Koaksialinis kabelio laidas: lankstūs RF perjungimo laidų taikymai

Koaksialinis kabelio laidas: lankstūs RF perjungimo laidų taikymai

Koaksinio laidyno parinkimas lankstiajam RF perjungiamajam laidui dažnai yra kur kas sudėtingesnis už paprastą skersmens pasirinkimą. Laidyne įtaisyti konstrukciniai sprendimai (laidininko medžiaga, dielektriko tipas, apsauginės apvalkalų architektūra ir išorinio apvalkalo medžiaga) nulemia, ar perjungiamasis laidukas išgyvens penkerius metus stogų temperatūros ciklus arba ar per kelis mėnesius nepradės kintamosios nuostolių klaidos. Pagrindinėse stotyse, laboratorinėse sistemose ir pastatuose įrengtuose platinamųjų antenų tinkluose labiausiai patikima parinkimo logika yra tokia: pirmiausia pritaikyti laidyno elektrines ir mechanines savybes įrengimo aplinkai, o tik po to grįžti prie jungiklių suderinamumo.

Koaksinio laidyno sandara

Koaksinis laidas sukonstruotas iš keturių koncentrinių sluoksnių, kurių kiekvienas atlieka skirtingą funkciją. Vidinis laidininkas – iš kietao vario, suktų vario gyslų ar variu dengto plieno – perduoda RF signalą. Dielektrinis izoliatorius, kuris gali būti iš kietos polietileno (PE), putų polietileno arba politetrafluoroetileno (PTFE), nustato elektrinio signalo sklidimo greitį ir žymiai prisideda prie signalo slopinimo. Išorinis laidininkas arba ekranas sugauna išspinduliuotą triukšmą; lankstiose sistemose jis dažniausiai yra iš suktos vario vielos tinklelio, aliuminio folijos ir tinklelio kombinacijos arba puslankstaus konstrukcijose – iš raukšlėto vario vamzdelio. Išorinis apvalkalas – iš PVC vidiniams darbams, iš PE arba mažai degančios behalogeninės medžiagos (LSZH) lauko ir plenumo taikymams – apsaugo nuo susidėvėjimo, UV spinduliavimo ir drėgmės patekimo.

Kiekvienos sluoksnio kokybė veikia du svarbiausius pirkimo metrikus: įterpimo nuostolius vienetiniam ilgiui ir ekranavimo efektyvumą. Blogai kontroliuojamos dielektrinės geometrijos kabelis parodys slopinimą, kuris svyruoja dažnių juostoje, kas ypač problemiška plataujų radijo dažnių sistemoms, veikiančioms nuo 400 MHz iki 6 GHz. Ekranavimo efektyvumas žemiau 85 dB paprastai nepakankamas įrenginiams, montuojamiems šalia didelės galios ląstelinės įrangos.

50 Ω prieš 75 Ω: Impedanso pasirinkimo sprendimas

50 Ω ir 75 Ω padalinimas yra vienas pirmųjų sprendimų, su kuriais susiduria tiekimo inžinierius, todėl jam reikia aiškaus ir racionalaus požiūrio. 50 Ω standartas atsirado kaip praktinis inžinerinis kompromisas: oro dielektriku užpildytame koaksialiniame laidininke maksimalų galios perdavimą užtikrina apytiksliai 30 Ω varža, o minimalų signalo nuostolį – apytiksliai 77 Ω varža. Šių dviejų reikšmių geometrinis vidurkis yra arti 48 Ω, todėl kaip standartinė reikšmė buvo priimta 50 Ω, nes ji subalansuoja abu tikslus.

75 Ω standartinis režimas turi kitą kilmę. Jis labai artimas minimaliam nuostoliui skirtam varžos dydžiui, kuris pasiekiamas naudojant žemo kainos dielektrinius medžiagas, naudojamas vartotojų laiduose, ir buvo nustatytas dešimtmečiais anksčiau nei pradėjo plisti KATV infrastruktūra. Šiandien 75 Ω koaksialinis laidas yra standartinis vaizdo perdavimui, KATV galinės įrangos jungtims ir transliuojamo signalo maršrutizavimui. Radijo dažnių ryšių infrastruktūroje – įskaitant mobiliųjų ryšių bazinių stočių antenų maitinimo kabelius, paskirstytosios antenos sistemos (DAS) kabeliavimą, pramoninį belaidį ryšį ir laboratorinius radijo dažnių bandymų suvedimus – tinkamas varžos dydis yra 50 Ω. Skirtingų varžų maišymas sukelia atspindžius, kurie pablogina grįžtamosios nuostolių charakteristikas ir sukuria stovinčiųjų bangų modelius, sumažinančius efektyvią išspinduliuotą galią.

Praktikoje: jei jūsų sistemoje naudojami SMA, N tipo, TNC arba RP SMA jungikliai, beveik tikrai dirbate 50 Ω aplinkoje. Jei integruojate 75 Ω F tipo arba DIN 1.0/2.3 infrastruktūrą, prieš užsisakydami kabelio atsargas patikrinkite šaltinio varžą.

Kabelio tipo palyginimas: atitikimas tarp našumo ir taikymo

Žemiau esančioje lentelėje apibendrinti pagrindiniai elektriniai parametrai dažniausiai naudojamų 50 Ω lankstaus koaksialinio kabelio tipų, kurie pasitaiko profesionaliose RF įrengimo sistemose. Silpninimo reikšmės yra apytikslės ir gali skirtis priklausomai nuo gamintojo dielektrinės specifikacijos.

RG58 vis dar yra labiausiai ekonomiškas variantas trumpiems vidinėms perjungos linijoms, kai kabelio ilgis neviršija trijų metrų ir žemesnių dažnių signalo nuostoliai yra priimtini. Mažas jo skersmuo ir geriausia lankstumas puikiai tinka bandymų stalų aplinkai ir įrenginių, sumontuotų stovuose, jungtims. Tačiau 450 MHz dažnyje jo ~10,6 dB/100 ft (pėdų) slopinimas riboja naudingą kabelio ilgį mažiau nei 10 metrų nuostolių biudžetui jautriose sistemose.

RG213 siūlo reikšmingą patobulinimą: su slopinimu apie 5,1 dB/100 pėdų 450 MHz dažnyje ir galios našumu apie 300 W tame pačiame dažnyje jis yra praktiškas pasirinkimas lauko antenos bazinėms jungtims, stogo sektorių antenų jungtims ir maitinimo linijoms iki 20–30 metrų ilgio, kai LMR400 kainos pagrįsti nėra. Jo storesnė plaitinė apsauga taip pat užtikrina geresnę mechaninę apsaugą nei RG58 lauko vamzdžiuose.

Ilgesnėms maitinimo linijoms ir sistemos architektūroms, kur kiekvienas decibelis ryšio biudžete yra svarbus, LMR400 ekvivalentinė mažo slopinimo kabelio versija suteikia maždaug pusę RG213 slopinimo – apytiksliai 2,7 dB/100 pėdų 450 MHz dažnyje – ir turi pranašumą galios valdyme, kuris yra svarbus aukštos galios mobiliųjų ryšių siuntimo keliuose. Worldpeak LMR400 mažų nuostolių 50 Om koaksialinis kabelis yra patvirtintas šioms aplikacijoms ir pateikiamas su išankstinėmis bandymų įrodymais apie įterpimo nuostolius, skirtais priėmimo tikrinimui.

Įrengimams, kuriems signalo skirstymo segmente reikalingas storesnis kabelis, Worldpeak RG196 50-Ohm Coaxial Cable teikia inžinerinio lygio parinkties duomenis, kad padėtų pirkėjams patvirtinti tinkamiausią kiekvieno ilgio ir dažnių juostos specifikaciją.

Įrengimo viduje ir lauke svarstymai

Pagrindinis veiksnys, kuris skiria koaksialinių laidų įsigijimą viduje ir lauke, yra apvalkalo medžiaga ir jungiklių sandarinimas. Viduje naudojami PVC apvalkalai neturi UV stabilizatoriaus; jų naudojimas lauke greitina apvalkalo sušvelnėjimą ir įtrūkimus. Lauke naudojami polietileno (PE) apvalkalai atsparūs UV poveikiui, o mažo dūmų išsiskyrimo (LSZH) variantai atitinka gaisrinės saugos reikalavimus pastatų vertikalioms komunikacijoms ir oro kanalų erdvėms.

Jungiklio ir kabelio sąsajos sandarinimas taip pat reikalauja vienodo dėmesio. Kiekviename taške, kuriame dėl jungiklio prijungimo atveriamas šerdis (SMA, N tipo, RP SMA , TNC), vandens įsiskverbimas kapiliarinės veikos būdu per plaitoto laidininko siūlus gali pasislinkti kelis metrus atgal nuo jungiklio veido, o vidinis laidininkas oksiduojasi, dėl ko įėjimo nuostoliai laikui bėgant žymiai padidėja. Lauko šuoliukų kabelių sujungimams standartinė praktika – nurodyti sujungimus su oro nepraleidžiančia juosta arba šilumai susitraukiančiais apsauginiais gaubtais jungiklio ir kabelio sąsajos vietoje. Worldpeak lauko naudojimui pritaikytų maitinimo kabelių sujungimų jungiklių sąsajose jau integruota oro nepraleidžiamybė, todėl sumažėja drėgmės sukeltų gedimų rizika bokštų, stogų ir stiebų montavimuose.

Minimalus lenkimo spindulys ir mechaninis klojimas

Lankščios koaksialinės kabelio laidų jungtys turi minimalų lenkimo spindulį, žemiau kurio vidinis laidininkas gali pasislinkti, nuolat pakeisdamas bangos varžą lenkimo vietoje. RG58 kabeliui tipiškas minimalus lenkimo spindulys yra 12–15 mm dinaminiam lankstymui ir 25–30 mm statiniam kabelių vedimui. LMR400 ir RG213 skersmens kabeliams reikia 35–50 mm statiniam vedimui ir 100 mm ar daugiau pakartotiniam lankstymui.

Ryšių įranga montuojant į stalčius ir kabelių tvarkymo dėžutes, kai šuoliniai kabeliai vedami mažo spindulio lenkimais, dažnai viršijamas minimalus lenkimo spindulys – tai dažna grįžtamosios nuostolios prastėjimo priežastis, kuri be vektorinio tinklo analizatoriaus sunku aptikti. Nurodant iš anksto suformuotus šuolinius kabelius su tinkama apkrovos nuėmimo konstrukcija kiekviename jungtyje, šis rizikos veiksnys sumažinamas tiek montavimo metu, tiek visą sistemos eksploatacijos laikotarpį.

RF šuolinio kabelio laidų pirkimo kontrolinis sąrašas

• Patvirtinkite sistemos impedansą: 50 Ω arba 75 Ω. Radijo dažnių ryšių infrastruktūroje standartinis impedansas yra 50 Ω; 75 Ω tinka tik vaizdo / CATV platinimo keliams.
• Pasirinkite laidą pagal jo ilgį, dažnių juostą ir leistiną nuostolių biudžetą: RG58 – trumpiems vidiniams laidams, RG213 – vidutinio ilgio išoriniams laidams, LMR400 tipo – ilgiems mažo nuostolio maitinimo laidams.
• Nurodykite apvalkalo medžiagą pagal montavimo aplinką: PVC – tik vidiniam naudojimui, PE arba LSZH – išoriniam naudojimui arba vertikalioms / oro kanalų trasoms.
• Patvirtinkite jungiklio sąsajos tipą ir impedansą: SMA (50 Ω), RP SMA (50 Ω, atvirkštinės poliškumo apvalkalo konfigūracijos), N tipo (50 Ω arba 75 Ω), BNC, TNC arba 7/16 DIN – pagal jūsų sistemos reikalavimus.
• Patikrinkite, ar prieš siuntimą pateikiamos bandymų dokumentacijos kopijos: įterpimo nuostolių ir VSWR tyrimų įrašai sumažina priimančiosios inspekcijos apkrovą kokybės kritinėse infrastruktūros projektuose.
• Išoriniams sujungimams patvirtinkite kiekvieno jungiklio oro sąlygų atsparumo specifikacijas prieš užsakymo patvirtinimą.

Koaksialinių laidų su kištukais tiekimas iš tiekėjo, turinčio tiesioginę gamybos galimybę SMA, N tipo, BNC, TNC ir RP SMA sąsajoms, leidžia sistemų integratoriams suvienyti įvairių sąsajų pirkimą ir palaikyti nuoseklią elektrinę dokumentaciją įvairių jungtukų montavimuose – tai praktinė nauda valdant įeinančią kontrolę dideliuose infrastruktūros projektuose.