اختيار الحق في الجمعية كابل RF

Coaxial كابل التجميعات موجودة في كل مكان تقريبًا الأنظمة الإلكترونية. ولديهم وظيفة بسيطة: أن تكون بمثابة مسار إشارة لنقل الإشارات من موقع إلى آخر. ولكن يتعين عليهم القيام بهذه المهمة دون أن يفشلوا ودون أي تغيير يذكر في الإشارات ، سواء كانت إشارات تمثيلية عالية التردد أو إشارات رقمية عالية السرعة. نظرًا لأن تجميعات الكابلات المحورية أمر حيوي جدًا لمثل هذا النطاق الواسع من الأنظمة ، بدءًا من الأنظمة الإلكترونية الأرضية القوية إلى الأقمار الصناعية التي تدور في الفضاء ، يجب عدم معالجة عملية اختيار هذه الكابلات على محمل الجد. إن اختيار مجموعة الكابلات المحورية الصحيحة ليست مهمة تافهة ، ولكنها مهمة يمكن جعلها أسهل إلى حد ما من خلال معرفة أفضل لما يجب البحث عنه في مجموعة الكابلات المحورية عالية التردد أو عالية السرعة.

توفر الكابلات المحورية وسيلة النقل الكهرمغنطيسي المستعرض (TEM). يأتي الاسم متحد المحور من بنائه ، والذي يتكون عادةً من موصل داخلي من الأسلاك النحاسية العارية ، صلب أو عالق ، محاطًا بعازل عازل أنبوبي ، محاطًا بموصل أو درع خارجي أنبوبي ، والذي بدوره يحيط به شكل ما الطبقة الخارجية واقية ، وعادة ما تكون طبقة بلاستيكية. الكبل المحوري هو من بنات أفكار عالم الرياضيات البريطاني أوليفر هيفيسيد ، الذي حصل على براءة الاختراع في أواخر القرن 19th. لقد كان يدرس تأثيرات الجلد في خطوط نقل التلغراف ، وتحديد أن لف بعض أشكال عازل حول خط النقل من شأنه تحسين أدائها. كان أول استخدام تجاري لكابل متحد المحور في الولايات المتحدة هو كبل متحد المحور بطول 220 بين مدينتين في ولاية مينيسوتا ، من Stevens Point إلى Minneapolis ، اسمياً لخطوط الهاتف.

للاستخدام الفعال مع الإشارات التناظرية عالية التردد أو الإشارات الرقمية عالية السرعة ، يجب التحكم بدقة في أبعاد الأجزاء المختلفة من الكبل متحد المحور لتحقيق تباعد موصل ثابت. يحصر البناء المحوري (الشكل 1 ، المنظر المنقطع لكابل الكابل المحوري) الحقول الكهربائية والمغناطيسية للإشارات التي يتم إجراؤها داخل عازل العزل الكهربائي بينما يمنع المجالات الكهربائية والمغناطيسية خارج طبقة الدرع الخارجي من التداخل مع الإشارات التي تم إجراؤها. يصبح الكبل متحد المحور مجموعة عندما يتم إنهائه في اختيار العميل للموصلات المحورية. تُستخدم مجموعات الكبلات المحورية بشكل شائع في منشآت تلفزيون الكيبل (CATV) ولاتصالات RF / الميكروويف عالية التردد ، وفي أجهزة وأنظمة الاختبار والقياس الدقيقة ، ولتحويل الإشارات الرقمية عالية السرعة في شبكات الكمبيوتر.

FIG 1

عادةً ما تحتوي مجموعات الكبلات المحورية للتطبيقات التمثيلية عالية التردد أو الرقمية عالية الممانعات على خصائص إما 50 أو 75 Ω ، وهذه المصادقات ليست بالصدفة. ترجع القيمتان إلى العمل الرائد الذي تم القيام به في Bell Laboratories في 1929. سعت تلك التجارب المبكرة إلى الحصول على مقاومة مميزة مميزة لنقل مستويات عالية من الطاقة وكذلك لتحقيق الحد الأدنى من فقدان الإشارة. من الناحية المثالية ، فإن معاوقة الكابل المميزة نفسها تدعم كلا الشرطين ، ولكن هذا ليس هو الحال. تم العثور على مقاومة مميزة لـ 30 Ω لتكون مثالية لنقل الإشارات عند مستويات طاقة عالية ، في حين وجد أن 77 su مناسب تمامًا لتقليل فقد الإشارات عالية التردد وعالية السرعة. وجد باحثو Bell أيضًا أن 60 Ω كان أفضل مقاومة مميزة للإشارات عالية الجهد. تم اختيار مقاومة 50 a كحل وسط عملي بين القدرة على معالجة الطاقة في 30 Ω والحد الأدنى من التوهين عند 77 while ، في حين تم اختيار 75 a كمطابقة جيدة لهوائي ثنائي القطب مركزي التغذية في مساحة حرة لاستخدامه في الراديو الأنظمة.

عند تحديد مجموعة الكابلات المحورية ، فإنه يساعد على فهم المعلمات الكهربائية والميكانيكية لأنواع الكابلات المختلفة وكيفية مقارنتها. يمكن تجميع الكابلات المحورية ذات الترددات الراديوية / الموجات الدقيقة في ثلاث فئات: كابلات شبه صلبة ومتوافقة (أو قابلة للتشكيل يدويًا) وكابلات مرنة وكابلات مموجة. تم تصميم كل منها بشكل مختلف ، مع خصائص ميكانيكية مختلفة ومستويات مختلفة من الأداء الكهربائي.

تُعرف الكابلات شبه الصلبة ، والتي يطلق عليها لأنها توفر مرونة أكبر من الكابلات الصلبة ، بأدائها الكهربائي الممتاز ولكن قابليتها للتشكيل محدودة. بسبب افتقارها إلى المرونة ، فإنها تتطلب عادةً استخدام الرسومات الهندسية ثلاثية الأبعاد (3D) لتحقيق التكامل المناسب في معظم الأنظمة الإلكترونية. ولكن اختيار مجموعة كبل متحد المحور يتضمن مفاضلات ، وللتضحية بالمرونة ، توفر تجميعات الكبلات شبه الصلبة أداءً كهربائيًا فائقًا مقارنةً بأنواع الكبلين المحوريين الأخريين ، وتوفر معاوقة موحدة ، وفقدان إدخال منخفض على مدى الترددات الواسعة ، و فعالية التدريع الممتازة (SE ، معلمة تميز كلاً من تسرب الكابل والقابلية للمصادر الكهرومغناطيسية الخارجية).

عادة ما تصنع الكابلات شبه الصلبة مع موصل مركز صلب محاط بمادة عازلة عازلة ، مغطاة بموصل خارجي أنبوبي صلب (الشكل 2 ، منظر كوتاواي). عادةً ما يكون الموصل المركزي نحاس مطلي بالفضة ، وهو غير مغنطيسي ويدعم الأداء المنخفض الفقد. يتكون الموصل الخارجي عادة من الألومنيوم أو النحاس ، وهو مكشوف أو مطلي بالقصدير. على عكس الكابلات الصلبة ، تتميز الكابلات شبه الصلبة عادةً بالقطر الخارجي للكابل: 0.034 أو 0.047 أو 0.086 أو 0.141 inches. يمكن للكابلات شبه الصلبة ذات القطر الصغير أن تدعم ترددات التشغيل التي تصل إلى 110 GHz ، ولكن مع إمكانات قصوى لمعالجة القدرة تبلغ بضع مئات من الوحدات وأقل من المعتاد. في المقابل ، يكون للكابلات الصلبة أقطار خارجية تتراوح من 0.875 إلى 8.1875 بوصة. أنها توفر إمكانات معالجة القدرة بالكيلووات عند الترددات المنخفضة ، عادةً من خلال حوالي 800 MHz لتطبيقات مثل أجهزة البث الإذاعي والتلفزيوني التجارية.

خنزير 2

يوفر الموصل الخارجي الصلب أداءً ممتازًا في SE في الكابلات شبه الصلبة ، مع بعض التضحية في المرونة. تتيح قيم التدريع العالية للكابلات شبه الصلبة تحقيق أداء كهربائي ممتاز حتى في البيئات ذات الإشارات عالية المستوى ، بالقرب من هوائيات الإرسال. باستخدام تكوينات مختلفة للموصل الخارجي ، حسنت الشركات المصنعة للكابلات المحورية مرونة كبلاتها مع تحقيق مستويات SE عالية. تم تصميم الموصل الخارجي أو الطبقات الجديلية بلفائف معدنية مسطحة وأغطية معدنية مستديرة وشرائط معدنية مع وبدون طلاء ، وفي تكوينات أحادية الطبقة وطبقة مزدوجة وثلاث طبقات لتوفير مجموعة واسعة من قيم SE مع انخفاض فقدان الإدراج مع تحقيق قدر من المرونة في الكابل.

توفر الكابلات المتوافقة قدراً كبيراً من الأداء الكهربائي لمجموعات الكابلات شبه الصلبة ، ولكن مع قدر أكبر من المرونة لتخفيف التركيبات والتوصيلات الصعبة. لا يتم تصميم الكابلات القابلة للتوافق من أجل الانثناء المتكرر ، ولكن يمكن ثنيها (ضمن حدود نصف قطر الحد الأدنى للثني) إلى الشكل المطلوب وسيحتفظ بهذا الشكل بمجرد ثنيه. للحصول على أداء كهربائي جيد ، يتم تصنيع الكابلات القابلة للتوافق مع الموصلات النحاسية المطلية بالفضة أو الموصلات الفولاذية المطلية بالنحاس المطلية بالفضة وتصميم الدرع النحاسي المركب الذي يوفر درجة حرارة عالية عالية.

تضحي الكابلات المرنة ببعض الأداء الكهربائي للكابلات شبه الصلبة ، لكن قدرتها الكبيرة تبسط التركيبات في الأنظمة. بدلاً من الموصل الصلب لكابل شبه صلب ، يستخدم الكبل المرن غالبًا موصل مركز تقطعت به السبل. بدلاً من الموصل الخارجي الصلب للكابلات شبه الصلبة ، يستخدم الكبل المرن غلافًا خارجيًا من البولي يوريثان أو الإيثيلين بروبيلين (FEP) الخارجي. يمكن استخدام عدد من مواد العزل العازلة المختلفة في مجموعة كبلات مرنة ، بما في ذلك البولي إيثيلين والبولي سيترافلوروإيثيلين الصلب (PTFE) ، ورغوة البولي إيثيلين عالي الكثافة. محتوى الهواء الرغوي يخفض ثابت العزل الكهربائي للمواد العازلة مع المساعدة في تقليل التوهين بالكابل.

على سبيل المثال ، قد يستخدم الكابل المحوري المرن موصلًا خارجيًا مكونًا من أسلاك نحاسية مطلية بالفضة مضفورة فوق العازل ، أو شرائح نحاسية مطلية بالفضة في نسج سلة أو أسلاك نحاسية مطلية بالفضة موضوعة على التوازي مع بعضها البعض وفي لولب طويل ترتيب. قد يكون الموصل المركزي نحاسًا صلبًا ، لتقليل فقد الكبل ، أو تقطعت به السبل ، للتطبيقات التي قد تتطلب الثناء المتكرر للكابل ، وإن يكن مع فقد أعلى من الكبلات ذات الموصل المركزي الصلب.

FIG 3

تتوفر الضفائر للكابلات المحورية في مجموعة من المواد والأنواع ، حيث يمثل كل منها مفاضلات. توفر طبقة الضفيرة المكونة من سلك دائري مرونة جيدة ولديها أقل تكلفة للمادة ، ولكن كما ذكرنا سابقًا ، يمكن أن تعاني من تدهور الأداء مع الثني. تمثل المواد جديلة أكثر تطورا تكاليف المواد المتزايدة ، ولكن أداء أكثر اتساقا مع مرور الوقت. على سبيل المثال ، يمكن للدرع المكون من شريط معدني مسطح أن يوفر توهينًا منخفضًا للكبل مع أداء SE عالي ، مع الحفاظ على أداء كهربائي ثابت مع مرور الوقت. جديلة مسطحة حلزونية تدعم مرونة جيدة ، بينما تتيح أيضًا ثباتًا ممتازًا في الطور مع ثني الكابل ومستويات SE عالية. يمكن أن يوفر أيضًا جديلة رقائق معدنية ملفوفة أو مطوية أداءً كهربائيًا عاليًا ، مع قوة ميكانيكية جيدة ولكن مع بعض فقدان المرونة مقارنة بتكوينات الضفائر الأخرى.

سيؤثر عدد الضفائر على كل من المرونة و SE. اعتمادًا على مادة الدرع ، مثل جديلة الأسلاك النحاسية ، وعما إذا كانت مغلفة بالفضة ، يمكن أن يوفر كبل متحد المحور مع طبقة جديلة واحدة SE من 40 dB أو أعلى بمرونة عالية جدًا. مع كل طبقة إضافية جديلة ، تقل مرونة الكبل مع زيادة SE. يمكن لطبقة الضفيرة المزدوجة المكونة من جديلين من الأسلاك الدائرية أن توفر بشكل أفضل من 60 dB shielding. ولكن في حالة استخدام طبقة واقية من الرقاقة أو جديلة مسطحة منسوجة لإحدى تلك الطبقات جديلة ، يمكن زيادة SE إلى 90 ديسيبل. يمكن أن تحقق الكابلات المزدوجة التدريع التي تستخدم درعًا رقائقيًا تحت طبقة مركبة مملوءة بالقصدير أفضل من 100 dB SE بينما لا تزال تحقق مرونة معقولة. قيم SE عالية ممكنة مع الكابلات ثلاثية الدرع التي تجمع بين الأسلاك المستديرة والطبقات جديلة شقة المنسوجة ، على الرغم من بعض التضحية في المرونة (الشكل 4).

يتم تعريف مجموعات الكابلات المحورية ليس فقط من خلال نوع الكبل ولكن بواسطة الموصلات المحورية في كلا طرفي التجميع. للحصول على أفضل تطابق للتطبيق ، يمكن مقارنة أنواع الكابلات المختلفة عن طريق المعلمات الكهربائية والميكانيكية القياسية ، ولكن يجب أن تقارن هذه المقارنات دائمًا أطوال الكبلات المتشابهة مع الموصلات المحورية المماثلة في طرفي مجموعات الكبلات التي تتم مقارنتها.

FIG 4

من حيث السعة وخصائص الطور ، يجب أن تكون مجموعة الكابلات المحورية غير مرئية كهربائيًا داخل النظام ، مما يوفر مسار إشارة بين نقطتين في النظام مع الحد الأدنى من التأثيرات على الإشارات المنقولة. ومع ذلك ، في العالم الواقعي ، يمكن لتجميعات الكابلات إجراء تعديلات على الإشارات التي تحملها ، على الرغم من أن الاختيار الصحيح لتجميع الكابلات يمكن أن يساعد في تقليل هذه الآثار. تتميز مجموعات الكبلات عادةً بعدد من المعلمات الكهربائية والميكانيكية المختلفة (الشكل 5): ترددات القطع أو التوهين أو فقد الإدراج (بالديسيبل / قدم أو ديسيبل / م) ، وفقدان العودة أو نسبة الموجة الدائمة للجهد (VSWR) ، السعة (pF / ft.) ، وسرعة الانتشار (VP ، في٪) ، وإمكانية معالجة القدرة (في W) ، وحتى الوزن (رطل / قدم أو رطل / م). يمكن أن توفر هذه المعلمات المختلفة مقاييس مفيدة لمقارنة تجميعات الكابلات من موردين مختلفين.

إذا كنت ترغب في بناء محطة راديو ، فقم بتعزيز جهاز إرسال راديو FM أو تحتاج إلى أي محطة أخرى معدات FM ، لا تتردد في الاتصال بنا: [البريد الإلكتروني محمي].

اترك رسالة 

قائمة الرسالة