Žema nuostolių koaksialinis laidininkas: LMR, AL400 ir Belden palyginimas

Žema nuostolių koaksialinis laidininkas: LMR, AL400 ir Belden palyginimas

Kaip RF sistemų inžinierius, kuris suprojektavo antenos maitinimo sistemas bazinėse stotyse, laboratorijose ir lauke veikiančiose belaidėse sistemose, esu matęs keletą projektų, kurie užstrigo, kai, atrodo, paprastas laidininko pasirinkimo sprendimas virsta daugiakartine diskusija tarp pirkimų, montavimo ir RF komandų. Žemo nuostolio koaksialinis laidininkas yra viena iš tų produktų kategorijų, kurios techninės charakteristikos atrodo įtikinamai paprastos, tačiau praktiniai kompromisai tarp LMR, AL400 ir Belden alternatyvų yra visiškai ne tokie paprasti.

Šiame straipsnyje pateikiamas palyginimo pagrindas trijų dažniausiai naudojamų žemo nuostolio koaksialinių laidininkų šeimų profesionalioje RF srityje. Tikslas – padėti sukurti sprendimų priėmimo sistemą, o ne rekomenduoti vieną konkretų produktą, nes teisingas pasirinkimas priklauso nuo jūsų dažnių plano, montavimo aplinkos ir biudžeto apribojimų vienu metu.

Kas daro koaksialinį laidinį „mažo nuostolio“?

Prieš lygindami prekių ženklus, naudinga suprasti, kas skiria mažo nuostolio koaksialinį laidinį nuo standartinių modelių, tokių kaip RG-58 ar RG-8. Pagrindiniai nuostoliai koaksialiniame laidinyje kyla dėl laidininko pasipriešinimo (odinio efekto aukštesnėse dažnio srityse) ir dielektrinio nuostolio izoliacinėje medžiagoje tarp vidinio ir išorinio laidininkų. Mažo nuostolio konstrukcijos šiuos reiškinius sumažina naudodamos storesnį viengubos vario šerdies laidininką, putų polietileną arba oru atskirtą dielektriką, kurio nuostolių tangentas geresnis nei kietojo polietileno, bei raukšlėtą ar storesnį išorinį laidininką, kuris sumažina paviršiaus pasipriešinimą.

Pradėdamas pasirinkti koaksialinius laidus, aš optimizavau tik pagal mažiausią įterpimo nuostolį viename metre, nurodytą techninėje dokumentacijoje. Aklasis taškas buvo minimalus lenkimo spindulys, kuris nustatė nepriklausomą fizinę ribą, kurią mažiausio nuostolio kabelis ne visada galėjo patikimai išlaikyti glaudžiai supakuotoje lauko dėžutėje ar įrangos patalpoje.

LMR serija: lankstūs mažo nuostolio kabeliai infrastruktūros taikymams

Times Microwave gamintojo LMR kabelių šeima tapo standartiniu atskaitos tašku, kai inžinieriai nurodo mažo nuostolio koaksialinius kabelius 50 omų taikymams. LMR-400 – plačiausiai nurodomas šios šeimos narys – naudoja vientisą aliuminio išorinį laidininką, prijungtą prie polietileno apvalkalo, putų polietileno dielektriką ir vientisą vario vidurinį laidininką. 50 omų impedanso sąlygomis LMR-400 skelbiamas slopinimas yra maždaug 3,2 dB kas 100 pėdų 900 MHz dažnyje ir maždaug 10,8 dB kas 100 pėdų 5,8 GHz dažnyje.

LMR skiriasi nuo senesnių mažo nuostolio alternatyvų, nes jis yra atsparas UV spinduliui, o lankstumas leidžia judėti aplink posūkius, kurių negali laikytis kieti banginiai projektai. LMR-400 mažiausias posūkio spindulys yra maždaug 1 colas, todėl jis suderinamas su daugeliu išorinių maitinimo įrenginių maršrutų ir įrangos patchingų programų, nereikalaujant specialių posūkio įrankių.

Pirkimo komandoms, kurios įsigyja LMR400 žemo nuostolio 50 omų koaksialinį laidą bazinės stoties maitinimo linijoms arba belaidžių infrastruktūros projektams, verta patikrinti, ar jungtys montuojamos naudojant gamintojo rekomenduotus prietaisus – LMR serijos kabeliams reikia specialių suveržimo arba suspaudimo įrankių, kad būtų pasiektas nurodytas įėjimo nuostolis ir sandarumo charakteristikos jungties vietoje.

AL400: ekonomiškai efektyvi alternatyva, turinti panašų nuostolių profilį

AL400 yra tiesioginis funkcionalus LMR-400 analogas išorinio skersmens (apytiksliai 0,405 colio), varžos (50 omų) ir slopinimo charakteristikų požiūriu. Pagrindinis skirtumas – konstrukcija: AL400 dažniausiai naudoja aliuminio folijos išorinį laidininką vietoj LMR sujungto aliuminio, o apvalkalų medžiagos gali skirtis tarp gamintojų.

Įterpimo nuostolių skirtumas tarp gerai pagamintos AL400 ir standartinės LMR-400 yra nepastebimas daugumai praktinių infrastruktūros taikymų 400 MHz–2,5 GHz dažnių diapazone. Skirtumai pasireiškia tik ilgalaikėje UV spinduliavimo ir aplinkos poveikio atsparumo, jungtukų užbaigimo vientisumo bei elektrinės stabilumo iš partijos į partiją srityse. Jei jūsų taikymas vyksta kontroliuojamoje patalpose arba kabelis yra patikimai apsaugotas vamzdyje, AL400 gali užtikrinti lygiavertę elektrinę našumą žemesne vieneto kaina. Tiesioginiam įžeminimui arba neapsaugotoms lauko laidynėms medžiagų specifikacijos apvalkalo ir išorinio laidininko tampa reikšmingu patikimumo veiksniu per keletą metų tarnavimo laikotarpį.

Belden 9913 ir 9913F7: Įsitvirtinę našumo standartai

Belden 9913 yra 50 omų žemo nuostolio koaksinis laidininkas, kuris buvo sukurtas anksčiau nei LMR serija ir išlieka plačiai nurodomas mėgėjiškos radijo ryšio, profesionalaus garso RF bei senųjų infrastruktūros taikymų srityse. 9913 naudoja kietą varinį vidurinį laidininką ir išorinį laidininką, sudarytą iš folijos ir tinklelio derinio, o 9913F7 modifikacija naudoja suktinį vidurinį laidininką, kad būtų pasiektas didesnis lankstumas.

Belden 9913 įterpimo nuostolis palyginus su LMR-400 yra panašus VHF ir žemesnių UHF dažnių diapazone. Aukštesniuose dažniuose 9913F7 suktinio vidurinio laidininko dėka pasireiškia šiek tiek didesnis aktyvusis nuostolis nei standartinio 9913 arba LMR-400 kietojo vidurinio laidininko atveju. Taikymuose, veikiančiuose 2,4 GHz ir aukštesniais dažniais, šis skirtumas – apytiksliai 5–10 % didesnis slopinimas F7 modifikacijoje – gali turėti reikšmės ryšio biudžete, kai riba yra labai siaura.

Belden išlaiko pranašumą jungiklių ekosistemos gylį ir daugiapardavėjų tarpveiksmingumą. Sistemose, kuriose jau nustatyta konkreti jungiklių įrankių rinkinio ir tiekėjo kvalifikavimo sąlyga, Belden 9913 suderinamų užbaigimo įrenginių galima įsigyti iš įvairių tiekėjų, todėl priedų pirkimo laukimo laikas gali būti sutrumpintas.

Nuostolių palyginimas pagrindinėse dažnių srityse

Šios reikšmės yra apytikslės ir turėtų būti patikrintos pagal dabartines gamintojo technines charakteristikas jūsų konkrečiai dažnių schemai. Techninėje charakteristikoje nurodyta įterpimo nuostolių reikšmė yra naudingas pradžios taškas – iš tikrųjų ji labiau atitinka žemiausią ribą – nes realiomis sąlygomis pasiekiamas našumas priklauso nuo jungiklių skaičiaus grandinėje bei nuo to, kaip buvo įrengti ir sukrauti jungikliai.

50 Ω prieš 75 Ω: Impedanso pritaikymas prie taikymo

Pateikta palyginimo lentelė apima tik 50 omų laidus, kurie yra tinkamas pasirinkimas profesionalioms RF perdavimo sistemoms, įskaitant bazinių stočių maitinimo kabelius, radijo bangų (ham radio) įrengimus, „Wi-Fi“ infrastruktūrą bei mikrobangų kabelius atgaliniam ryšiui (backhaul) ir taško iki taško (point-to-point) ryšiams. 50 omų standartas optimizuoja galios perdavimo ir signalo nuostolių balansą perduodamųjų ir priimamųjų sistemų atveju.

Vaizdo perdavimui, stebėjimo sistemoms (CCTV) ir kabelinės televizijos infrastruktūrai aktualus standartas yra 75 omai, kur RG6 ir susiję RG6 kabelio jungtukai (F tipo, BNC 75 omų) yra standartiniai. RG59 dvigubasis kabelis – sujungiantis RG59 koaksialinį kabelį su maitinimo pora viename apvalkale, kad būtų tiekiamas tiek maitinimas, tiek signalas kameroms – dažnai naudojamas analoginėse CCTV sistemose, kai kabelių ilgiai yra trumpesni, o žemas signalo nuostolis yra antraeilis reikalavimas prieš patogų jungtinio maitinimo ir signalo kabelio naudojimą.

Jei jūsų programinė įranga apima tiek RF perdavimą 50 omų varža, tiek vaizdo perdavimą 75 omų varža, tai yra dvi skirtingos laidų šeimos su nesuderinamomis varžos charakteristikomis. Jų maišymas signalų grandinėje be varžos pritaikymo sukelia atspindžius, kuriuos VSWR matavimai nedelsiant atskleis.

Diegimo svarstymai: lenkimo spindulys ir jungiklių prijungimas

Prieš nurodydami bet kokį mažo nuostolio koaksialinį laidą, patvirtinkite minimalų lenkimo spindulį pagal savo faktinę trasavimo geometriją. LMR-400 nurodo vienkartinio lenkimo minimalų spindulį apytiksliai 1 colio ir daugkartinio lenkimo minimalų spindulį apytiksliai 4 coliais. Mikrobangų kabelio trasavimui įrenginių stalčiuose arba siauruose vamzduose tai reiškia, kad LMR-400 yra valdomas, tačiau ne tokios atlaidus kaip mažesnio skersmens kabeliai. AL400 paprastai atitinka LMR-400 lenkimo spindulio specifikaciją dėl panašaus išorinio skersmens.

Jungties pasirinkimas turi būti pritaikytas kabelio išoriniam skersmeniui ir apvalkalo medžiagai. Nenaudojant gamintojo rekomenduotų jungčių įrankių LMR tipo kabeliams – viena iš dažniausiai stebimų aukšto VSWR priežasčių lauko įrengimuose: suspaudimo ar suvirinimo geometrija yra specifinė kabeliui, o netinkamai užbaigtas galas sukelia atspindį, kurio pats kabelis nekeltų.

Kurį žemo nuostolių koaksialinį kabelį pasirinkti?

Jei pagrindinė jūsų apribojimo sąlyga yra išorinės aplinkos našumas ir dažnių juostos dengimas iki 5,8 GHz, LMR-400 siūlo labiausiai patikrintą UV-stabilių apvalkalų, kietojo laidininko nuostolių našumo ir jungtukų įrankių prieinamumo kombinaciją. Jei jūsų apribojimo sąlyga yra vieneto kaina didelėse infrastruktūros partijose apsaugotoje arba vidinėje aplinkoje, AL400 užtikrina palyginamą elektrinį našumą mažesne kaina, tačiau prieš užsakant didelę partiją būtina patikrinti tiekėjo apvalkalo ir išorinio laidininko specifikacijas. Jei jūsų taikymas veikia VHF–UHF dažnių juostoje ir jau turite Belden suderinamą jungtukų infrastruktūrą, Belden 9913 vis dar techniškai konkurencingas variantas – tiesiog nurodykite 9913, o ne 9913F7, jei įterpimo nuostoliai 2,4 GHz dažnyje ar aukščiau yra svarbus ryšio biudžeto veiksnys.

Nėra vieno visuotinai pranašesnio žemo nuostolių koaksialinio kabelio – tinkamiausias pasirinkimas priklauso nuo jūsų dažnių plano, įrengimo aplinkos ir jau patvirtintų jungiklių įrankių. Svarbiausia – priimti sprendimą turint priešais save nuostolių skaičius, lenkimo spindulio ribas ir aplinkos sąlygų klasifikavimus, o ne po to, kai kabelis jau atvyks į objektą.