Koaksiaalinen kaapeliköysi: joustavat RF-hyppypääsovellukset

Koaksiaalikaapelin johdin joustavalle RF-jumpereille valitaan harvoin yhtä suoraviivaisesti kuin halkaisijan valinta. Kaapelin rakenteelliset valinnat – kuten johtimen materiaali, eristeen tyyppi, suojauksen rakenne ja ulkokuoren materiaali – määrittävät sen, kestääkö jumper viisi vuotta katolla tapahtuvaa lämpötilan vaihtelua vai kehittääkö se epävakaita häviövirheitä kuukausien sisällä. Perusasemien antennijärjestelmissä, laboratoriotyötiloissa ja rakennuksen sisällä toimivissa jakautuneissa antenniverkoissa kaikkein luotettavin valintaperiaate on: sovita kaapelin sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet ensin asennusympäristöön ja vasta sen jälkeen varmistetaan liittimien yhteensopivuus.

Koaksiaalikaapelin johdin – rakenne

Koaksiaalikaapelin johdin koostuu neljästä keskitetystä kerroksesta, joilla on eri tehtäviä. Sisäjohtin — joka voi olla kiinteää kuparia, kiedottua kuparia tai kuparilla pinnoitettua terästä — kuljettaa RF-signaalia. Erotinkerroksen muodostaa esimerkiksi kiinteä polyeteeni (PE), vaahto-PE tai PTFE, ja se määrittää sähköisen etenemisnopeuden sekä vaikuttaa merkittävästi vaimennukseen. Ulkojohtin eli suojakerros torjuu säteilevää häiriötä ja joustavissa kokoonpanoissa se on yleensä kudottu kuparikerros, alumiinifoliolla ja kudotulla kerroksella varustettu yhdistelmä tai puolijoustavissa rakenteissa korrodoitumaton kupariputki. Ulkoinen verho — PVC sisäkäyttöön, PE tai LSZH ulko- ja ilmanvaihtokanavakäyttöön — suojaa kulumista, UV-säteilyltä ja kosteuden tunkeutumista vastaan.

Jokaisen kerroksen laatu vaikuttaa kaupankäynnissä tärkeimpiin kahden mittasuureen: vaimennukseen pituusyksikköä kohden ja suojaukseen. Kaapeli, jonka eristeen geometriaa ei ole riittävästi hallittu, aiheuttaa vaimennusta, joka vaihtelee taajuusalueella, mikä on erityisen ongelmallista laajakaistaisille RF-järjestelmille, jotka toimivat 400 MHz:n ja 6 GHz:n välillä. Suojauksen tehokkuus alle 85 dB on yleensä riittämätön asennuksissa, jotka sijaitsevat lähellä korkealla tehoilla säteileviä solukkojärjestelmiä.

50 Ω vs 75 Ω: Impedanssin valintapäätös

50 Ω:n ja 75 Ω:n jakautuminen on yksi ensimmäisistä päätöksistä, johon hankintainsinööri törmää, ja siihen tulisi suhtautua selkeästi. 50 Ω:n standardi kehittyi käytännöllisenä insinööriratkaisuna: ilmadielktrisessä koaksiaalijohdossa tehonkäsittelyn maksimoiva impedanssi on noin 30 Ω, kun taas signaalihäviön minimointiin johtava impedanssi on noin 77 Ω. Näiden kahden geometrinen keskiarvo on noin 48 Ω, ja 50 Ω vakiintui pyöristyksenä, joka tasapainottaa molemmat tavoitteet.

75 Ω:n standardilla on eri alkuperä. Se vastaa lähes täysin pienimmän tappion impedanssia halpuissa eristemateriaaleissa, joita käytetään kuluttajakaapeleissa, ja se vahvistettiin useita vuosikymmeniä ennen kuin CATV-infrastruktuuri levisi laajalle. Nykyään 75 Ω:n koaksiaalikaapeli on standardi videon jakelussa, CATV-pääaseman yhdistämisissä ja lähetyssignaalien reitityksessä. RF-viestintäinfrastruktuurissa – mukaan lukien solukkojen tukiasemien antennisyöttökaapelit, jakautuneen antennijärjestelmän (DAS) kaapelointi, teollinen langaton viestintä ja laboratoriorakenteiset RF-testiasetukset – oikea impedanssi on 50 Ω. Erilaisten impedanssien sekoittaminen aiheuttaa heijastuksia, jotka heikentävät takaisinheijastumisen vaimennusta ja luovat seisovia aaltokuviota, joilla vähennetään tehollista säteilytehoa.

Käytännössä: jos järjestelmässäsi käytetään SMA-, N-tyyppisiä, TNC- tai Rp sma liittimiä, olet melko varmasti työskentelemässä 50 Ω:n ympäristössä. Jos integroit 75 Ω:n F-tyyppiseen tai DIN 1.0/2.3 -infrastruktuuriin, varmista lähtöimpedanssi ennen kaapelivaraston tilaamista.

Kaapelityyppien vertailu: Suorituskyvyn sovittaminen käyttötarkoitukseen

Alla oleva taulukko tiivistää tärkeimmät sähköiset parametrit yleisimmille 50 Ω:n joustaville koaksiaalikaapelityypeille, joita käytetään ammattimaisissa RF-asennuksissa. Vaimennusarvot ovat likimääräisiä ja vaihtelevat valmistajan eristeellisen määrittelyn mukaan.

Kaapelin tyyppi	Ulkohalkaisija (noin)	Vaimennus @ 450 MHz (dB/100 ft)	Teho @ 450 MHz (W)	Tyypillinen käyttötapa
RG58	~4,95 mm	~10.6	~80	Lyhyet työpöytähyppypätkät, testijohtimet, sisäinen pistokelaitteisto
RG59	~6,15 mm	~9,5 (75 Ω)	~100	Videon ja CATV-signaalien jakelu (75 Ω -järjestelmä)
RG213	noin 10,3 mm	~5.1	~300	Keskipitkät ulkoinen antenni- ja amatööriradiolaitteiston syöttökaapelit, tukiasemien hyppypätkät
LMR400	noin 10,3 mm	~2.7	~550	Pitkän matkan vähämenetyksiset ulkokaapelit, DAS-pääkaapelit ja solukkoantenniyhteydet

LMR400 low-loss 50 ohm coaxial cable cord for RF jumper applications — LMR400-vähämenetyksinen 50 Ω:n koaksiaalikaapeliköysi — suunniteltu pitkän matkan ulkokaapeleihin ja DAS-pääkaapeleihin, joissa sisäistä häviötä on minimoiduttava.

RG58 on edelleen kustannustehokkain vaihtoehto lyhyille sisäisille hyppypätkille, joissa kaapelipituus pysyy alle kolmen metrin ja signaalihäviö alhaisilla taajuuksilla on hyväksyttävissä. Sen pieni halkaisija ja hyvä joustavuus tekevät siitä erinomaisen valinnan testipöydille ja rakkoon asennettujen laitteiden yhteyksiin. 450 MHz:n taajuudella sen noin 10,6 dB/100 ft:n vaimennus kuitenkin rajoittaa käytettävissä olevaa maksimipituutta alle 10 metriin häviöbudjetin mukaan rajoitetuissa järjestelmissä.

RG213 tarjoaa merkityksellisen parannuksen: vaimennus on noin 5,1 dB/30,48 m taajuudella 450 MHz ja tehonkuormituskapasiteetti noin 300 W samalla taajuudella, mikä tekee siitä käytännöllisen valinnan ulkoisten antennien perusyhteyksiin, katolla sijaitsevien sektoriantennien liitännöille sekä syöttökaapelointiin, joka on enintään 20–30 metriä pitkä ja jossa LMR400:n hintataso ei ole perusteltavissa. Sen paksuampi ohjattu suojakudoste tarjoaa myös paremman mekaanisen suojan verrattuna RG58-kaapeliin ulkoisissa putkiasennuksissa.

Pidempien syöttökaapelointien ja järjestelmäarkkitehtuurien tapauksessa, joissa jokainen desibeli linkkibudjetissa on tärkeä, LMR400:n vastaavanlainen vähenvaimeneva kaapeli tarjoaa noin puolet RG213:n vaimennuksesta, eli suunnilleen 2,7 dB/30,48 m taajuudella 450 MHz, sekä tehonkäsittelyetua, joka on merkityksellinen korkeatehoisissa solukkoverkon lähetyspoluissa. Worldpeakin LMR400 alhaisen tappion 50 ohmin koaksiaalikaapeli on hyväksytty näihin käyttötarkoituksiin ja se on saatavilla ennakkotestatulla liitoshäviödokumentaatiolla tulevan tarkastuksen käyttöön.

Asennuksissa, joissa signaalijakelusegmenttiin vaaditaan ohuemman mittaisia kaapeleita, Worldpeak RG196 50-ohmin koaksiaalikaapeli tarjoaa insinööritasoisia valintatietoja, jotta ostajat voivat vahvistaa oikean eritelmän jokaiselle pituudelle ja taajuusalueelle.

Sisä- ja ulkoasennusten huomioon ottaminen

Tärkein muuttuja, joka erottaa sisä- ja ulkokäyttöön tarkoitettujen koaksiaalikaapelien hankinnan, on verhousmateriaali ja liittimien tiivistys. Sisäkäyttöön tarkoitetut PVC-verhokset eivät ole UV-vakaita; niiden käyttö ulkona nopeuttaa verhoksen kovettumista ja halkeamia. Ulkokäyttöön tarkoitetut PE-verhokset kestävät UV-haittaa, kun taas LSZH-versiot täyttävät tulipalon turvallisuusvaatimukset rakennusten nousukäytävissä ja ilmanvaihtotiloissa.

Liittimen ja kaapelin välinen tiivistys vaatii yhtä paljon huomiota. Jokaisessa kohdassa, jossa ohjattu verkkorakenne on altistettu liittimen kiinnitykseen (SMA, N-tyyppi, Rp sma , TNC), veden tunkeutuminen kapillaarivaikutuksen kautta punoksessa voi etenä metrejä takaisin liittimen pinnasta, hapettuen sisäistä johtajaa ja merkittävästi lisäten liitoshäviötä ajan myötä. Ulkokäyttöön tarkoitettujen jumppereiden liittimen ja kaapelin rajapintaan on standardikäytäntöä määritellä sääsuojatapetia tai lämpösupistuvaa suojakoteloa. Worldpeakin ulkokäyttöön tarkoitetut syöttökaapelijärjestelmät sisältävät tämän sääsuojauksen liittimen rajapinnoissa, mikä vähentää kosteuden aiheuttamien vikojen riskiä torni-, katton- ja mastoasennuksissa.

Coaxial cable cord outdoor installation with weatherproofed RF connectors — Ulkokoaksiaalikaapelien asennuksissa vaaditaan sääsuojattuja liitinrajapintoja ja UV-resistentejä eristysmateriaaleja signaalihäviön estämiseksi ajan mittaan.

Pienin taivutussäde ja mekaaninen reititys

Joustavat koaksiaaliset kaapelit ovat rakennettu siten, että niiden sisäinen johtaja voi siirtyä, mikä muuttaa pysyvästi impedanssia taivutuskohdassa, jos taivutussäde alittaa minimiarvon. RG58-kaapelille tyypillinen pienin taivutussäde on 12–15 mm liikkuvassa käytössä ja 25–30 mm staattisessa asennuksessa. LMR400- ja RG213-halkaisijan kaapelit vaativat staattiseen asennukseen 35–50 mm:n ja toistuvasti taivutettaviin kaapeleihin vähintään 100 mm:n taivutussäteen.

Rakkoasennuksissa ja kaapelien hallintalaatikoissa, joissa hyppypätkät kulkevat tiukoissa säteissä, minimitaivutussäteen ylittyminen on yleinen syy heijastusvahvistuksen heikkenemiseen; tämä vika on vaikea diagnosoida ilman vektoriverkkoanalysaattoria. Ennalta muotoiltujen hyppypätkien määrittely, joissa on sopiva vetokuristin jokaisessa liittimessä, vähentää tätä riskiä asennuksen aikana ja koko järjestelmän käyttöiän ajan.

Worldpeak RG196 50-ohm coaxial cable engineering selection guide — Worldpeak RG196 50 Ω koaksiaalikaapeli — saatavilla teknisellä dokumentaatiolla tarkkaa erityismäärittelyä varten eri pituuksille ja taajuusalueille.

RF-hyppypätkäkaapelin hankintatarkistuslista

Vahvista järjestelmän impedanssi: 50 Ω tai 75 Ω. RF-viestintäinfrastruktuurissa 50 Ω on standardi; 75 Ω on oikea vain videon/CATV-jakelureiteille.
Valitse kaapelityyppi käyttöpituuden, taajuusalueen ja hyväksytyn tappiomarginaalin perusteella. RG58 lyhyille sisäisille asennuksille; RG213 keskipitkille ulkoisille asennuksille; LMR400-tyyppiset pitkille, alhaisen tappion vaativille syöttökaapeleille.
Määritä eristekoteloaine asennusympäristön mukaan: PVC vain sisäkäyttöön; PE tai LSZH ulkoiseen käyttöön tai nousukäytäviin/plenum-alueisiin.
Vahvista liittimen liitosmuoto ja impedanssi: SMA (50 Ω), RP-SMA (50 Ω, käänteinen napaisuus kuoren suhteen), N-tyyppi (50 Ω tai 75 Ω), BNC, TNC tai 7/16 DIN järjestelmän vaatimusten mukaan.
Tarkista ennalta toimitettavan testausdokumentaation saatavuus: lisäyshäviö- ja VSWR-käyrät vähentävät tulevaa tarkastusta laadullisesti kriittisissä infrastruktuuriprojekteissa.
Ulkoisille kokoonpanoille vahvista liittimen sääsuojauksen spesifikaatio jokaisessa liitospisteessä ennen tilauksen antamista.

Koaksiaalikaapelien kokoonpanojen hankinta toimittajalta, jolla on suora tuotantokyky SMA-, N-tyyppisissä, BNC-, TNC- ja RP SMA-liitännöissä, mahdollistaa järjestelmäintegraattoreille eri liitäntätyyppien hankinnan yhdistämisen ja sähköisten asiakirjojen yhtenäisyyden säilyttämisen sekaisissa liitinrakenteissa – tämä on käytännöllinen etu, kun tarkastetaan saapuvaa tavaraa suurissa infrastruktuuriprojekteissa.