nếu bạn muốn xây dựng một đài phát thanh, hãy tăng cường bộ phát đài FM của bạn hoặc cần bất kỳ thiết bị nào khác Thiết bị FM, Xin cứ thoải mái liên lạc với chúng tôi: [email được bảo vệ].

Để lại lời nhắn 

Danh sách tin nhắn