Coax hoạt động như thế nào: Cấu trúc, tín hiệu và sản xuất

Coax hoạt động như thế nào: Câu trả lời ngắn gọn

Cáp đồng trục truyền tín hiệu điện bằng cách sử dụng hai dây dẫn đồng tâm - một dây dẫn rắn bên trong được bao quanh bởi một dây dẫn bên ngoài hình ống (tấm chắn) - được ngăn cách bằng chất cách điện và được bọc trong lớp áo bảo vệ bên ngoài. Hình dạng này giữ cho tín hiệu được giới hạn trong cáp, giảm đáng kể nhiễu điện từ (EMI) và mất tín hiệu so với dây xoắn đôi hoặc dây song song tiêu chuẩn. Đây là lý do tại sao cáp đồng trục vẫn là lựa chọn phù hợp cho truyền dẫn RF, internet băng thông rộng, truyền hình cáp và thiết bị đo chính xác, ngay cả khi các giải pháp thay thế cáp quang và không dây mở rộng.

Mỗi lớp của cáp đồng trục đều có mục đích vật lý và điện cụ thể. Dây dẫn mang dòng điện; trở kháng điều khiển điện môi và tốc độ lan truyền; tấm chắn chặn tiếng ồn; áo khoác bảo vệ chống lại thiệt hại cơ học và môi trường. Loại bỏ bất kỳ lớp nào và cáp sẽ ngừng hoạt động bình thường. Hiểu từng lớp — và cách chúng tương tác — giải thích tại sao kỹ thuật dỗ dành lại đòi hỏi khắt khe hơn những gì nó thể hiện.

Cấu trúc vật lý của cáp đồng trục, từng lớp

Dây dẫn bên trong

Dây dẫn trung tâm thường là đồng nguyên khối hoặc đồng bện, mặc dù thép mạ đồng (CCS) và đồng mạ bạc được sử dụng trong các ứng dụng tần số cao hoặc cường độ cao. Đường kính dao động từ dưới 0,5 mm đối với cáp RF thu nhỏ đến trên 10 mm đối với cáp trung kế CATV lớn. Ở tần số cao, dòng điện di chuyển gần bề mặt dây dẫn - một hiện tượng gọi là hiệu ứng bề mặt - do đó chất lượng bề mặt và độ dẫn điện của dây dẫn ảnh hưởng trực tiếp đến số liệu tổn thất. Mạ bạc làm tăng độ dẫn điện bề mặt, đó là lý do tại sao cáp cấp vi sóng thường sử dụng nó.

Chất cách điện

Được kẹp giữa dây dẫn bên trong và bên ngoài, chất điện môi kiểm soát hai thông số quan trọng: trở kháng và tốc độ truyền sóng (VoP). Các vật liệu điện môi phổ biến bao gồm polyetylen rắn (PE), polyetylen bọt, polytetrafluoroethylene (PTFE) và các thiết kế cách đều nhau. PE xốp làm giảm hằng số điện môi từ khoảng 2,25 (PE rắn) xuống khoảng 1,4–1,6 , giúp tăng VoP từ khoảng 66% lên 78–85% tốc độ ánh sáng và đồng thời giảm tổn thất điện môi - cả hai đều mong muốn cho các ứng dụng băng thông rộng hoặc thời gian dài. PTFE được chọn khi độ ổn định nhiệt độ là vấn đề quan trọng; nó giữ các đặc tính điện từ –65 °C đến 200 °C.

Độ dày và tính đồng nhất của lớp điện môi quyết định trực tiếp trở kháng đặc tính của cáp. Ngay cả độ lệch tâm nhỏ - vị trí lệch tâm của dây dẫn bên trong - cũng làm thay đổi trở kháng và tạo ra phản xạ. Đây là lý do tại sao độ chính xác của máy đùn dây và cáp lại quan trọng đến vậy trong quá trình sản xuất: khuôn chữ thập đầu phải định tâm dây dẫn trong phạm vi dung sai đo bằng micromet.

Dây dẫn bên ngoài (Khiên)

Tấm chắn phục vụ đồng thời hai chức năng: đó là đường dẫn dòng điện trở về cho tín hiệu và là rào cản điện từ ngăn chặn nhiễu bên ngoài truyền vào cáp. Cấu trúc lá chắn phổ biến bao gồm:

• Ống nhôm hoặc đồng rắn - được sử dụng trong cáp CATV đường cứng; phủ sóng gần 100%, tổn thất rất thấp, cứng nhắc
• Khiên bện - độ phủ quang học thường là 85–98%; dẻo, bền, dùng trong RG-58, RG-6, RG-11
• Kết hợp bện giấy bạc - giấy bạc cung cấp độ che phủ 100%; bện tăng thêm độ bền cơ học và tính liên tục của DC; phổ biến trong cáp vệ tinh và băng thông rộng
• Khiên ba và khiên bốn - nhiều lớp lá mỏng và lớp bện cho môi trường có độ nhiễu cao; hiệu quả che chắn có thể vượt quá 90 dB

Áo khoác ngoài

Áo khoác là lớp bảo vệ ngoài cùng, thường được làm từ PVC, polyetylen, LSZH (halogen không khói thấp) hoặc fluoropolyme. Sự lựa chọn chất liệu áo khoác được quyết định bởi môi trường lắp đặt: PVC tiết kiệm và chống cháy khi sử dụng trong nhà; PE và LLDPE có khả năng chống tia cực tím và độ ẩm cho việc chôn cất ngoài trời; LSZH được yêu cầu sử dụng trong không gian công cộng và cơ sở hạ tầng giao thông do giảm phát thải khí độc trong các đám cháy. Lớp vỏ được áp dụng bằng máy đùn dây và cáp theo một quy trình ép đùn riêng biệt sau khi tấm chắn hoàn tất.

Trở kháng đặc trưng: Tại sao 50 Ω và 75 Ω chiếm ưu thế

Trở kháng đặc trưng không phải là điện trở DC - nó là đặc tính không phụ thuộc vào tần số được xác định hoàn toàn bởi hình dạng của cáp và hằng số điện môi của chất cách điện. Công thức là:

Z₀ = (138 / √εr) × log₁₀(D/d)

Trong đó εr là độ thấm tương đối của chất điện môi, D là đường kính trong của dây dẫn bên ngoài và d là đường kính ngoài của dây dẫn bên trong. Hai giá trị trở kháng chiếm ưu thế trong thế giới đồng trục vì các lý do kỹ thuật đã được xác lập rõ ràng:

Trở kháng tổn thất tối thiểu theo lý thuyết đối với cáp đồng trục có chất điện môi polyetylen là khoảng 77 Ω - đó là lý do tại sao 75 Ω trở thành tiêu chuẩn ngành phát thanh truyền hình. Giá trị 50 Ω là sự dung hòa giữa khả năng xử lý công suất tối đa (tối ưu ~30 Ω) và mức suy hao tối thiểu, khiến nó phù hợp hơn với các liên kết RF hai chiều. Trở kháng không khớp giữa nguồn, cáp và tải gây ra phản xạ tín hiệu, sóng đứng và mất điện - các vấn đề được định lượng bằng tỷ lệ sóng đứng điện áp (VSWR).

Cơ chế truyền tín hiệu bên trong cáp

Cáp đồng trục không truyền tín hiệu theo cách mà hầu hết mọi người tưởng tượng bằng trực giác. Năng lượng không chảy qua dây dẫn như cách nước chảy qua đường ống. Thay vào đó, nó lan truyền dưới dạng sóng điện từ trong không gian giữa dây dẫn bên trong và bên ngoài - vùng điện môi. Các dây dẫn đóng vai trò là điều kiện biên dẫn hướng và hạn chế sóng. Chế độ truyền này được gọi là chế độ TEM (điện từ ngang), trong đó cả hai thành phần điện trường và từ trường hoàn toàn ngang với hướng di chuyển.

Điện trường bức xạ xuyên tâm giữa dây dẫn bên trong ( ) và dây dẫn bên ngoài (-), trong khi từ trường tạo thành các vòng tròn đồng tâm xung quanh dây dẫn bên trong. Vì trường được bao bọc hoàn toàn bên trong tấm chắn nên cáp hầu như không bức xạ năng lượng ra bên ngoài và gần như miễn nhiễm với các trường bên ngoài — miễn là tính toàn vẹn của tấm chắn được duy trì. Vỏ bọc bị vỡ, đầu nối kém hoặc cáp bị xoắn sẽ làm gián đoạn hình dạng trường và gây ra nhiễu và mất mát.

Vận tốc truyền sóng và độ dài điện

Tín hiệu truyền qua cáp đồng trục với tốc độ bằng một phần tốc độ ánh sáng trong chân không, được xác định bởi chất điện môi. PE rắn cho VoP khoảng 66%; bọt PE nâng nó lên 78–85%; Thiết kế khoảng cách không khí bằng PTFE có thể đạt tới 93–98%. Đối với cáp dài 10 mét có PE đặc, độ trễ tín hiệu một chiều là khoảng 50 nano giây. Điều này quan trọng trong việc định thời gian chính xác, hệ thống radar và ăng-ten mảng pha, trong đó chiều dài cáp được cắt theo chiều dài điện cụ thể — phân số hoặc bội số của bước sóng tín hiệu — để đạt được mối quan hệ pha được kiểm soát.

Cơ chế suy giảm

Mất tín hiệu trong cáp đồng trục xuất phát từ ba nguồn chính:

• Mất dây dẫn - sự gia nhiệt bằng điện trở ở dây dẫn bên trong và tấm chắn, chiếm ưu thế ở tần số thấp hơn và tỷ lệ với √f do hiệu ứng bề mặt
• Mất điện môi - năng lượng được chất cách điện hấp thụ khi trường xen kẽ tác dụng lên cấu trúc phân tử của nó; tăng tuyến tính theo tần số và đó là lý do tại sao các chất điện môi có tổn hao thấp như PTFE và PE xốp được sử dụng ở tần số vi sóng
• Mất bức xạ - rò rỉ qua các khuyết tật của tấm chắn; thường không đáng kể trong các cáp có kết cấu tốt nhưng đáng kể nếu tấm chắn bị hỏng hoặc nếu các chế độ truyền sóng bậc cao được kích thích trên tần số cắt của cáp

Độ suy giảm được chỉ định bằng dB trên đơn vị chiều dài ở các tần số cụ thể. Cáp bốn tấm chắn RG-6 tiêu chuẩn có khoảng 2,0 dB/100 ft ở 100 MHz và 6,5 dB/100 ft ở 900 MHz , minh họa tổn thất tăng đáng kể theo tần số như thế nào. Cáp tổn thất thấp cao cấp như LMR-400 cắt giảm mức suy giảm 900 MHz xuống khoảng 2,7 dB/100 ft thông qua dây dẫn lớn hơn và chất điện môi xốp.

Cáp đồng trục được sản xuất như thế nào: Vai trò của Máy đùn dây và cáp

Sản xuất cáp đồng trục là một quy trình gồm nhiều bước trong đó độ chính xác về kích thước ở mỗi giai đoạn sẽ quyết định hiệu suất điện của cáp. Máy đùn dây và cáp là trung tâm của hai trong số những bước quan trọng nhất: cách điện điện môi và phủ lớp vỏ ngoài.

Dây dẫn bên trong Drawing and Stranding

Quá trình bắt đầu bằng việc rút thanh đồng qua một loạt khuôn để đạt được đường kính dây dẫn mục tiêu. Dung sai rất nhỏ: đối với cáp 50 Ω có dây dẫn 0,9 mm, ngay cả độ lệch ±0,01 mm cũng làm thay đổi trở kháng một cách đáng kể. Dây dẫn bị mắc kẹt đi qua máy bó hoặc bện trước dây chuyền ép đùn.

Đùn điện môi

Đây là nơi máy đùn dây và cáp thực hiện chức năng quan trọng nhất của nó. Dây dẫn được đưa qua khuôn có đầu chữ thập và hợp chất PE, PE xốp hoặc PTFE nóng chảy được phủ xung quanh nó dưới áp suất và nhiệt độ được kiểm soát. Độ đồng tâm của chất điện môi - độ chính xác của dây dẫn nằm trong lớp cách điện - phải được duy trì trong phạm vi ±1–2% độ dày thành điện môi để giữ trở kháng trong phạm vi thông số kỹ thuật.

Đối với cáp PE xốp, khí (thường là nitơ) được bơm vào dòng polyme nóng chảy để tạo ra cấu trúc tế bào được kiểm soát. Mật độ bọt trực tiếp thiết lập hằng số điện môi , vì vậy áp suất khí, nhiệt độ nóng chảy và tốc độ đường ống phải được phối hợp chặt chẽ. Các dây chuyền máy đùn cáp hiện đại sử dụng phép đo điện dung theo thời gian thực sau khuôn - đo điện dung trên một đơn vị chiều dài sẽ đưa ra chỉ báo ngay lập tức về đường kính cách điện và hằng số điện môi, cho phép phản hồi tự động đến hệ thống điều khiển của máy đùn.

Sau khi ép đùn, dây dẫn cách điện đi qua một máng làm mát bằng nước để đông đặc chất điện môi trước khi nó đến bộ phận kéo bánh xích. Tốc độ đường dây cho ép đùn điện môi dỗ đường kính nhỏ thường dao động từ 100 đến hơn 500 mét mỗi phút, tùy thuộc vào kích thước dây dẫn và độ dày điện môi.

Che chắn

Sau khi chất điện môi nguội đi và cuộn lại, cáp sẽ chuyển sang đường dây bảo vệ. Tấm chắn bằng giấy bạc được áp dụng bằng cách quấn băng ép nhôm-polyester theo chiều dọc hoặc xoắn ốc trên chất điện môi. Tấm chắn bện được áp dụng trên máy bện có hàng chục đến hàng trăm cuộn chỉ mang dây đồng nguyên chất hoặc dây đồng đóng hộp. Đối với cáp yêu cầu kết cấu lá kim loại cộng với bện, cả hai thao tác có thể được kết hợp trên một lần chạy máy.

Đùn áo khoác

Bước ép đùn cuối cùng áp dụng lớp vỏ ngoài bằng cách sử dụng máy đùn dây và cáp khác - thường là máy trục vít đơn hoặc trục vít đôi tùy thuộc vào hợp chất. Dây chuyền bọc PVC thường hoạt động với tốc độ 50–150 m/phút; Các hợp chất PE và LSZH yêu cầu định hình nhiệt độ cẩn thận dọc theo thùng máy đùn để ngăn chặn sự xuống cấp. Độ đồng đều của thành áo khoác được kiểm tra bằng thử nghiệm tia lửa (thử nghiệm liên tục điện áp cao ở 2–6 kV) và máy đo đường kính laser nội tuyến. Cáp hoàn thiện được in ký hiệu loại, trở kháng, định mức điện áp và ngày sản xuất để nhận dạng trường.

Các loại cáp đồng trục phổ biến và thông số kỹ thuật của chúng

Ký hiệu "RG" (Radio Guide) ban đầu là một hệ thống đặc điểm kỹ thuật của quân đội Hoa Kỳ. Mặc dù nhiều ký hiệu RG đã được thay thế bằng số bộ phận dành riêng cho nhà sản xuất đối với các loại cáp hiện đại, nhưng các ký hiệu cũ vẫn được công nhận rộng rãi trong ngành. Hiểu được sự khác biệt sẽ giúp chọn được cáp phù hợp cho một ứng dụng nhất định.

Kết nối và chấm dứt: Nơi bắt đầu hầu hết các vấn đề

Bản thân cáp chỉ là một phần của liên kết đồng trục. Đầu nối chuyển tín hiệu từ cáp sang thiết bị và nếu được chế tạo hoặc lắp đặt kém sẽ trở thành nguyên nhân chính gây mất, phản xạ và hỏng tín hiệu. Đầu nối phải duy trì trở kháng đặc tính giống như cáp trên hình dạng bên trong của nó - bất kỳ sự gián đoạn nào cũng gây ra phản xạ.

Các loại đầu nối dỗ phổ biến

• BNC (Lưỡi lê Neill–Concelman) - 50 Ω, định mức tới ~4 GHz, khóa lưỡi lê một phần tư vòng; tiêu chuẩn về thiết bị kiểm tra, video và thiết bị đo đạc
• SMA (Phiên bản thu nhỏ A) - 50 Ω, định mức tới 18 GHz, có ren; được sử dụng rộng rãi trong các mô-đun RF, ăng-ten và cụm vi sóng
• loại N - 50 Ω hoặc 75 Ω, định mức đến 11–18 GHz, chịu được thời tiết; được sử dụng trong ăng-ten ngoài trời và thiết bị trạm gốc
• loại F — 75 Ω, lên tới ~3 GHz; có mặt khắp nơi trong các khu dân cư CATV và lắp đặt vệ tinh; dây dẫn trung tâm của cáp đóng vai trò là chân kết nối
• PL-259 (UHF) - trở kháng danh nghĩa là 50 Ω nhưng không thực sự không đổi; định mức ở mức ~300 MHz trong thực tế; phổ biến ở đài phát thanh nghiệp dư

Việc kết thúc thích hợp đòi hỏi phải tước cáp theo kích thước chính xác, không làm nát dây bện, duy trì độ đồng tâm của chất điện môi tại giao diện đầu nối và áp dụng mô-men xoắn chính xác khi kết nối. Một đầu nối F được lắp đặt không đúng cách trong hệ thống phân phối truyền hình cáp có thể gây ra tín hiệu đi vào (tín hiệu bên ngoài rò rỉ vào) và tín hiệu đi ra (tín hiệu cáp bị rò rỉ ra ngoài), làm giảm hiệu suất của toàn bộ nút.

Coax so với phương tiện truyền dẫn khác: Khi nào nên chọn nó

Cáp đồng trục không phải là lựa chọn phù hợp cho mọi ứng dụng nhưng nó vẫn giữ được những ưu điểm rõ ràng trong những tình huống cụ thể. So sánh nó với các lựa chọn thay thế phổ biến sẽ làm rõ nơi nào phù hợp nhất.

Cặp đồng trục và cặp xoắn (Cat5e/Cat6/Cat8)

Cặp xoắn dựa vào tín hiệu khác biệt và tốc độ xoắn chặt để hủy EMI — một cách tiếp cận khác về cơ bản với chế độ TEM được bảo vệ của dỗ. Cặp xoắn chiếm ưu thế trong hệ thống cáp Ethernet có cấu trúc vì nó rẻ hơn, nhẹ hơn và dễ kết thúc hơn. Tuy nhiên, nó không thể phù hợp với việc dỗ ở tần số RF trên vài trăm MHz hoặc trong môi trường có nhiễu cao. Cat8 hỗ trợ 40 Gbps nhưng chỉ chạy hơn 30 mét ở tốc độ 2 GHz ; một cáp đồng trục RG-6 được lắp đặt đúng cách sẽ xử lý tín hiệu băng thông rộng đến 3 GHz trên khoảng cách xa hơn nhiều với khả năng khuếch đại đơn giản hơn nhiều.

Coax so với sợi quang

Sợi quang về cơ bản có độ nhạy nhiễu điện từ bằng 0, độ suy giảm thấp hơn nhiều trên khoảng cách xa (~0,2 dB/km đối với chế độ đơn so với 40–100 dB/km đối với cáp đồng trục ở tần số vi sóng) và dung lượng băng thông thấp hơn cáp đồng. Sự đánh đổi là chi phí cho thiết bị điện tử thu phát, độ mỏng manh và không có khả năng mang nguồn DC cùng với tín hiệu. Coax vẫn được ưu tiên cho các liên kết RF ngắn, đường cấp ăng-ten và các ứng dụng yêu cầu tín hiệu nguồn trên một cáp (ví dụ: micrô được cấp nguồn ảo, LNB vệ tinh hoạt động được cấp qua cáp đồng trục).

Dỗ và ống dẫn sóng

Ở tần số trên khoảng 18 GHz, tổn thất đồng trục trở nên nghiêm trọng và ống dẫn sóng - một ống kim loại rỗng mang sóng EM - mang lại độ suy giảm thấp hơn nhiều. Ống dẫn sóng không có dây dẫn bên trong và do đó không có tổn thất dây dẫn ở trung tâm; cấu trúc cứng nhắc và tính chất chọn lọc tần số của nó (ống dẫn sóng chỉ truyền tín hiệu trên tần số cắt của nó) khiến nó không phù hợp để lắp đặt băng thông rộng hoặc linh hoạt. Coax chiếm ưu thế ở tần số dưới 18 GHz ở những nơi cần tính linh hoạt và khả năng kết nối.

Kiểm soát chất lượng trong sản xuất cáp đồng trục

Yêu cầu về độ chính xác của việc sản xuất cáp đồng trục khiến việc kiểm soát chất lượng trở thành một quy trình nội tuyến, liên tục thay vì kiểm tra hàng loạt ở giai đoạn cuối. Một dây chuyền máy đùn dây và cáp để sản xuất cáp đồng trục thường tích hợp đồng thời nhiều hệ thống đo lường:

• Máy đo đường kính laze - phép đo OD điện môi không tiếp xúc, thường có độ chính xác đến ± 0,001 mm; đặt ngay sau máng làm mát
• màn hình điện dung - đo điện dung trên một đơn vị chiều dài, tương quan với độ dày thành điện môi và hằng số điện môi; độ lệch kích hoạt tốc độ dòng tự động hoặc điều chỉnh RPM của máy đùn
• Máy quét lệch tâm - Máy quét tia X hoặc siêu âm kiểm tra độ đồng tâm của dây dẫn bên trong bên trong chất điện môi theo thời gian thực
• Máy kiểm tra tia lửa - áp dụng 2–10 kV DC hoặc AC trên chất điện môi để phát hiện bất kỳ lỗ kim hoặc vết mỏng nào có thể gây ra hỏng cách điện khi vận hành
• Kiểm tra TDR cáp đã hoàn thành - phép đo phản xạ miền thời gian xác định sự gián đoạn trở kháng dọc theo cáp đã hoàn thiện bằng cách gửi xung xuống đường dây và phân tích phản xạ

Thông số kỹ thuật về độ đồng nhất trở kháng cho cáp CATV cấp phát sóng thường là ±2 Ω trên toàn bộ chiều dài cáp , với yêu cầu suy hao phản hồi cấu trúc (SRL) là 23–30 dB trong băng tần 5–1000 MHz. Để đạt được những con số này một cách nhất quán ở tốc độ sản xuất trên 200 m/phút đòi hỏi thiết kế khuôn cực kỳ chính xác, tính nhất quán của vật liệu và kiểm soát quy trình vòng kín - tất cả đều tập trung vào hiệu suất của máy đùn dây và cáp cũng như các hệ thống đo lường liên quan của nó.

Các ứng dụng trong thế giới thực cho thấy cách thức hoạt động của Coax trong thực tế

Phân phối truyền hình cáp (CATV)

Đầu cuối CATV nhận tín hiệu và phân phối chúng qua mạng cáp đồng trục lai (HFC). Sợi quang mang tín hiệu từ đầu cuối đến các nút lân cận; RG-11 hoặc cáp đồng trục cứng mang nó từ nút đến vòi (thường trong phạm vi 500 mét); Giọt RG-6 kết nối từ vòi đến từng nhà riêng lẻ. Mỗi phân đoạn sử dụng bộ khuếch đại để khắc phục hiện tượng suy giảm cáp, được phân cách dựa trên mức suy hao của cáp ở tần số sóng mang cao nhất — thường là 1 GHz trở lên trong hệ thống DOCSIS 3.1.

Trạm cơ sở di động

Cáp trung chuyển giữa thiết bị vô tuyến BTS và ăng-ten trên đỉnh tháp hầu như luôn đồng trục - có thể là cáp đồng trục dạng sóng linh hoạt hoặc đường cứng cứng. Một LMR-400 dài 30 mét chạy ở tần số 900 MHz mất khoảng 0,8 dB; ở tần số 2,1 GHz (3G UMTS), cùng một lần chạy sẽ mất khoảng 1,3 dB. Mỗi dB tổn thất của bộ tiếp sóng trực tiếp làm giảm công suất bức xạ hiệu dụng, đó là lý do tại sao việc lắp đặt đầu vô tuyến từ xa (RRH) gắn thiết bị vô tuyến trên đỉnh tháp — được kết nối với bộ băng tần cơ sở bằng sợi quang — đã trở nên chiếm ưu thế: chúng loại bỏ hoàn toàn tổn thất bộ tiếp sóng.

Thiết bị y tế và công nghiệp

Đầu dò siêu âm, chuỗi tín hiệu MRI và máy đo mức radar công nghiệp đều dựa vào kết nối đồng trục vì lý do tương tự như hệ thống phát sóng: tính toàn vẹn của tấm chắn và trở kháng được kiểm soát. Trong siêu âm, dây đồng trục mang các xung dải MHz đến và đi từ các bộ chuyển đổi áp điện với độ méo tối thiểu. Trong một số trường hợp, vật liệu điện môi và dây dẫn phải tương thích sinh học và cáp phải tồn tại qua các chu kỳ khử trùng - những yêu cầu thúc đẩy thiết kế hướng tới chất điện môi fluoropolymer đặc biệt được sản xuất trên dây chuyền máy đùn dây và cáp chuyên dụng.

Máy thu GPS và vệ tinh

GPS hoạt động ở tần số 1575,42 MHz (L1) và 1227,60 MHz (L2). Đường truyền đồng trục từ ăng-ten GPS đang hoạt động đến bộ thu sẽ cung cấp cả tín hiệu RF và nguồn DC cho LNA tích hợp của ăng-ten trên cùng một cáp. Mất cáp trực tiếp làm giảm tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu. Một RG-6 dài 10 mét chạy ở tần số 1,5 GHz gây ra mức suy hao khoảng 1,0 dB - có thể quản lý được; quãng đường 50 mét sẽ tiêu thụ gần 5 dB, thường vượt quá mức tăng LNA của ăng-ten hoạt động tiêu chuẩn và yêu cầu bộ tăng cường tín hiệu được cấp nguồn nội tuyến.

Câu hỏi thường gặp về cách thức hoạt động của Coax

Tại sao cáp đồng trục có khả năng loại bỏ EMI tốt như vậy?

Bởi vì trường điện từ mang tín hiệu được bao bọc hoàn toàn giữa dây dẫn bên trong và bên ngoài. Trường bên ngoài không thể xuyên qua tấm chắn liên tục - chúng tạo ra dòng điện trên bề mặt bên ngoài của tấm chắn, nhưng những dòng điện đó không ảnh hưởng đến trường bên trong. Điều ngược lại cũng đúng: trường tín hiệu bên trong của cáp không tỏa ra ngoài, ngăn ngừa nhiễu với các hệ thống khác. "Tính đối xứng đồng trục" này là lý do cơ bản khiến cáp đồng trục hoạt động tốt hơn cáp mở hoặc cáp xoắn đôi trong môi trường RF.

Điều gì xảy ra nếu bạn sử dụng cáp trở kháng sai?

Sử dụng cáp 75 Ω trong hệ thống 50 Ω sẽ tạo ra trở kháng không phù hợp. Một phần công suất tín hiệu được phản xạ trở lại nguồn ở mỗi lần chuyển đổi - ở đầu vào và đầu ra. Sóng phản xạ và sóng tới kết hợp tạo ra sóng đứng trên cáp, nghĩa là biên độ tín hiệu thay đổi dọc theo chiều dài cáp thay vì không đổi. VSWR bằng 1,5:1 (một mức không khớp vừa phải so với điểm nối 50/75 Ω) thể hiện khoảng 4% công suất phản xạ. Ở các máy phát RF công suất cao, công suất phản xạ quá mức có thể làm hỏng bộ khuếch đại giai đoạn cuối. Trong phép đo chính xác, nó gây ra lỗi trong tín hiệu đo được.

Bạn có thể chạy nguồn và tín hiệu qua dỗ cùng một lúc không?

Đúng. Điều này được gọi là Cấp nguồn qua Coax (PoC) hoặc, trong bối cảnh vệ tinh, cấp nguồn cho LNB. Điện áp DC (thường là 13 V hoặc 18 V đối với LNB vệ tinh; thay đổi đối với CCTV) được đặt trên dây dẫn bên trong cùng với tín hiệu RF. Một tee thiên vị - một mạng tụ điện cảm ứng đơn giản - phân tách các đường dẫn DC và RF ở mỗi đầu, cho phép thiết bị trích xuất hoặc bơm DC mà không ảnh hưởng đến tín hiệu RF. Xếp hạng hiện tại bị giới hạn bởi kích thước dây dẫn và xếp hạng tiếp xúc của đầu nối, thường là vài trăm miliampe cho cáp đồng trục tiêu chuẩn.

Điều gì giới hạn tần số tối đa mà cáp đồng trục có thể xử lý?

Hai yếu tố đặt giới hạn tần số trên. Đầu tiên, sự suy giảm tăng theo tần số, cuối cùng khiến cáp không còn khả dụng nữa. Thứ hai - và cơ bản hơn - khi bước sóng của tín hiệu trở nên tương đương với kích thước ngang của cáp, các chế độ truyền sóng bậc cao hơn (chế độ TE và TM) có thể được kích thích ngoài chế độ TEM. Các chế độ này di chuyển với vận tốc khác nhau, gây ra hiện tượng méo tín hiệu và rò rỉ bức xạ. Tần số cắt cho chế độ bậc cao đầu tiên là khoảng f_c = 7,52 / (D d) GHz (với kích thước tính bằng cm). RG-58 tiêu chuẩn cắt khoảng 11 GHz; cáp có đường kính nhỏ hơn như UT-047 có thể vượt quá 65 GHz.

Sự uốn cong ảnh hưởng đến hiệu suất cáp đồng trục như thế nào?

Việc uốn cáp đồng trục dưới bán kính uốn tối thiểu của nó sẽ làm biến dạng chất điện môi, dịch chuyển dây dẫn bên trong lệch tâm và có thể làm biến dạng vĩnh viễn dây dẫn bên ngoài — tất cả đều làm thay đổi trở kháng cục bộ và tăng phản xạ tín hiệu. Các nhà sản xuất chỉ định bán kính uốn cong tối thiểu thường bằng 10–20 lần đường kính ngoài của cáp đối với lắp đặt cố định và 6–10 lần đối với các ứng dụng uốn cong lặp đi lặp lại. Những đường gấp khúc sắc nét sẽ gây tổn hại vĩnh viễn. Trong các ứng dụng tần số cao trên 10 GHz, ngay cả những chỗ uốn cong nhẹ ở cáp bán cứng cũng phải được tính đến hiệu suất điện của tổ hợp.