کابل کواکسیال

کابل کواکسیال نوعی کابل مسی است که به صورت ویژه با یک محافظ فلزی و دیگر اجزای مهندسی شده برای جلوگیری از تداخل سیگنال ساخته شده است.

در درجه اول توسط شرکت های تلویزیونی ، کابلی بود که برای اتصال آنتن ماهواره ای به خانه ها استفاده میشد ، همچنین گاهی اوقات توسط شرکت های تلفن برای اتصال دفاتر مرکزی به تیرهای تلفن نزدیک مشتریان استفاده می شد . به طور کلی برخی از خانه ها و ادارات نیز از کابل کواکسیال استفاده می کنند، اما استفاده گسترده از آن به عنوان یک رسانه اتصال اترنت در شرکت ها و مراکز داده با استقرار کابل های شبکه جایگزین شده است.

کابل کواکسیال دارای یک قسمت مرکزی که به طور عامیانه مغزی کابل و قسمت نواری که بعد از یک عایق به طور عامیانه شیلد به دور قسمت مرکزی تابیده شده است و کانال بیرونی به عنوان زمین عمل می کند. بسیاری از این کابل‌ها یا جفت‌های لوله کواکسیال را می‌توان در یک پوشش بیرونی قرار داد و با ریپیترها، می‌توان اطلاعات را برای مسافت زیادی حمل کرد.

کابل کواکسیال در سال 1880 توسط مهندس و ریاضیدان انگلیسی الیور هیوساید اختراع شد که در همان سال اختراع و طرح را به ثبت رساند. AT&T اولین سیستم انتقال کواکسیال بین قاره ای خود را در سال 1940 تأسیس کرد. بسته به فناوری حامل مورد استفاده و سایر عوامل، کابل شبکه و فیبر نوری جایگزین کابل کواکسیال هستند.

نحوه کار کابل های کواکسیال:
کابل های کواکسیال دارای لایه های متحدالمرکز از هادی های الکتریکی و مواد عایق هستند. این ساختار باعث می شود سیگنال ها در داخل کابل محصور شوند و از تداخل نویز الکتریکی با سیگنال جلوگیری می کند.

لایه رسانای مرکزی یک سیم رسانای نازک، مسی جامد یا بافته است. یک لایه دی الکتریک، ساخته شده از یک ماده عایق با ویژگی های الکتریکی کاملاً مشخص، سیم را احاطه کرده است. سپس یک لایه محافظ لایه دی الکتریک را با فویل فلزی یا مسی بافته شده احاطه می کند. کل مجموعه در یک ژاکت عایق پیچیده شده است.

impedance لایه محافظ فلزی بیرونی کابل کواکسیال معمولاً در اتصالات در هر دو انتها به زمین متصل می شود تا از سیگنال ها محافظت کند و به عنوان مکانی برای پخش سیگنال های تداخلی سرگردان است.

کلید طراحی کابل کواکسیال، کنترل دقیق ابعاد و مواد کابل است. آنها با هم اطمینان حاصل می کنند که مشخصه امپدانس کابل یک مقدار ثابت می گیرد. سیگنال های فرکانس بالا تا حدی در عدم تطابق امپدانس منعکس می شوند و باعث ایجاد خطا می شوند.

مشخصه امپدانس به فرکانس سیگنال حساس است. بالاتر از 1 گیگاهرتز، سازنده کابل باید از دی الکتریکی استفاده کند که سیگنال را خیلی تضعیف نکند یا امپدانس مشخصه را طوری تغییر ندهد که بازتاب سیگنال ایجاد کند.

مشخصات الکتریکی کواکس به کاربرد وابسته است و برای عملکرد خوب بسیار مهم است. دو امپدانس مشخصه استاندارد عبارت اند از از 50 اهم، که در محیط های با قدرت متوسط استفاده می شود، و 75 اهم، که برای اتصال به آنتن ها و تاسیسات مسکونی رایج است.

انواع کابل کواکسیال : انواع مختلفی از کابل های کواکسیال وجود دارد که برخی از انواع آن عبارتند از:

Hard-line coaxial
(کابل کواکسیال خط سخت) – که به لوله های مسی گرد و ترکیبی از فلزات به عنوان محافظ مانند آلومینیوم یا مس متکی است. این کابل ها معمولا برای اتصال فرستنده به آنتن استفاده می شوند.
Triaxial cable
(کابل سه محوری) – که دارای لایه سوم محافظ است که برای محافظت از سیگنال های منتقل شده از کابل به زمین متصل شده است.

Rigid-line coaxial cables
(کابل های کواکسیال خط صلب ) – که از لوله های مسی دوقلو تشکیل شده اند که به عنوان لوله های خم نشدنی عمل می کنند. این خطوط برای استفاده در فضای داخلی بین فرستنده های فرکانس رادیویی پرقدرت (RF) طراحی شده اند.

Radiating cable
(کابل تشعشعی) – که شبیه بسیاری از اجزای کابل سخت است، اما با شیارهای تنظیم شده در محافظ مطابق با طول موج RF که در آن کابل کار می کند. معمولاً در آسانسورها، تجهیزات نظامی و تونل های زیرزمینی استفاده می شود.

انواع کانکتور : انواع مختلفی از کانکتورهای کابل کواکسیال وجود دارد که با دو نوع کانکتور نر و ماده از هم جدا شده اند. انواع اتصال دهنده عبارتند از:

BNC- مخفف Bayonet Neil-Concelman نام دارد ، این کانکتور برای تلویزیون، سیگنال ویدیویی و رادیو زیر فرکانس 4 گیگاهرتز استفاده می شود.
TNC- مخفف Neil-Concelman Threaded است، این کانکتور یک نسخه بروز از کانکتور BNC است و در تلفن های همراه استفاده می شود. کانکتورهای TNC تا 12 گیگاهرتز کار می کنند.
SMA- مخفف SubMiniature است، نسخه A، این کانکتور برای تلفن های همراه، سیستم های آنتن Wi-Fi، سیستم های مایکروویو و رادیو استفاده می شود. کانکتورهای SMA تا 18 گیگاهرتز کار می کنند.
SMB- مخفف Subminiature است ، نسخه B، این کانکتور ممکن است با سخت افزار مخابراتی استفاده شود.
کانکتورهای QMA-QMA نوعی قفل سریع از کانکتورهای SMA هستند که برای سخت افزارهای صنعتی و ارتباطاتی استفاده می شوند.
RCA- مخفف Radio Corporation of America است، اینها کانکتورهایی هستند که در صدا و تصویر استفاده می شوند. اینها کابل های زرد، سفید و قرمز گروه بندی شده ای هستند که در تلویزیون های قدیمی استفاده می شوند. به کانکتورهای RCA جک A/V نیز گفته می شود.
کانکتورهای F : که نوع F نیز نامیده می شوند، در تلویزیون های دیجیتال و کابلی استفاده می شوند. اینها معمولا از کابل های RG6 یا RG 59 استفاده می کنند.

موارد استفاده از کابل های کواکسیال

در منازل و ادارات کوچک، از کابل های کواکسیال کوتاه برای تلویزیون کابلی، تجهیزات ویدئویی خانگی، تجهیزات رادیویی آماتور و دستگاه های اندازه گیری استفاده می شود. از لحاظ تاریخی، کابل‌های کواکسیال نیز به‌عنوان شکل اولیه اترنت مورد استفاده قرار می‌گرفتند که سرعت‌های تا 10 مگابیت بر ثانیه را پشتیبانی می‌کردند، اما کابل جفت به هم تابیده یا شبکه جایگزینش شده است. با این حال، این کابل همچنان به طور گسترده برای باند پهن کابلی اینترنت مورد استفاده قرار می گیرند. کابل های کواکسیال همچنین در خودروها، هواپیماها، تجهیزات نظامی و پزشکی و همچنین برای اتصال دیش های ماهواره، آنتن های رادیو و تلویزیون به گیرنده های مربوطه استفاده می شوند.

استانداردها

اکثر مشخصات کواکسیال امپدانس 50، 52، 75 یا 93 اهم دارند. به دلیل استفاده گسترده در صنعت تلویزیون کابلی، کابل‌های RG-6 با سپرهای دوتایی یا چهارگانه و امپدانس 75 اهم به یک استاندارد واقعی برای بسیاری از صنایع تبدیل شده‌اند. نزدیک به 50 استاندارد متمایز برای کابل کواکسیال وجود دارد که اغلب برای موارد استفاده خاص در رادیو  یا تلویزیون کابلی  طراحی شده است. نمونه‌های دیگر عبارتند از RG-59/U که برای حمل سیگنال پهنای باند از سیستم‌های  مدار بسته یا RG-214/U برای انتقال سیگنال با فرکانس بالا استفاده می‌شود.

کانکتورهای کواکسی از کانکتورهای تکی ساده که در سیستم های تلویزیون کابلی استفاده می شوند تا ترکیبات پیچیده از چندین پیوند کواکسی نازک، مخلوط با برق و سایر اتصالات سیگنال، که در بدنه های نیمه سفارشی قرار می گیرند، متفاوت است. اینها معمولاً در الکترونیک نظامی و avionics یافت می شوند.

سفتی مکانیکی بسته به ساختار داخلی و استفاده مورد نظر از کابل کشی کواکسیال می تواند بسیار متفاوت باشد. به عنوان مثال، کابل های پرقدرت اغلب با عایق ضخیم ساخته می شوند و بسیار سفت هستند.

برخی از کابل‌ها عمداً با سیم‌های مرکزی ضخیم ساخته می‌شوند . این ناشی از سیگنال های فرکانس بالا است که بر روی سطح هادی حرکت می کنند، نه در سراسر. اگر هادی مرکزی بزرگتر باشد، منجر به یک کابل سفت با تلفات کم در هر متر می شود.

مسائل تداخلی

کابل های کواکسیال می توانند انواع مختلفی از تداخل را تجربه کنند. نشت سیگنال زمانی رخ می دهد که میدان الکترومغناطیسی از محافظ بیرونی کابل عبور کند. در موارد دیگر، یک سیگنال خارجی می تواند از طریق عایق نشت کند. تغذیه مستقیم به دکل های پخش رادیویی تجاری کمترین نشتی و تداخل را دارد زیرا این کابل ها دارای محافظ های صاف و رسانا با شکاف های کمی هستند. تداخل در رآکتورهای هسته‌ای، جایی که به محافظ ویژه نیاز است، بسیار مهم است.

تفاوت بین RG59 و RG6

کابل های RG59 و RG6 معمولا در تلویزیون های ماهواره ای و مودم های کابلی استفاده می شوند. تاسیسات قدیمی از کابل RG59 قبل از ساخت کابل RG6 استفاده می کردند.
کابل RG59 با 20 سیم AWG نازک تر است و یک هادی مرکزی مسی دارد. این کابل بیشتر در ساختمان های قدیمی یافت می شود و برای دوربین های مدار بسته و سیستم های ویدئویی آنالوگ بهتر است.

کابل RG6 یک کابل 18 AWG بزرگتر است و یک هادی مرکزی مسی نیز دارد. کابل RG6 با سخت افزار با پهنای باند و فرکانس بالا استفاده می شود، جایی که سیگنال های اینترنت و ماهواره می توانند در فرکانس بالاتری نسبت به ویدئوهای آنالوگ سنتی اجرا شوند.