کابل کواکسیال چیست؟

کابل کواکسیال نوعی کابل مسی است که مخصوصاً با یک محافظ فلزی و سایر اجزای مهندسی شده برای جلوگیری از تداخل سیگنال ساخته شده است.

یک کابل کواکسیال یا کواکسی در درجه اول توسط شرکت های تلویزیون کابلی برای اتصال امکانات آنتن ماهواره ای خود به خانه ها و مشاغل مشتریان استفاده می شود. شرکت های تلفن نیز گاهی اوقات از کابل کواکس برای اتصال دفاتر مرکزی به تیرهای تلفن نزدیک مشتریان استفاده می کنند. برخی از خانه‌ها و ادارات از کابل کواکسیال استفاده می‌کنند، اما کابل‌کشی جفت تابیده تا حد زیادی جایگزین استفاده گسترده کواکس به عنوان یک رسانه اتصال اترنت در شرکت‌ها و مراکز داده شده است.

کابل کواکسیال نام خود را به این دلیل دریافت کرد که شامل یک کانال فیزیکی است که سیگنال احاطه شده توسط کانال فیزیکی متحدالمرکز دیگری را حمل می کند که هر دو در امتداد یک محور حرکت می کنند. داخلی ترین کانال معمولا یک سیم مسی است که سپس توسط یک لایه عایق بین آن و کانال بیرونی احاطه می شود. کانال بیرونی به عنوان زمین، معمولاً به عنوان مش مسی عمل می کند. لایه دیگری از عایق هر دو کانال داخلی و خارجی را احاطه کرده است. بسیاری از این کابل‌ها یا جفت‌های لوله کواکسیال را می‌توان در یک پوشش بیرونی قرار داد و با تکرارکننده‌ها، می‌تواند اطلاعات را برای مسافت زیادی حمل کند.

کابل کواکسیال در سال 1880 توسط مهندس و ریاضیدان انگلیسی الیور هیوساید اختراع شد که در همان سال اختراع و طرح را به ثبت رساند. AT&T اولین سیستم انتقال کواکسیال بین قاره ای خود را در سال 1940 تأسیس کرد. بسته به فناوری حامل مورد استفاده و سایر عوامل، سیم مسی جفت تابیده و فیبر نوری جایگزین کابل کواکسیال هستند.

نحوه کار کابل های کواکسیال

کابل های کواکسیال دارای لایه های متحدالمرکز از هادی های الکتریکی و مواد عایق هستند. این ساختار باعث می شود سیگنال ها در داخل کابل محصور شوند و از تداخل نویز الکتریکی با سیگنال جلوگیری می کند.

لایه رسانای مرکزی یک سیم رسانای نازک، مسی جامد یا بافته است. یک لایه دی الکتریک ساخته شده از یک ماده عایق با ویژگی های الکتریکی کاملاً مشخص، سیم را احاطه کرده است. سپس یک لایه محافظ لایه دی الکتریک را با فویل فلزی یا مش مسی بافته شده احاطه می کند. کل مجموعه در یک ژاکت عایق پیچیده شده است. لایه محافظ فلزی بیرونی کابل کواکسیال معمولاً در اتصالات در هر دو انتها به زمین متصل می شود تا از سیگنال ها محافظت کند و به عنوان مکانی برای پخش سیگنال های تداخلی سرگردان است.

طراحی کابل کواکسیال به کنترل ابعاد و مواد کابل بستگی دارد. کنترل این عوامل به ایجاد یک مقدار ثابت برای امپدانس مشخصه یک کابل کواکس کمک می کند. سیگنال های فرکانس بالا تا حدی در عدم تطابق امپدانس منعکس می شوند و باعث ایجاد خطا می شوند.

امپدانس مشخصه به فرکانس سیگنال حساس است. بالاتر از 1 گیگاهرتز، سازنده کابل باید از دی الکتریکی استفاده کند که سیگنال را خیلی تضعیف نکند یا امپدانس مشخصه را طوری تغییر ندهد که بازتاب سیگنال ایجاد کند.

مشخصات الکتریکی کواکس به کاربرد وابسته است و برای عملکرد خوب بسیار مهم است. دو امپدانس مشخصه استاندارد به شرح زیر است:

50 اهم : در محیط های با قدرت متوسط ​​استفاده می شود.
75 اهم : معمول برای اتصال به آنتن ها و تاسیسات مسکونی.

انواع کابل کواکسیال موجود در بازار

• کابل RG-6 : یک کابل کواکسیال همه جا در زندگی روزمره است. کابل RG-6 معمولا دارای امپدانس 75 اهم است که به طور گسترده برای تلویزیون کابلی، ماهواره و سایر برنامه های ویدئویی حرفه ای استفاده می شود. کابل‌های RG-6 مشابه کابل‌های RG-59 هستند و می‌توانند کیفیت سیگنال بهتری را در مسافت طولانی‌تر ارائه دهند.
• کابل RG-11 : کابل های RG-11 کابل های ضخیم با سطوح تضعیف پایین هستند، به این معنی که می توانند فرکانس رادیویی را در فواصل طولانی منتقل کنند. اما کار با کابل های RG-11 چالش برانگیز است.
• کابل RG-58 : کابل های RG-58 معمولا دارای امپدانس 50 یا 52 اهم هستند. کابل های RG-8 اغلب برای شبکه های اترنت در فواصل کوتاه استفاده می شوند.
• کابل RG-59 : همچنین دارای امپدانس 75 اهم است اما AWG نازکتر از کابل RG-6 است. کابل های RG-59 اغلب در تاسیسات قدیمی مانند مودم های کابلی و سیستم های ویدئویی آنالوگ یافت می شوند. در مقایسه با کابل‌های RG-6، RG59 پهنای باند کمتری دارد، بنابراین برای کاربردهای با وضوح بالا کمتر مناسب است.
• کابل RG-8 : کابل های RG-8 دارای امپدانس 50 اهم هستند. کابل‌های کواکسیال RG-8 ضخیم‌تر و قوی‌تر از کابل‌های RG58 هستند و برای آنتن‌های رادیویی، ایستگاه‌های رادیویی و سایر کاربردهایی که نیاز به توان بالایی دارند، مناسب هستند.
• کابل RG-213 : کابل های RG-213 دارای امپدانس 50 اهم هستند. کابل های RG-213 شبیه کابل های RG-8 هستند و اغلب برای برنامه های رادیویی حرفه ای و آماتور استفاده می شوند.
• کابل RG-316 : کابل های RG-316 به دلیل کاهش سیگنال و انعطاف پذیری کمتر شناخته شده اند. می توان از آن برای برنامه های LAN و WAN استفاده کرد.

موارد استفاده از کابل های کواکسیال

در منازل و ادارات کوچک، از کابل های کواکسیال کوتاه برای تلویزیون کابلی، تجهیزات ویدئویی خانگی، تجهیزات رادیویی آماتور و دستگاه های اندازه گیری استفاده می شود. از لحاظ تاریخی، کابل‌های کواکسیال نیز به عنوان شکل اولیه اترنت مورد استفاده قرار می‌گرفتند که سرعت تا 10 مگابیت بر ثانیه را پشتیبانی می‌کردند. از آن زمان، کابل کشی جفت پیچ خورده تا حد زیادی جایگزین استفاده از کواکس شده است.

با این حال، کابل های کواکسی به طور گسترده برای اینترنت پهن باند کابلی مورد استفاده قرار می گیرند. کابل های کواکسیال همچنین در خودروها، هواپیماها، تجهیزات نظامی و پزشکی و همچنین برای اتصال دیش های ماهواره، آنتن های رادیو و تلویزیون به گیرنده های مربوطه استفاده می شوند.

انواع کانکتور

انواع مختلفی از کانکتورهای کابل کواکسیال وجود دارد که با دو سبک از هم جدا می شوند: کانکتورهای نر و ماده. انواع اتصال دهنده ها شامل موارد زیر است:

Bayonet Neill-Concelman (BNC) : این کانکتور برای تلویزیون، سیگنال ویدئویی و رادیو زیر فرکانس 4 گیگاهرتز استفاده می شود.

Neill-Concelman (TNC) : این کانکتور یک نسخه رزوه ای از کانکتور BNC است و در تلفن های همراه استفاده می شود. کانکتورهای TNC تا 12 گیگاهرتز کار می کنند.

نسخه زیر مینیاتوری A (SMA) : این کانکتور برای تلفن های همراه، سیستم های آنتن Wi-Fi، سیستم های مایکروویو و رادیو استفاده می شود. کانکتورهای SMA تا 18 گیگاهرتز کار می کنند.

نسخه ساب مینیاتوری B (SMB) : این کانکتور را می توان با سخت افزار مخابراتی استفاده کرد.

QMA : کانکتورهای QMA یک نوع قفل سریع از کانکتورهای SMA هستند که با سخت افزارهای صنعتی و ارتباطاتی استفاده می شوند.

شرکت رادیویی آمریکا (RCA) : این کانکتورها در صدا و تصویر استفاده می شوند. اینها کابل های زرد، سفید و قرمز گروه بندی شده ای هستند که در تلویزیون های قدیمی استفاده می شوند. به کانکتورهای RCA جک A/V نیز گفته می شود.

اتصالات F : کانکتورهای نوع F نیز نامیده می شوند که در تلویزیون های دیجیتال و کابلی استفاده می شوند. اینها معمولا از کابل های RG-6 یا RG-59 استفاده می کنند.

استانداردهای هم محور

اکثر مشخصات کواکسیال امپدانس 50، 52، 75 یا 93 اهم دارند. به دلیل استفاده گسترده در صنعت تلویزیون کابلی، کابل‌های RG-6 با سپرهای دوتایی یا چهارگانه و امپدانس 75 اهم به یک استاندارد واقعی برای بسیاری از صنایع تبدیل شده‌اند.

نزدیک به 50 استاندارد متمایز برای کابل کواکسیال وجود دارد که اغلب برای موارد استفاده خاص در رادیو آماتور یا تلویزیون کابلی کم تلفات طراحی شده است. نمونه های دیگر عبارتند از RG-59/U – که برای حمل سیگنال باند پهن از سیستم های تلویزیون مدار بسته استفاده می شود – و RG-214/U برای انتقال سیگنال با فرکانس بالا.

کانکتورهای کوآکس از کانکتورهای تکی ساده که در سیستم های تلویزیون کابلی استفاده می شوند تا ترکیبات پیچیده از چندین پیوند کواکسن نازک، مخلوط با برق و سایر اتصالات سیگنال، که در بدنه های نیمه سفارشی قرار می گیرند، متغیر است. اینها معمولاً در الکترونیک نظامی و اویونیک یافت می شوند.

سفتی مکانیکی بسته به ساختار داخلی و استفاده مورد نظر از کابل کشی کواکسیال می تواند بسیار متفاوت باشد. به عنوان مثال، کابل های پرقدرت اغلب با عایق ضخیم ساخته می شوند و بسیار سفت هستند.

برخی از کابل‌ها عمداً با سیم‌های مرکزی ضخیم ساخته می‌شوند که در نتیجه مقاومت در برابر اثر پوستی ایجاد می‌شود. این مقاومت ناشی از سیگنال‌های فرکانس بالا است که روی سطح هادی حرکت می‌کنند، نه در سرتاسر. یک هادی مرکزی بزرگتر یک کابل سفت با تلفات کم در هر متر ایجاد می کند.

مشکلات تداخل با کواکس

کابل های کواکسیال می توانند انواع مختلفی از تداخل را تجربه کنند. نشت سیگنال زمانی رخ می دهد که میدان الکترومغناطیسی از محافظ بیرونی کابل عبور کند. در موارد دیگر، یک سیگنال خارجی می تواند از طریق عایق نشت کند.

تغذیه مستقیم به دکل های پخش رادیویی تجاری کمترین نشتی و تداخل را دارد زیرا این کابل ها دارای محافظ های صاف و رسانا با شکاف های کمی هستند. تداخل در رآکتورهای هسته ای، که در آن به محافظ ویژه ای نیاز است، بسیار مهم است.