Это английское изобретение известно еще с 19-го века. Основной конструктивной особенностью считаются два проводника, расположенные на одной оси и разделенные во внешней оболочке диэлектрическим материалом. В самом начале коаксиальный кабель применялся в общественных телевизионных антеннах для передачи сигнала к телевизорам. В дальнейшем он стал широко использоваться в компьютерных сетях, кабельном телевидении, системах видеонаблюдения и других инженерных радиотехнических комплексах.
В настоящее время коаксиальный кабель постепенно вытесняется современными высокоскоростными беспроводными технологиями передачи данных, однако в своих традиционных областях он продолжает пользоваться стабильным устойчивым спросом.
Устройство и принцип работы
Простейшая конструкция коаксиального кабеля включает в себя медную жилу, заключенную в изоляцию, металлическую экранирующую оплетку и внешнюю оболочку. В некоторых модификациях дополнительно присутствует слой фольги, что означает двойную экранизацию. Наиболее сильные помехи преодолеваются кабелями, содержащими четыре экранизации, включающей два слоя фольги и два слоя металлической оплетки. Это наиболее простой ответ на вопрос, как выглядит данная конструкция и что содержит внутри.
Некоторые кабели могут быть снаружи покрыты металлической сеткой, выполняющей функцию дополнительного экрана. Он обеспечивает надежную защиту данных, передаваемых по кабелю, одновременно поглощая помехи или шумы в виде внешних электромагнитных сигналов. Наличие такого экрана не позволяет помехам искажать передаваемые данные.
Кодировка данных осуществляется с помощью электрических сигналов, передаваемых по жиле. Она может быть сплошной и состоять из одного медного провода или из нескольких проводков. Жилу окружает слой изоляции, отделяющей ее от металлической оплетки. Сама оплетка выполняет функцию заземления, устраняя электрические шумы и перекрестные помехи. Эти помехи являются электрическими наводками, появляющимися под влиянием проводов, расположенных рядом.
Не допускается соприкосновение металлической оплетки и проводящей жилы, поскольку это может привести к короткому замыканию. Помехи проникнут в жилу и разрушат передаваемые данные. Дополнительная защита от помех обеспечивается за счет наружной непроводящей оболочки, которая может быть резиновой, пластиковой или тефлоновой.
Где используется
До недавних пор коаксиальный кабель широко применялся в различных областях. Его технические характеристики обеспечивали надежную защиту от помех, высокую допустимую скорость передачи данных на значительные расстояния. Некоторые качества кабеля значительно выше, чем у . Поэтому вопроса, для чего нужен такой кабель, ни у кого не возникало. Однако со временем витая пара стала применяться все чаще, поскольку ее монтаж значительно проще и быстрее, по сравнению с коаксиальным кабелем, стоимость которого также более высокая.
Тем не менее, данные кабели широко применяются для соединения локальных компьютерных сетей, особенно там, где используются конфигурация в виде шины. В этих случаях концы каждой линии оборудуются специальными терминаторами, не допускающими внутренних отражений сигналов. Один из таких терминаторов подлежит обязательному заземлению, в противном случае металлическая оплетка не сможет защитить сеть от воздействия внешних помех и снизить излучение во внешнюю среду при передаче информации. Дополнительно обеспечивается и требуемая скорость коаксиального кабеля.
Кроме шин, данная продукция может использоваться в сетевых конфигурациях «звезда» и «пассивная звезда». Такие подключения выполнять значительно проще, поскольку внешние терминаторы на концы не устанавливаются.
Кабели этого типа успешно используются для передачи сигналов высокой частоты в различных электронных и электротехнических системах.
- Это различные виды связи
- Компьютерные и вещательные сети
- Антенно-фидерные устройства
- Системы контроля и видеонаблюдения
- Автоматики и сигнализации
- Системы измерения, дистанционного управления и контроля
- Коаксиальные кабели применяются в военной технике и многих других областях специального назначения.
Виды коаксиальных кабелей
Все коаксиальные кабели, в соответствии с техническими характеристиками, имеют две основные разновидности.
К первому варианту относится тонкий коаксиальный кабель, диаметром не более 5 мм, отличающийся повышенной гибкостью. С его помощью осуществляется передача на небольшие расстояния, поскольку затухание сигнала в нем происходит значительно быстрее, по сравнению с более толстой конструкцией. Тонкие кабели считаются наиболее оптимальным вариантом для прокладки локальных сетей и подключения к отдельным компьютерам. Использование специальных разъемов существенно упрощает монтаж, а сама конструкция не требует дополнительного оборудования.
Второй основной разновидностью является классический толстый коаксиальный кабель, диаметр которого составляет примерно 10 мм. Он отличается повышенной жесткостью, для монтажа требуются специальные дорогостоящие приспособления. Стоимость толстого кабеля в среднем в два раза дороже тонкого, поэтому он используется значительно реже, в тех случаях, когда без него совершенно не обойтись. Задержка распространения сигнала в толстом кабеле составляет примерно 4,5 нс/м, а в тонком - 5 нс/м.
Некоторые типы коаксиальных кабелей выпускаются с двумя экранами, один из которых помещается внутри другого. Для их разделения используется дополнительный изоляционный слой. За счет этого они гораздо лучше защищены от помех и от прослушивания, в связи с чем пользуются повышенным спросом, несмотря на более высокую стоимость.
Существует еще один вид данных изделий - кабель силовой коаксиальный, применяющийся в электротехнике. С его помощью осуществляется передача и распределение электроэнергии в силовых и осветительных сетях. Конструкция состоит из внутреннего одножильного провода и наружного многожильного проводника. Между ними проложена изоляция, а весь кабель целиком защищен внешней пластмассовой диэлектрической оболочкой, дополненной стальными жилами в форме токопроводящей бронирующей арматуры.
Существенным недостатком этой конструкции считается большой вес одного погонного метра кабеля, что делает невозможным его использование в воздушных линиях. Возникает реальная опасность провисания и обрыва.
Характеристики коаксиального кабеля
Независимо от разновидности, все кабели этого типа, обладают общими техническими характеристиками. Одной из основных считается волновое сопротивление коаксиального кабеля, определяющее качество проводника и передаваемого конечного сигнала. На данный параметр полностью влияет материал проводника и его свойства - диэлектрическая проницаемость, емкость, индуктивность и удельное сопротивление. От материала проводника зависит и погонное ослабление на различных частотах. Уровень сигнала понижается в зависимости от увеличения или уменьшения расстояния передачи.
Существуют такие понятия, как погонная емкость и индуктивность. В первом случае кабель характеризуется способностью к накоплению заряда, а во втором - способностью к созданию магнитного поля. Другие характеристики - диаметр центральной жилы, внутренний диаметр экрана, внешний диаметр оболочки и другие - используются в расчетах перед монтажом, для того чтобы правильно определить место установки, гарантирующее корректную работу всего кабеля.
Маркировка коаксиального кабеля
Каждый кабель имеет собственную маркировку, содержащую краткие характеристики того или иного изделия. Это значительно облегчает выбор наиболее подходящего варианта.
Например, марка КМБ-4 соответствует магистральному коаксиальному кабелю в свинцовой оболочке с броней типа Б. В нем содержится 4 коаксиальные пары и 5 четверок медных жил в бумажной изоляции, расположенных симметрично. В зависимости от маркировки, изменяется и предназначение того или иного кабеля.
Основными разновидностями считаются: кабель КМГ - коаксиальный магистральный голый, прокладываемый в канализации, КМК - с броней из круглой проволоки для прокладки под водой, КМАБп - с алюминиевой оболочкой, устойчивый к грозовым явлениям. Все данные о всех известных типах кабелей сведены в специальные таблицы, помещенные в справочники, откуда и можно получить всю необходимую информацию.
Коаксиальный кабель широко используется для передачи пакетов сигналов информации в компьютерных сетях, телевизионных сигналов в системах кабельного телевидения, видеонаблюдения и многих других радиотехнических инженерных комплексах. С появлением беспроводных технологий передачи данных Bluetooth или более современной и высокоскоростной Wi-Fi интенсивность использования коаксиального кабеля снизилась.
Коаксиальный кабель для передачи пакетов информации
Недостатки новых технологий:
- незначительный радиус действия;
- низкая помехозащищенность;
- малая скорость процесса передачи информации.
Сети с использованием коаксиальных кабелей ещё востребованы и широко применяются, особенно на военных объектах, где помехозащищенность имеет первостепенное значение.
Конструкция кабеля
Коаксиальный кабель имеет две токопроводящие жилы:
- Центральная монолитная медная жила. В некоторых стандартах встречается её многожильное витое исполнение из сплавов меди и с напылением серебряного слоя. Эта жила является сердечником кабеля, она находится в диэлектрической оболочке из полиэтилена.
- Внешний экранирующий проводник выглядит как плетёная сетка из меди, медных сплавов или алюминия. Некоторые варианты исполнения кабелей допускают два экранирующих слоя, между которыми диэлектрический слой. Первый используется, как центральная жила для передачи сигналов, другой рассеивает внешние электромагнитные помехи.
Общий вид конструкции коаксиального кабеля
В большинстве случаев внешняя защита кабеля от механических воздействий выполняется устойчивой к ультрафиолетовым лучам полихлорвинидной оболочкой. Есть более дорогие варианты защиты с тефлоновым покрытием.
Виды коаксиальных кабелей
Существует много разновидностей коаксиальных кабелей, некоторые из них достигают несколько сантиметров в диаметре. Они применяются для передачи радиотелевизионных сигналов большой мощности на антенны в передатчиках 1-5 кВт.
Разновидность коаксиальных кабелей
Для построения локальных компьютерных сетей используются кабеля двух стандартов:
- Категории RG-58/U или 58A/U, стандарта 10BASE-2 . Его называют тонкий коаксиальный кабель, с диаметром до 6 мм, с волновым сопротивлением 50 Ом, модель RG-58/U – с цельным медным проводом в центре кабеля, в категории 58A/U сердечник состоит из витого многожильного медного провода. Кабель способен передавать информацию без существенных потерь сигнала, скоростью до 10 Мбит/сек, до 185м, соединяются кабели напрямую к компьютерной плате сетевого адаптера.
- Категории RG-11 или RG-8, стандарта 10BASE-5:
- 10BASE-5 – в быту называют толстый коаксиальный кабель, с сечением 12 мм, центральная жила, диаметр, которой значительно толще, позволяет передавать сигналы с меньшим затуханием.
- В категории RG-11 сопротивление 75 Ом, в модели RG- 8 – 50 Ом. Скорость передачи сигналов 10 Мбит/сек, как в кабелях стандартов 10BASE-2, но расстояние значительно больше до 500 м. Очень часто этот кабель используют как магистральный соединяющий несколько отдельных локальных сетей, подключая его через трансивер. Это устройство, оснащённое коннектором «зуб вампира», который при подключении прокалывает изоляционную оболочку и обеспечивает электрический контакт, с проводником.
Одним из передовых изготовителей коаксиальных кабелей является компания Belden её разработки по усовершенствованию производства, повышению помехозащищенности, дальности передачи сигналов используются многими фирмами. Некоторые технические решения приняты как международные стандарты в производстве.
Кабель Belden
Кабельные сети получили широкое распространение благодаря предоставлению компаниями определённых услуг для потребителей в получении и обработке информации. С переходом на цифровое вещание улучшилось качество кабельного ТВ, появился высокоскоростной интернет, пакеты спутникового телевидения и IP-телефония. Стал активнее использоваться диапазон до 2100 МГц и частоты от 5-65 МГц для передачи сигналов обратного канала.
Кабель Belden отлично зарекомендовал себя в развитии этих технологий, разработчики поняли, что затраты на создание помехозащищенной аппаратуры беспроводной связи очень большие. Дешевле и эффективнее исключить электромагнитные помехи, создавая надёжную экранировку коаксиальных кабелей.
Общий вид кабеля Belden
Технология экранирования DUOBOND® PLUS в кабелях фирмы Belden соответствует самым передовым требования, которые выдвигают потребители.
Особенности технических решений кабеля DUOBOND® PLUS:
- Экранировку обеспечивает листовая алюминиевая фольга и медная плетёная сетка, структура внешней экранирующей оболочки трёхслойная, алюминий, полиэстер, и снова алюминий. Всё это надёжно приклеено вокруг диэлектрического слоя из вспененного, азотом полиэтилена, который разделяет центральный провод и многослойный экран. Такая технология изготовления кабеля предотвращает смещение экранирующего слоя, при разделке для крепления разъёмов и при загибах в процессе прокладки. Это техническое решение разработанное, специалистами от компании Belden является уже промышленным стандартом для всех производителей.
- Для повышения механической прочности экранирующего слоя и обеспечения эффективности защиты от помех на уровне 85 Дб используется гальваническая медь 99,99% покрытая слоем олова.
- Внешняя трёхслойная экранирующая оболочка имеет уникальный способ соединения с замыкающим перекрытием, которое обеспечивает электрический контакт алюминиевого покрытия. Таким образом, создаётся цельная экранирующая трубка из ламинированной фольги.
- Кабеля, DUOBOND® PLUS, создаются с экранировкой, которые полностью соответствуют стандартам RG 6, RG 11 и RG 59. Это значительно упрощает работу операторов при монтаже, используются те же технологические приёмы, инструменты и разъёмы как в работе с другими кабелями этих стандартов.
Основные параметры кабелей DUOBOND® PLUS
| Параметры | RG 59 | RG 6 | (PRG 11) |
|---|---|---|---|
| Волновое R, в Ом | 75 | 75 | 75 |
| Емкость, в пФ/м | 55 | 56 | 55 |
| Эффект экранировки, в дБ | >85 | >85 | >90 |
| Ø центрального провода, в мм | 0.8 | 1 | 1.55 |
| Ø диэлектрика, в мм | 3.66 | 4.75 | 7.25 |
| Тип фольги | Al/Pe/Al | Cu | Cu |
| Плотность оплетки, в % | 50 | 50 | 50 |
| Ø внешнего проводника, в мм | 4.2 | 5.25 | 7.9 |
| Ø оболочки, в мм | 6 | 6.9 | 10.1 |
| Минимум радиуса загиба, в мм | 35 | 35 | 100 |
| Тактовая частота передаваемых сигналов в МГц | затухания сигналов в дБ/100м | ||
| 5 | 1.8 | 1.7 | 0.9 |
| 50 | 4 | 4.5 | 2.7 |
| 100 | 5.6 | 6.4 | 3.9 |
| 200 | 7.4 | 9.1 | 5.7 |
| 300 | 12.6 | 11 | 6.9 |
| 400 | 16.2 | 13.2 | 8.2 |
| 800 | 23.2 | 19.2 | 12 |
| 1350 | 30.7 | 25.6 | 16.1 |
| 1750 | 35.3 | 29.6 | 18.7 |
| 2400 | 41.9 | 35.5 | 22.5 |
Отечественные производители производят коаксиальные кабели с индивидуальной маркировкой, но с соблюдением международных стандартов.
Кабель РК-75 и РК-50
Экранирующая сетка этих кабелей выполнена из тонкой мягкой медной проволоки плотность, которой 90%. Бывают комбинированные варианты, лавсановое алюминиевое покрытие обёрнуто сеткой из луженой медной проволоки с плотностью 50%. Комбинированный экран обеспечивает большую помехозащищенность.
Изоляция центрального провода состоит из вспененного азотом полиэтилена, это обеспечивает малый коэффициент затухания передаваемого сигнала. Центральный стержень выполнен из цельной отожженной медной проволоки или из тонкой многожильной структуры. Это придаёт большую гибкость проводу и лучшую проводимость для электрических сигналов. Структура коаксиального кабеля РК-75 одинакова со РК-50, различие в диаметре отдельных элементов и волновом сопротивлении. Оно определяет их назначение и область применения:
- РК-75 чаще применяется в магистральных компьютерных сетях между локальными ветвями большой сети;
- РК-50 имеет большую область применения, его используют на радиопередающих и радиоприёмных устройствах, для соединений плат различного назначения в отдельных блоках, передачи видеосигналов, в локальных компьютерных сетях.
Для эксплуатации кабеля снаружи помещений используются марки с внешней оболочкой из светостабилизирующего полиэтилена, для прокладки внутри зданий применяют кабели с оболочкой из пластика ПВХ.
Технические характеристики РК кабелей
| Марка кабеля | Внутренняя жила | Волновое сопротивление W, Ом | Затухание, дБ/м на частоте | Диаметр D, мм | |
|---|---|---|---|---|---|
| 10 МГц | 100 МГц | ||||
| РК-50-2-11 (РК-119) | Однопроволочная | 50±2 | 0.05 | 0.18 | 4,0±0,3 |
| РК-50-2-13 (РК-19) | " | 50±2 | 0.05 | 0.18 | 4,0±0,3 |
| РК-50-3-11 (РК-159) | " | 50±2 | 0.04 | 0.13 | 5,3±0,3 |
| РК-50-3-13 (РК-55) | " | 50±2 | 0.03 | 0.13 | 5,0±0,3 |
| РК-50-4-11 (РК-129) | " | 50±2 | 0.03 | 0.1 | 9,6±0,6 |
| РК-50-4-13 (РК-29) | " | 50±2 | 0.03 | 0.1 | 9,6±0,6 |
| РК-50-7-11 (РК-147) | Многопроволочная | 50±2 | 0.02 | 0.08 | 10,3±0,6 |
| РК-50-7-15 (РК-47) | " | 50±2 | 0.02 | 0.08 | 10,3±0,6 |
| РК-50-7-12 (РК-128) | " | 50±2 | 0.02 | 0.09 | 11,2±0,7 |
| РК-50-7-16 (РК-28) | " | 50±2 | 0.02 | 0.09 | 11,2±0,7 |
| РК-50-11-11 (РК-148) | " | 50±2 | 0.018 | 0.06 | 14,0±0,8 |
| РК-50-11-13 (РК-48) | " | 50±2 | 0.018 | 0.06 | 14,0±0,8 |
| РК-75-4-11 (РК-101) | Однопроволочная | 50±2 | 0.032 | 0.1 | 7,3±0,4 |
| РК-75-4-15 (РК-1) | " | 50±2 | 0.032 | 0.1 | 7,3±0,4 |
| Примечание: Таблица содержит данные, приводимые заводами-изготовителями. Для оценки затухания на частоте 27 МГц может быть использована линейная интерполяция. | |||||
Комбинированный кабель КВК-В(П)-2
Особенность такой марки заключается в том, что к обычному коаксиальному кабелю между экраном и внешней изолирующей оболочкой добавлены два медных изолированных провода. Дополнительные провода многожильные сечением 0,5 для управления опциями системы и 0,75 мм/кв, для питания. ТВ сигнал передаётся по коаксиальной составляющей кабеля, а управление или питание камерой осуществляется по дополнительным проводам.
Общий вид комбинированного кабеля КВК-В(П)-2
Такой кабель обеспечивает качественную передачу цветного и чёрно-белого видеосигнала, на расстояние до 450 м.
Конструкции и технические параметры комбинированных кабелей
Маркировка отечественных кабелей РК
Основой маркировки является последовательность букв и чисел:
- первое число 50 или 75 – величина волнового сопротивления Ом;
- второе число – Ø изоляции центральной жилы;
- в третьем числе, первая цифра – это материал изоляции с категорией теплостойкости, вторая и третья цифры определяют номер разработки.
Пример расшифровки РК 75-4,9-322А:
- Р – радиочастотный;
- К – коаксиальный кабель;
- число 75 – волновое сопротивление в Ом/м;
- 4 или 9 – Ø по внешней изоляции;
- 3 — полувоздушная, вспененная изоляция с теплостойкостью 1250 С;
- число 22 – номер производственной разработки;
- последняя в группе символов буква А, обозначает основную категорию назначения «Антенный».
В зависимости от задачи и спроса производители делают много разных марок коаксиальных кабелей. Для систем видеонаблюдения и домофонов широко распространены комбинированные модели кабелей.
Особенности монтажа
Каждый описанный коаксиальный кабель обладает хорошей гибкостью.
Радиус поворота при прокладке не должен превышать 12 кратной величины радиуса оболочки кабеля. Перегибы могут со временем привести к продавливанию центральной жилой диэлектрического слоя и замыканию на экран. Не желательно подвешивать кабель на длительное время, под собственным весом на расстоянии более 15 м, это приводит к растяжению и обрыву центральной жилы. Большое значение имеет правильная разделка концов кабеля для присоединения разъёмов.
Последовательность и описание разделки кабеля для крепления разъёмов
Оболочка кабеля рассчитана для защиты его от влаги и внешних повреждений при эксплуатации в помещениях и на поверхности. Не прокладывайте кабель под водой или под землёй. Капиллярное просачивание воды разрушит экранирующую оболочку и центральный стержень.
Допускается эксплуатация на поверхности в дождливую погоду, но в местах соединения рекомендуется использовать силиконовые герметики, в крайнем случае, изоленту и пластилин. Существуют специальные влагоустойчивые разъёмы, модели SO-239 или PL-259, PL-258.
Последовательность расположения соединительных разъёмов PL-259 и PL-258
Соединения выполнены пайкой, изменяют величину волнового сопротивления, являются источником отражённых волн, что приводит к искажению сигнала. Используйте промышленные соединительные разъёмы.
Волновое сопротивление
Работая с электронным оборудованием, сигналы которого передаются по коаксиальному кабелю необходимо понимать, что волновое сопротивление невозможно измерить по центральной жиле обычным омметром. Оно рассчитывается исходя из диаметра центрального провода и диаметра экранирующей сетки:
- Rw = 91lg (dD);
- Rw – волновое сопротивление в Ом;
- D – Ø внутреннего диэлектрического слоя в мм;
- d – Ø внутреннего центрального стержня в мм.
Существуют рассчитанные графики зависимости волнового сопротивления от диаметров диэлектрического слоя и центральной жилы.
График зависимости волнового сопротивления от отношения диаметров диэлектрического слоя и центрального провода
По вертикальной оси отмечаем величину отношения Dd, по горизонтали измеряется величина Rw (волновое сопротивление). Из графика видна прямо пропорциональная зависимость, с увеличением отношения увеличивается сопротивление. Таким образом, делая замеры диаметров и вычисления, по графику можно самостоятельно определить Rw.
Выбор кабеля. Видео
Как правильно выбрать кабель для ТВ, рассказывает это видео.
Используя коаксиальный кабель при монтаже радиоэлектронного оборудования, рекомендуется руководствоваться инструкциями по монтажу, где обычно указывается маркировка. Применяя указанные марки кабелей современные инструменты, разъёмы и другие комплектующие несложно выполнить монтаж своими силами.
Коаксиальный кабель был изобретен еще в 19 веке в Англии. Особенностью конструкции коаксиального кабеля является соединение двух проводов на одной оси, которые разделены слоем диэлектрика внутри оболочки.
С самого начала коаксиал нашел применение в передаче видеосигнала, от общих и индивидуальных антенн до телевизоров и т.п.
На сегодняшний день кабель нашел применение во многих областях, быту, промышленности и охранных системах. В основном используют мощный кабель со значительным сечением центрального провода и жесткой оплеткой, в местах, где нет изгибов, и для больших расстояний. Гибкая оболочка кабеля и небольшое сечение провода с мягкой оплеткой применяются в видеосистемах, в местах с многочисленными изгибами, на небольшие дистанции. Рассмотрим подробнее особенности использования и разные виды кабелей.
Типы кабеля
Имеется два типа коаксиального кабеля, применяющегося в системах видеонаблюдения:
- Обычный коаксиальный кабель .
- Комбинированный (добавлено два провода для питания камер и сигнала управления). Существует вариант исполнения со стальным тросом для протяжки кабеля по воздуху между опорами.
Преимущества комбинированного типа кабеля
- Низкая стоимость при остальных одинаковых параметрах: жил, оплетке, сечения и изоляции.
- Простая прокладка и монтаж при малом числе крепежных элементов, внешний вид кабеля сочетается с интерьером офисов, общественных помещений.
Маркировка
- РК – кабели отечественного изготовления (российский кабель).
- Импортные модели.
Комбинированные кабели марки КВК:
- КВКв – в ПВХ оболочке внутри помещений.
- КВКп – в полиэтиленовой оболочке снаружи зданий.
- КВКпт – добавлен трос из стали.
- ККСВ – снаружи и внутри помещений, с одинарной центральной жилой.
- ККСВГ – с многопроволочной центральной жилой.
- КВКнг – имеет стойкость к возгоранию, универсального вида.
Виды
Основные свойства кабеля – это его толщина, плотность оболочки, площадь сечения центральной жилы, материал изоляции. Они оказывают влияние на волновое сопротивление кабеля, которое определяет качество телесигнала от камеры до приемника. В видеонаблюдении объекта, для качественного сигнала и во избежание искажений и помех видеосигнала, лучше применять кабель с одним и тем же сопротивлением на всем пути прокладки.
Коаксиальный кабель разделяют по толщине:
- Тонкий – диаметр до 50 мм, однослойная оплетка и тонкая наружная оболочка, рекомендуется прокладывать на длину не более 200 метров до камеры от центрального комплекса приема видеосигнала.
- Толстый – диаметр до 100 мм, имеет оплетку из двух слоев, толстую наружную оболочку, кабель прокладывается до 650 метров.
Конструктивные особенности
Коаксиальный кабель состоит:
- Центральная жила.
- Оболочка из изоляционного материала.
- Медная оплетка.
- Наружная оболочка.
Экран из двойной фольги (на некоторых специализированных видах).
Центральную жилу изготавливают из следующих материалов:
- Проволока (медная, либо алюминиевая).
- Омедненная стальная проволока или алюминиевая жила, покрытая медью.
- Многопроволочная структура (жила состоит из множества тонких проволочек).
- Посеребренная медная проволока.
Алюминий и медь применяются в качестве материала для центральной жилы в чистом виде и в виде сплавов. Центральная жила в кабеле – основная часть, предназначенная для передачи сигнала. По внешнему виду можно легко определить, из чего изготовлен внутренний провод. Если его цвет серебристый, то это сталь или алюминий, если цвет золотистый, то это медь.
Чем больше площадь сечения жилы, тем лучше качество передачи сигнала. Однако, стоимость толстых кабелей выше. Изоляция кабеля защищает внутреннюю жилу от замыкания с оплеткой. Она выполняется из полиуретана, либо полиэтилена. Изоляция может быть вспененной, либо монолитной. Изоляция монолитного исполнения является оптимальным вариантом для помещений с повышенной влажностью, лучше обеспечивает защиту от повреждений средней жилы. Кабель со вспененной изоляцией удобен при прокладке кабеля со множественными поворотами и изгибами, так как имеет хорошую гибкость.
Оплетка кабеля является второй своеобразной жилой, имеющей экранированное заземление. Иногда добавляют вспомогательный экран из металлизированной фольги. При более плотной медной оплетке видеосигнал получается с лучшим качеством.
Наружная оболочка кабеля является защитой от внешней среды. Ее изготавливают из ПВХ пластика.
Критерии выбора
Чтобы выбрать коаксиальный кабель, подходящий по свойствам для системы, необходимо следовать условиям этой системы на определенном охраняемом объекте. Такие задачи описаны в проекте, либо в техзадании. В проекте марка кабеля уже указана. По техзаданию кабель необходимо выбирать самому, оценивать и рассматривать несколько важных параметров:
- Расстояние до расположения видеокамер.
- Наличие распредщитов, коробок освещения рядом с видеокамерами.
- Вид прокладки (по воздуху, внутри, снаружи).
- Наличие электромагнитных излучений по линии (магистрали, моторы, мощные потребители тока, устройства, генерирующие электромагнитное поле и т.д.)
- Параметры по толщине, цвету, можно ли протягивать его в каналах, за потолками и т.д.
- Есть ли необходимость записи и сохранения звукового сигнала.
Большое значение имеет тип кабельных разъемов, которые позволят сделать правильное подключение линии кабеля к видеокамерам. Изучив все варианты и условия протяжки линии, нужно составить простой журнал кабельной линии с измерениями длин, геометрии изгибов и пути прокладки.
Основным фактором является длина кабеля, так как он протягивается к каждой камере, его длины должно быть достаточно, чтобы не производить соединения в ущерб качеству передачи видеосигнала.
Оболочка кабеля также имеет немаловажное значение, так как коаксиальный кабель должен быть защищен от механических повреждений, проникновения влаги, воздействия климатических факторов. Учитывая эти требования, можно сделать выбор необходимого типа коаксиального кабеля.
Особенности установки
Радиус изгиба коаксиального кабеля не должен быть меньше 12 радиусов наружной оболочки кабеля. Изгибы приводят со временем к продавливанию средним проводом изоляции, и происходит замыкание на экранированную оплетку. Не рекомендуется подвешивать кабель на долгое время на длине больше 15 метров. Это приведет к обрыву или растяжению центральной жилы. Важно правильно произвести разделку края кабеля для соединения с разъемом.
Оболочка кабеля защищает его от влаги, повреждений факторами внешней обстановки. Нельзя прокладывать коаксиальный кабель под землей, либо под водой. Вода просочится и разрушит оболочку экрана и центральную жилу.
В дождливую погоду разрешается применять коаксиальный кабель на поверхности. При этом места соединения кабеля необходимо обработать силиконовым герметиком. Существуют разъемы, не пропускающие влагу.
Паяные соединения меняют волновое сопротивление, отражают волны. Это искажает сигналы. Оптимальным решением по соединению кабеля является использование заводских соединительных разъемов.
Волновое сопротивление
Простым мультиметром невозможно измерить волновое сопротивление в центральной жиле. Она определяется по диаметру центрального проводника и диаметру экрана оплетки.
Rw = 91 х lg (d \ D).
Rw
– волновое сопротивление, Ом.
D
– диаметр внутреннего диэлектрика, мм.
d
– диаметр центральной жилы, мм.
При применении коаксиального кабеля во время установки оборудования, лучше пользоваться инструкцией по монтажу, в которой указана марка кабеля. Используя правильные марки кабеля, хорошие инструменты, комплектующие и разъемы, монтаж линии своими руками выполнить не так сложно.
Лужение и пайка кабеля
Для используют мягкий . Мастеру нужно владеть некоторым навыком пайки мягким припоем, который состоит из олова и свинца. По хрусту при изгибе куска припоя можно определить, сколько примерно содержится олова. Чем сильнее хруст, тем больше олова, и тем ниже температура плавления припоя.
Для пайки и лужения используют слабые мощностью до 100 ватт, на напряжение 220 вольт, либо низковольтные паяльники для работы в сырых помещениях. Паяльники низкого напряжения более безопасны и долговечны.
Наконечник паяльника нужно периодически зачищать от окалины. Места пайки зачищают мелким напильником, либо шлифовальной шкуркой. Для снижения окисления провода при пайке используют спирто-канифольную смесь. Ее наносят на место пайки вместе с припоем. Перед пайкой поверхности лудят. Припой перед пайкой нагревают до образования капли, затем каплю подносят к месту пайки и греют до момента оплавления обеих поверхностей.
Нельзя забывать, что изоляция коаксиального кабеля от нагрева может расплавиться. Паять нужно быстро. Одна точка паяется не больше двух секунд.
При работе с паяльником нужно следить за тем, чтобы питающие провода не были оплавленными и не касались горячих деталей. Запрещается касание спирали паяльника к его корпусу. Ручка не должна иметь повреждений.
Основные параметры коаксиального кабеля
Импеданс
-
основной показатель, определяющий возможность
передачи энергии сигнала по кабелю между источником
и приемником. Все элементы на пути сигнала, разъемы
и сам кабель должны иметь один импеданс.
Несоблюдение этого правила приводит к внутренним
отражениям в кабеле, что может привести к появлению
на изображении двойных контуров. Самой частой
причиной появления отражений являются некачественные
разъемы или их неправильная установка, а также
применение разъемов и кабелей разного импеданса.
Стандартный импеданс видеокабелей составляет 75 Ом.
Затухание - показатель потерь энергии сигнала внутри кабеля. Каждый кабель имеет свои частотные свойства, поэтому ослабление на разных частотах тоже разное и чем частота выше, тем ослабление больше.
Сопротивление
-
показатель качества проводника, буквально
показывающий, какая часть энергии сигнала
превратится в тепло. Результат таких потерь -
снижение уровня сигнала, а соответственно,
динамической яркости изображения.
Сопротивление измеряется в омах (?), и именуется
иначе как сопротивление постоянному току или
активное сопротивление. Для кабелей сопротивление
указывается как Ом на 100 метров (?/100m) или Ом на
1000 футов (?/1,000 feet) и может именоваться также
как погонное сопротивление.
Сопротивление зависит от материала проводника, его
размеров и температуры.
Лучшие кабели имеют сигнальные проводники из
химически чистой меди или покрываются тонким слоем
серебра.
Емкость.
По
конструкции любой коаксиальный кабель - вытянутый
конденсатор. Емкость измеряется в фарадах (F), а
емкость кабеля в пикофарадах на метр (pF/m) или в
пикофарадах на фут (pF/ft).
Емкость кабеля влияет на высокочастотные
составляющие видеосигнала, то есть на четкость и
детализацию изображения. Емкость определяется
качеством диэлектрика и конструкцией кабеля. Этот
параметр особенно важен при передаче цифровых
сигналов.
Применяемые для систем видеонаблюдения коаксильные
кабели всех видов (кабели снижения, магистральный
кабель, распределительный кабель, абонентский
кабель) должны иметь волновое сопротивление 75 Ом.
Условные обозначения отечественных коаксиальных
кабелей согласно ГОСТу 11326.0.78 имеет следующий
вид:РК.W-d-mn-q.
Первые две буквы (РК) указывают тип
кабеля-радиочастотный, коаксиальный.
Первое число W означает величину номинального
волнового сопротивления (50, 75, 100, 150, 200 Ом).
Второе число d соответствует номинальному диаметру
изоляции округленному до меньшего ближайшего целого
числа для диаметров более 2 мм (за исключением
диаметра 2,95 мм, который округляется до 3 мм и
диаметра 3,7 мм, который не округляется).
В зависимости от диаметра по изоляции кабеля
подразделяются на субминиатюрные (до 1 мм),
миниатюрные (1,5-2,95 мм), среднегабаритные
(3,7-11,5 мм) и крупногабаритные (более 11,5 мм).
Номинальный диаметр по изоляции коаксиального кабеля
должен быть равен одной из величин следующего ряда:
0,15; 0,3; 0,6; 0,87; 1; 1,5; 2,2; 2,95; 3,7; 4,6;
4,8; 5,6; 7,25; 9; 11,5; 13; 17,3; 24; 33; 44; 60;
75 мм.
Для соединений между аппаратурой применяются в
основном кабели от 5,6 до 7,5мм, для магистральных
соединений применяются кабели 9-13 мм. Обычно самый
лучший 11,5 мм.
Число «m» обозначает группу изоляции и категорию
теплостойкости кабеля:
- 1-кабели со
сплошной изоляцией обычной теплостойкости;
2-кабели со сплошной изоляцией повышенной теплостойкости;
3-кабели с полувоздушной изоляцией обычной теплостойкости;
4-кабели с полувоздушной изоляцией повышенной теплостойкости;
5-кабели с воздушной изоляцией обычной теплостойкости;
6-кабели с воздушной изоляцией повышенной теплостойкости;
7-кабели высокой теплостойкости.
Число « n» указывает на порядковый номер разработки.
В отдельных случаях в условное обозначение вводится
дополнительная буква (q) :
- С - кабель
повышенной однородности и фазовой стабильности;
Г - герметичный;
Б - имеет бронепокров;
ОП - имеет поверх оболочки вылетку стальных оцинкованных проволок.
Например: РК-75-4-11-С-это означает радиочастотный, коаксиальный с номинальным волновым сопротивлением 75 Ом, номинальным диаметром изоляции 4,6 мм, со сплошной изоляцией обычной теплостойкости, порядковый номер разработки 1, кабель повышенной однородности.
Маркировка и обозначения импортных кабелей устанавливается международными, национальными стандартами, а также собственными стандартами предприятий-изготовителей (наиболее распространённые серии марок RG, DG и др.)
При монтаже коаксиальных кабелей необходимо
соблюдать минимальные радиусы изгиба (оговариваются
в стандарте или ТУ на кабели разных марок).
Так, для кабеля РК-75-4-11 минимальный радиус изгиба
при t> +5°C - 40 мм, а при t< +5°C - 70 мм.
Сгибать кабель под меньшим радиусом не
рекомендуется. Следует также учитывать, что под
действием собственного веса кабель вытягивается.
Это необходимо учитывать при прокладке кабеля (по
вертикали) и между строениями. Его следует
закреплять к стене (мачте) или вспомогательному
тросу через каждые 1-2 м.
При хранении кабелей с воздушной и полувоздушной изоляцией их концы должны быть защищены от проникновения влаги внутрь кабеля, а при эксплуатации необходимо применять герметичные соединители.
Срастить два отрезка коаксиального кабеля можно разными способами включая пайку. Наиболее простой способ соединения пайкой с помощью проволочного бандажа показан на рис. 3-1. При этом часть изоляции кабеля не восстанавливается, что приводит к нарушению волнового сопротивления в месте пайки, кроме того, возрастают потери сигнала. Поэтому такой способ сращивания кабелей пригоден только на радиочастотах метровых волн (до 200…300 МГц). Однако его иногда приходится использовать при соединении синфазных антенн, сборке фильтров сложения и других устройств.
Рис. 3-1
Сращивание
коаксиальных кабелей с помощью проволочного бандажа:
1, 2 - голый монтажный провод;
3 - пайка центральных проводников.
Наиболее распространенный способ сращивания отрезков кабеля пайкой - в стык (Рис. 3-2).
Рис. 3-2
.
Соединение
кабелей способом встык:
1 - разделка оплетки и пайка центральных
проводников;
2 - восстановление изоляции;
3 - накладка проволочного бандажа на оплетку.
Разделка концов кабелей заключается в снятии с них
защитной оболочки, экранирующей оплетки, изоляции и
зачистке жил.
Для снятия защитной полиэтиленовой и
поливинилхлоридной оболочки на кабеле делают
продольный и кольцевой надрез специальным монтажным
ножом.
На каждом из составляемых концов внешнюю оболочку разрезают на две части длиной по 80 мм, которые отгибают в противоположную от конца кабеля сторону и временно закрепляют. Медную оплетку на концах кабеля расплетают на 15 мм. Прядки оплетки отгибают в противоположную соединению сторону. Нерасплетенную часть оплетки сдвигают в ту же сторону. С каждого конца кабеля с центрального провода снимают изоляцию на 30 мм. Перед зачисткой многопроволочную центральную жилу расплетают и каждую проволоку токоведущих жил зачищают наждачной бумагой, сложенной вдовое.
Если центральный провод многопроволочный, внутренние проводники концов кабеля соединяют в навив. Если он однопроволочный и достаточно толстый (например, у кабеля марки РК-75-9-12 диаметр внутреннего проводника равен 1,37 мм), то оба конца центрального провода следует спилить до половины с помощью надфиля примерно на 10 мм, залудить, а при пайке наложить один на другой, чтобы не было выступающих частей.
Если центральные провода тонкие, их можно сложить внахлест на 10 мм (заходят друг за друга), а затем произвести пайку. Предварительно место пайки покрывают флюсом из раствора канифоли в спирте. Место пайки центральных проводов лучше всего поместить в ванночку с расплавленным припоем ПОС-60 на 10…15 с. Пайку с помощью кислоты использовать не следует.
Чтобы не изменить волновое сопротивление, необходимо восстановить на месте сращиваемого участка кабеля внутреннюю изоляцию (предварительно изготавливается из снятой с кабеля внутренней полиэтиленовой изоляции). В трубке делают продольный разрез и надевают на место пайки. Швы трубки и места соединения с изоляцией нагревают до растекания полиэтилена.
На следующем этапе сращивают оплетки кабелей. Для этого их снова сдвигают к концам кабелей. Концы оплеток для большей прочности можно обмотать несколькими витками луженой голой монтажной проволоки, а затем после обработки флюсом места соединения произвести пайку, как показано на рисунке.
В определенных случаях лучше наложить поверх соединенного участка с восстановленной изоляцией деталь из жести или медной фольги толщиной 0,1…0,2 мм, как показано на Рис.3-3.
На последнем этапе на оплетку накладывают отогнутые концы защитной оболочки. При необходимости их укорачивают.
Для защиты от проникновения влаги и придания прочности соединению по всей его длине целесообразно плотно обмотать изолентой ПХВ.
Рис. 3-3 . Вариант сращивания коаксильных кабелей.
В пособии к РД 78.145-93 указывается следующий способ сращиваняя коаксильного кабеля:
Снять с концов кабеля,
предназначенных для соединения, верхнюю
полиэтиленовую оболочку на длине не менее 30 мм
от концов;
распустить металлическую оплетку, состоящую из
тонких медных проволок на одном конце кабеля на
20 мм, на другом конце обрезать на такую же
длину и из распущенных медных проволок оплетки
скрутить 4 жгута и залудить;
- залудить оплетку второго конца кабеля по
окружности на длине не менее 5 мм (во избежание
расплавления полиэтиленовой изоляции центральной
жилы, под оплетку, необходимо положить
предохраняющую изоляцию из кабельной бумаги в 2
слоя);
- освободить центральную жилу кабеля от изоляции
на длину не менее 15 мм;
- скрутить центральные жилы двух кабелей между
собой и паять.
Длина оголенного слоя должна быть 15 мм;
- разрезать снятую изоляцию центральной жилы,
наложить ее на спай центральных жил и,
расправляя паяльником, заделать спай;
- припаять облуженные четыре жгута к облуженной
оплетке второго кабеля симметрично со всех
сторон;
- надеть на готовое соединение двух кабелей
снятую разрезанную вдоль наружную изоляцию и
оплавить ее с помощью паяльника с основной
изоляцией кабеля.
При пайке центральной жилы нельзя допускать ее
перегрева, т. к. при этом происходит смещение и
нарушается однородность волнового сопротивления.
При монтаже кабелей и разделке оплеток последние
нельзя разрезать: оплетку надо расплести, скрутить в
одну или две косички и залудить.
Разделывая кабель, необходимо следить за тем, чтобы
случайно не была подрезана центральная жила и чтобы
не замкнуть на нее проволочную оплетку.
При такой заделке кабеля его однородность практически не нарушается. В противном случае, на экране видеоконтрольного устройства могут появиться повторы, вертикальные полосы и ухудшается помехозащищенность кабеля.
Если коаксиальный кабель проложен параллельно
электросети, возникают проблемы. Величина ЭДС,
наведенной в центральной жиле, зависит, во-первых,
от тока, протекающего по сетевому кабелю, что, в
свою очередь, зависит от тока потребления нагрузки
по данной линии. Во-вторых, она зависит от того,
насколько далеко коаксиальный кабель пролегает от
силового кабеля. И, наконец, она зависит от того, на
какой протяженности эти кабели пролегают вместе.
Иногда соседство на протяжении 100 м не оказывает
никакого влияния, но если по силовому кабелю течет
большой ток, то даже 50 м могут сказаться на
качестве видеосигнала. При монтаже постарайтесь
(всегда, когда это возможно) сделать так, чтобы
силовые и коаксиальные кабели не проходили очень
близко друг к другу. Для ощутимого уменьшения
электромагнитных помех необходимо, чтобы расстояние
между ними составляло хотя бы 30 см.
На экране видеомонитора наводки электросети имеют
вид нескольких жирных горизонтальных полос, медленно
сползающих вверх или вниз. Скорость их перемещения
определяется разницей между частотой полей
видеосигнала и промышленной частотой, и может
составлять от 0 до 1 Гц. В результате на экране
появляются неподвижные или очень медленно
перемещающиеся полосы. Другие частоты проявляются в
виде различных шумовых картин - в зависимости от
источника наводок. Главное правило заключается в
том, что, чем выше частота наведенного
нежелательного сигнала, тем тоньше детали шумовой
картины. Периодические наводки, вроде молнии или
проезжающего автомобиля, будут давать нерегулярную
картину шумов.
Разрыв кабеля посередине и заделка образовавшихся концов приведет к некоторой потере сигнала, особенно, если концы заделаны плохо или использованы некачественные BNC-разъемы. Хорошая заделка дает потерю сигнала не более 0,3:0,5 дБ. Если в кабеле не слишком много подобных сращиваний, то потери сигнала незначительны.
Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального провода и металлической оплетки, разделенных между собой слоем диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку.
Коаксиальный кабель до недавнего времени был распространен наиболее широко, что связано с его высокой помехозащищенностью (благодаря металлической оплетке), а также более высокими, чем в случае витой пары, допустимыми скоростями передачи данных (до 500 Мбит/с) и большими допустимыми расстояниями передачи (до километра и выше). К нему труднее механически подключиться для несанкционированного прослушивания сети, он также дает заметно меньше электромагнитных излучений вовне. Однако монтаж и ремонт коаксиального кабеля суще¬ственно сложнее, чем витой пары, а стоимость его выше (он дороже примерно в 1,5-3 раза по сравнению с кабелем на основе витых пар). Сложнее и установка разъемов на концах кабеля. Поэтому его сейчас применяют реже, чем витую пару.
Основное применение коаксиальный кабель находит в локальных компьютерных сетях с топологией типа «шина». При этом на концах кабеля обязательно должны устанавливаться терминаторы для предотвращения внутренних отражений сигнала, причем один (и только один!) из терминаторов должен быть заземлен. Без заземления металлическая оплетка не защищает сеть от внешних электромагнитных помех и не снижает излучение передаваемой по сети информации во внешнюю среду. Но при заземлении оплетки в двух или более точках из строя может выйти не только сетевое оборудование, но и компьютеры. Терминаторы должны быть обязательно согласованы с кабелем, то есть их сопротивление должно быть равно волновому сопротивлению кабеля. Например, если используется 50-омный кабель, для него подходят только 50-омные терминаторы.
Реже коаксиальные кабели применяются в сетях с топологией «звезда» и «пассивная звезда» (например, в сети Arcnet). В этом случае проблема согласования существенно упрощается, так как внешних терминаторов на свободных концах не требуется.
Волновое сопротивление кабеля указывается в сопроводительной документации. Чаще всего в локальных сетях применяются 50-омные (например, RG-58, RG-11) и 93-омные кабели (например, RG-62). 75-омные кабели, распространенные в телевизионной технике, в локальных сетях не используются. Вообще, марок коаксиального кабеля значительно меньше, чем кабелей на основе витых пар. Он не считается особо перспективным.
Существует два основных типа коаксиального кабеля :
- Тонкий кабель, имеющий диаметр около 0.5 см, более гибкий;
- Толстый кабель, имеющий диаметр около 1 см, значительно более жесткий. Он представляет собой классический вариант коаксиального кабеля, который уже почти полностью вытеснен более современным тонким кабелем.
Тонкий кабель используется для передачи на меньшие расстояния, чем толстый, так как в нем сигнал затухает сильнее. Зато с тонким кабелем гораздо удобнее работать: его можно оперативно проложить к каждому компьютеру, а толстый требует жесткой фиксации на стене помещения. Подключение к тонкому кабелю (с помощью разъемов BNC байонетного типа) проще и не требует дополнительного оборудования, а для подключения к толстому кабелю надо использовать специальные довольно дорогие устройства, прокалывающие его оболочки и устанавливающие контакт как с центральной жилой, так и с экраном. Толстый кабель примерно вдвое дороже, чем тонкий. Поэтому тонкий кабель применяется гораздо чаще.
Как и в случае витых пар, важным параметром коаксиального кабеля является тип его внешней оболочки. Точно так же в данном случае применяются как non-plenum (PVC), так и plenum кабели. Естественно, тефлоновый кабель дороже поливинилхлоридного. Обычно тип оболочки можно отличить по ее окраске (например, для кабеля PVC фирма Belden использует желтый цвет, а для тефлонового - оранжевый).
Типичные величины задержки распространения сигнала в коаксиальном кабеле составляют для тонкого кабеля около 5 нс/м, а для толстого - около 4,5 нс/м.
Существуют варианты коаксиального кабеля с двойным экраном (один экран расположен внутри другого и отделен от него дополнительным слоем изоляции). Такие кабели имеют лучшую помехозащищенность и защиту от прослушивания, но они немного дороже обычных.
В настоящее время считается, что коаксиальный кабель устарел, в большинстве случаев его вполне может заменить или . Новые стандарты на кабельные системы уже не включают его в перечень типов кабелей.