Нискозагубващ коаксиален кабел: Сравнение на LMR, AL400 и Belden

Нискозагубващ коаксиален кабел: Сравнение на LMR, AL400 и Belden

Като инженер по RF системи, който е проектирал антенно-фидерни системи за базови станции, лаборатории и външни безжични развертвания, аз съм виждал няколко проекта да спират, когато решение за избор на кабел, което изглеждаше простичко, се превръща в многокръгов дебат между екипите по набавки, монтаж и RF. Кабелите с ниски загуби тип коаксиален са един от онези продукти, чиято спецификационна таблица изглежда заблуждаващо проста, но практическият компромис между LMR, AL400 и алтернативите на Belden е всичко друго, но не и прост.

Тази статия представя рамка за сравнение на трите най-често използвани семейства кабели с ниски загуби тип коаксиален в професионалната RF употреба. Целта е да ви помогне да създадете рамка за вземане на решения, а не да насаждаме един-единствен продукт — защото правилният избор зависи едновременно от вашия честотен план, средата за монтаж и бюджетните ограничения.

Какво прави един коаксиален кабел „с ниски загуби“?

Преди да се сравняват марки, полезно е да се разбере какво отличава един коаксиален кабел с ниски загуби от стандартни конструкции като RG-58 или RG-8. Основните механизми на загуби в коаксиалния кабел са съпротивлението на проводника (повърхностен ефект при по-високи честоти) и диелектричните загуби в изолационния материал между вътрешния и външния проводник. Конструкциите с ниски загуби решават и двете проблемни области чрез използване на по-дебел централен проводник от чист мед, фоам-полиетиленов или въздушно разделен диелектрик с по-добър тангенс на загубите от твърдия полиетилен, както и чрез гофриран или по-дебел външен проводник, който намалява повърхностното съпротивление.

В началото на моя опит с избора на коаксиални кабели аз оптимизирах единствено за най-ниската загуба при вмъкване на метър, посочена в техническата документация. Слепото петно беше минималният радиус на огъване, който задаваше независимо физическо ограничение, което кабелът с най-ниски загуби не можеше последователно да изпълни в тясно компактни външни корпуси или стаи за оборудване.

Серия LMR: гъвкави кабели с ниски загуби за инфраструктурни приложения

Кабелното семейство LMR от Times Microwave е станало стандартен референтен модел, когато инженерите специфицират коаксиални кабели с ниски загуби за приложения с импеданс 50 ома. LMR-400, най-често използваният член на това семейство, използва цялостен алуминиев външен проводник, свързан с полиетиленова обвивка, диелектрик от пенополиетилен и цялостен меден централен проводник. При импеданс 50 ома публикуваната загуба при вмъкване за LMR-400 е приблизително 3,2 dB на 100 фута при 900 MHz и около 10,8 dB на 100 фута при 5,8 GHz.

Това, което отличава LMR от по-старите алтернативи с ниска загуба, е неговата външна UV устойчива жилетка в комбинация с ниво на гъвкавост, което позволява да се движи около завои, които твърдите вълнообразни конструкции не могат да следват. Минималният радиус на огъване на LMR-400 е приблизително 1 инч, което го прави съвместим с повечето външни приложения за маршрутизация на захранващите устройства и за залепване на помещенията за оборудване, без да се изискват инструменти за огъване.

За екипите по набавки, които търсят нискозагубен коаксиален кабел LMR400 с импеданс 50 ома за фидерни системи на базови станции или проекти за безжична инфраструктура, е целесъобразно да се потвърди, че съединителната арматура използва монтирана от производителя хардуерна терминална част – серията LMR изисква специфични инструменти за опресване или компресионно свързване, за да се постигне декларираната загуба при вмъкване и водонепроницаемост на съединителния интерфейс.

AL400: рентабилна алтернатива със сходен профил на загуба

AL400 е директен функционален еквивалент на LMR-400 по отношение на външния диаметър (приблизително 0,405 инча), импеданс (50 ома) и профил на затихване. Основната разлика е в конструкцията: AL400 обикновено използва алуминиево фолио като външен проводник вместо свързания алуминий на LMR, а съставът на защитната обвивка може да се различава между производителите.

Разликата в загубата при вмъкване между добре изработения AL400 и стандартния LMR-400 е незначителна за повечето практически инфраструктурни приложения в честотния диапазон от 400 MHz до 2,5 GHz. Разликите се проявяват при дългосрочната устойчивост към ултравиолетови лъчи и други атмосферни въздействия, последователността при монтиране на конекторите и електрическата стабилност от партида към партида. Ако приложението ви предвижда контролирана вътрешна среда или кабелът е добре защитен в тръба, AL400 може да осигури еквивалентна електрическа производителност при по-ниска единична цена. За директно заровени или открити на външна среда прокладки материалният състав на обвивката и външния проводник става значим фактор за надеждността през многогодишен експлоатационен период.

Belden 9913 и 9913F7: Утвърдени стандарти за производителност

Belden 9913 е коаксиален кабел с ниски загуби и импеданс 50 ома, който предшества семейството LMR и продължава да се използва широко в любителската радиовръзка, професионалната аудио RF техника и приложенията за стара инфраструктура. Кабелът 9913 има централен проводник от масивна мед и външен проводник, комбиниращ фолио и оплетка, докато варианта 9913F7 има централен проводник от вити жици за по-добра гъвкавост.

Вмъкнатите загуби на Belden 9913 са сравними с тези на LMR-400 при VHF и по-ниски UHF честоти. При по-високи честоти витият централен проводник на 9913F7 води до леко по-високи резистивни загуби в сравнение с масивния централен проводник на стандартния 9913 или LMR-400. За приложения на 2,4 GHz и по-високо тази разлика — приблизително с 5 % до 10 % по-високо затихване за варианта F7 — може да има значение при изчисляването на връзката, когато маржът е тесен.

Там, където Белден има предимство, е дълбочината на екосистемата от конектори и възможността за взаимодействие между продукти от различни производители. За системи, при които наборът от инструменти за конектори и квалификацията на доставчик са вече определени, съвместимото с Белден 9913 оборудване за завършване е достъпно от широк кръг доставчици, което може да намали времето за набавяне на аксесоари.

Сравнение на затихването при ключови честоти

Тези стойности са приблизителни и трябва да бъдат потвърдени спрямо актуалните технически спецификации на производителя за вашата конкретна честотна схема. Стойността за загуба при включване в техническата документация е полезна отправна точка — всъщност тя по-скоро представлява долна граница — тъй като ефективността при монтаж на място зависи от броя конектори в веригата и начина, по който са монтирани и затегнати.

50 Ω срещу 75 Ω: Съгласуване на импеданса според приложението

Сравнението по-горе обхваща само кабели с импеданс 50 ома, което е правилният избор за професионални радиочестотни (RF) предавателни системи, включително фидерни кабели за базови станции, инсталации за любителска радиовръзка (ham radio), Wi-Fi инфраструктура и микровълнови кабели за обратна връзка (backhaul) и точка-до-точка връзки. Стандартът 50 ома оптимизира баланса между мощностната способност и загубата на сигнал за системи за предаване и приемане.

За разпространение на видео, CCTV и кабелна телевизия релевантният стандарт е 75 ома, където RG6 и свързаните му конектори за rg6 кабели (F-тип, BNC 75-омови) са стандартни. Двойният кабел RG59 — комбиниращ коаксиален кабел RG59 с двойка жици за захранване на камерата, така че захранването и сигнала да се предават в един общ черупков корпус — е често срещан избор за аналогови CCTV инсталации, при които дължините на кабелните трасета са по-къси и ниската загуба не е основен приоритет в сравнение с удобството от комбинираното захранване и предаване на сигнал.

Ако вашето приложение включва както RF предаване при 50 ома, така и разпространение на видео при 75 ома, това са два отделни кабелни семейства с несъвместими импедансни характеристики. Смесването им във верига за предаване на сигнали без съгласуване на импеданса води до отражения, които измерванията на КСВР незабавно ще разкрият.

Съображения при инсталиране: радиус на огъване и завършване на конекторите

Преди да определите който и да е коаксиален кабел с ниски загуби, потвърдете минималния радиус на огъване спрямо действителната геометрия на вашата трасировка. LMR-400 има специфициран минимален еднократен радиус на огъване от приблизително 1 инч и минимален повтарящ се радиус на огъване от приблизително 4 инча. При трасиране на микровълнов кабел вътре в стойка за оборудване или през тесни тръбни завои това означава, че LMR-400 е управляем, но не е толкова толерантен като кабели с по-малък диаметър. AL400 обикновено съответства на спецификацията за радиус на огъване на LMR-400 поради подобния външен диаметър.

Изборът на конектор трябва да съответства на външния диаметър на кабела и материала на обвивката му. Използването на конекторни инструменти, които не са препоръчани от производителя за кабели от типа LMR, е един от най-често срещаните източници на повишено VSWR, наблюдавани от мен при инсталации на терен — компресионната или опресовъчната геометрия е специфична за всеки тип кабел, а неправилно завършен край предизвиква отражения, които самият кабел би предотвратил.

Кой нискозагубен коаксиален кабел трябва да изберете?

Ако основното ви ограничение е производителността във външна среда и честотният обхват до 5,8 GHz, LMR-400 предлага най-доказаната комбинация от UV-стабилна обвивка, загуби при предаване с твърд проводник и наличност на инструменти за монтиране на конектори. Ако ограничението ви е цената на единица при високотоменови инфраструктурни проекти в защитена или вътрешна среда, AL400 осигурява сравними електрически характеристики при по-ниска цена, но преди да потвърдите голяма поръчка, проверете спецификациите на доставчика за обвивката и външния проводник. Ако приложението ви е в диапазона VHF–UHF и вече разполагате с инфраструктура за конектори, съвместими с Belden, Belden 9913 остава технически конкурентно решение — просто посочете 9913, а не 9913F7, ако загубата при вмъкване при честота 2,4 GHz или по-висока е важен фактор за бюджета на връзката.

Няма един универсално по-добър коаксиален кабел с ниски загуби — правилният избор зависи от вашата честотна планова схема, инсталационната среда и инструментите за свързващи елементи, които вече сте квалифицирали. Най-важното е да вземете решението, като имате предвид цифрите за затихване, ограниченията за радиус на огъване и класификацията за работна среда, а не след пристигането на кабела на обекта.