Die heute am häufigsten verwendete Art der Antenneneinspeisung ist ein HF-Koaxialkabel. Es ist bequem und bietet eine gute Leistung. Aus diesem Grund werden eine Vielzahl von Koaxialkabeln für verschiedene Zwecke hergestellt.
Verwendet
Kabel dieses Typs werden dort eingesetzt, wo elektrische Hochfrequenzsignale übertragen werden müssen. Ihr naheliegendster Einsatzbereich ist die Übertragung von Bildern an den heimischen Fernseher, aber sie sind auch in vielen anderen Bereichen gefragt. Koaxialkabel werden auch für die Videoüberwachung und den Anschluss von Empfängern und Antennen von gewerblichen und industriellen Verbrauchern verwendet. Sie werden dort benötigt, wo es notwendig ist, hochfrequente Signale über eine Distanz zu übertragen.
Das Design von Koaxialkabeln minimiert Verluste und Interferenzen. Daher werden sie häufig bei der Organisation von Netzwerkverbindungen verwendet. Beispielsweise wurden schon früh digitale Koaxialkabel verwendetFormen von lokalen Ethernet-Netzwerken, obwohl sie heute für schnellere Datenübertragungsraten und billigere Twisted-Pair-Kabel durch Glasfasern ersetzt wurden, wenn die Signalfrequenz nicht so hoch ist.
Schöpfungsgeschichte
RF-Koaxialkabel sind ein wichtiger Bestandteil moderner Elektronik. Die erste bekannte Implementierung davon erschien 1884, als Ernst von Siemens (einer der Gründer von Siemens) seine Idee patentieren ließ, aber zu dieser Zeit gab es keine Anwendungen dafür. Erst 1929 patentierte Bell Laboratories moderne kommerzielle Koaxialkabel, obwohl ihre Verwendung relativ gering war. So wurden sie beispielsweise 1934 eingesetzt, um ein Fernsehbild von den Olympischen Spielen in Berlin nach Leipzig zu übertragen. 1936 wurde zwischen London und Birmingham ein Koaxialkabel für 40 Telefonverbindungen verlegt und in den USA zwischen New York und Philadelphia eine Versuchsleitung zur Übertragung von Fernsehbildern angelegt.
Nach dem Beginn der kommerziellen Nutzung wurden weitere Anwendungen entdeckt, die im Geschäfts- und Privatbereich etabliert und weit verbreitet sind.
Was ist ein Koaxialkabel?
Es sieht aus wie ein dicker elektrischer Draht. Hergestellt aus Teilen, die eine verlustarme HF-Signalübertragung bieten. Seine Hauptelemente sind:
- Mittelleiter;
- isolierendes Dielektrikum;
- Außenleiter;
- Außenhülle.
Der Mittelleiter besteht fast immer aus Kupfer. Manchmal wird eine Kupfer- oder Aluminiumlegierung verwendet. Kann aus einem oder mehreren Drähten bestehen.
Isolierendes Dielektrikum trennt Leiter und ist eine der Hauptursachen für Signaldämpfung. Kann fest oder halbluftig sein. Es wird in Form von langen Schläuchen aus Polyethylen oder Fluorkunststoff oder Schaum ausgeführt, von denen der größte Teil Luft ist.
Der Außenleiter ist in der Regel ein Kupfergeflecht. Dies verleiht dem verdrillten Koaxialkabel eine ausreichende Flexibilität. Manchmal werden 2 oder sogar 3 Schichten verwendet, um die Abschirmung zu verbessern. Dies wird normalerweise erreicht, indem ein Geflecht direkt über das andere gelegt wird, obwohl in einigen Fällen Kupferfolie oder -band verwendet werden kann. Durch den Einsatz zusätzlicher Abschirmschichten werden Stör- und Strahlungspegel deutlich reduziert.
Die äußere Schutzhülle verhindert die Bildung von parasitären Rückkopplungen. Außerdem schützt es vor dem Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit und verhindert Beschädigungen des Kabels durch andere mechanische Mittel.
Funktionsprinzip
Koaxialkabel leitet Strom sowohl durch den Innen- als auch den Außenleiter. Diese Ströme sind gleich und haben entgegengesetzte Polarität, wodurch alle Felder im Kabel verbleiben, nicht darüber hinausstrahlen und nicht gestört werden. Daher beeinflussen keine externen Objekte die Felder. Damit ist der Koaxial-Einspeiser ideal für die Installation innerhalb oder in der Nähe von Gebäuden oder anderen Objekten. Dies ist der Hauptvorteil gegenüber z. B. Twisted Pair.
Bei der Auswahl des Koaxialkabeltyps müssen dessen Spezifikationen und Parameter berücksichtigt werden.
Impedanz
Die wichtigste Eigenschaft eines Koaxialkabels ist seine Impedanz, die durch seinen Durchmesser und sein dielektrisches Material bestimmt wird. Der Parameter wird in Ohm gemessen. Seine gebräuchlichsten Bedeutungen sind:
- 50 Ohm Koaxialkabel. Bietet minimalen Signalverlust für ein gegebenes Leitergewicht. Wird normalerweise für professionelle Zwecke verwendet.
- 75 Ohm Koaxialkabel. Es hat ein Mindestgewicht für ein bestimmtes Verlustniveau. Weit verbreitet in Heim-TV- und Hi-Fi-Geräten.
- Das 93-Ohm-Kabel wurde früher verwendet, um Computer zu verbinden und Monitore anzuschließen.
Andere Impedanzwerte sind verfügbar, aber viel weniger gefragt.
Ausblenden
Ein weiterer wichtiger Parameter eines verdrillten Koaxialkabels ist der Signalübertragungsverlust. Ihre Höhe hängt von einer Reihe von Faktoren ab, einschließlich der Qualität des Dielektrikums und des Leitermaterials. Die Signaldämpfung ist proportional zur Kabellänge. Spezifikationen geben normalerweise den Verlust in Dezibel pro Längeneinheit an. Beispielsweise hat das Koaxialkabel RG-6A/U eine Dämpfung von 1,0 dB/10 m bei 100 MHz. Leider verwenden nicht alle Hersteller die gleiche Länge, sodass zum Vergleich zusätzliche Berechnungen erforderlich sein können.
Maximal zulässige Leistung
Obwohl diese Spezifikation für Low-Signal-Anwendungen nicht sehr wichtig ist, kann sie bei der Übertragung hoher Leistung zu einem Problem werden. Typischerweise treten Einschränkungen aufgrund von Wärmeverlusten im Kabel auf. Wenn eine hohe Leistungsübertragung zu erwarten ist, prüfen Sie die Betriebsspannung.
Verkürzungsfaktor
Dies ist das Verhältnis der Signalübertragungsgeschwindigkeit in einem Koaxialkabel zur Ausbreitungsgeschwindigkeit im Vakuum (Lichtgeschwindigkeit).
In manchen Fällen kann der Wert des Velocity-Faktors von großer Bedeutung sein, zB wenn die Phase des Signals wichtig ist. Sie ist immer kleiner als 1. Sie wird in vielerlei Hinsicht durch das Material des Dielektrikums bestimmt. Bei digitalen Koaxialkabeln mit einem festen Polyethylendielektrikum beträgt der Verkürzungsfaktor 0,66 und bei Polyethylenschaum - im Bereich von 0,80 bis 0,88.
Kapazität
Da Innen- und Außenleiter eine Kapazität bilden, ist diese proportional zu Durchmesser, Kabellänge und Dielektrizitätskonstante.
Max. Spannung
In einigen Fällen erreicht die Spannung hohe Werte. Aus diesem Grund kann das Kabel ausfallen. Die Spannung steigt durch die hohen Stehwellen und die hohe Leistung an. Vor der Auswahl eines bestimmten Koaxialkabeltyps muss geprüft werden, wie es der erwarteten Spannung standhält.
Physische Abmessungen
Diese Eigenschaft ist aus mehreren Gründen wichtig. Dirigentengrößere Durchmesser haben oft geringere Verluste und höhere Nennleistungen. Beispielsweise hat das beliebte 75-Ohm-RG-6/U-Koaxialkabel einen Außendurchmesser von 6,86 mm.
Außerdem muss das Kabel zu den verfügbaren Lochgrößen und zum richtigen Steckertyp passen. Letztere sind oft passend für gängige Kabeltypen.
Installationsanleitung
RF-Koaxialkabel werden häufig zur Übertragung von Signalen von Sendern oder Empfängern verwendet. Obwohl es sehr einfach zu installieren ist, müssen bestimmte Bedingungen erfüllt sein, damit es lange hält. Dies ist besonders wichtig, da es oft im Freien installiert wird und rauen Umgebungsbedingungen standh alten muss.
Dinge wie Feuchtigkeit können die Wirksamkeit im Laufe der Zeit beeinträchtigen. Eine solche Abnahme bleibt unbemerkt, bis sie den Punkt erreicht, an dem sie unbrauchbar wird. Ein paar einfache Vorsichtsmaßnahmen sorgen dafür, dass Ihr Koaxialkabel effizient bleibt und die Kabelverschlechterung deutlich verlangsamt wird.
Auftrag auswählen
Es gibt eine riesige Auswahl an Koaxialkabeln auf dem Markt, und auf den ersten Blick mag die Wahl schwierig erscheinen. Die erste zu treffende Entscheidung ist die Wahl einer geeigneten Impedanz. Heim-HiFi- und Videoantennen verwenden 75-Ohm-Koaxialkabel. Professionelle Benutzer und Funkamateure wählen normalerweise eine Impedanz von 50 Ohm.
Die nächste zu treffende Entscheidung ist der Grad der akzeptablen Signaldämpfung. Wieweniger Verlust, je größer der Durchmesser des Kabels, sowie seine Kosten. Typischerweise finden Sie mehrere Marken mit den gleichen Eigenschaften, und oft hängt die Entscheidung für einen bestimmten Typ von der Position der Anbieter ab.
Sobald ein passendes Kabel gefunden wurde, kann es gekauft und installiert werden.
Schutz vor widrigen Wetterbedingungen
Bei der Verlegung im Freien, zB Koaxialkabel für die Videoüberwachung, ist es sehr wichtig, dass es richtig geschützt ist. Dies ist von großer Bedeutung, da jede Feuchtigkeit zu einer erheblichen Erhöhung der Verluste führt. Wenn das Dielektrikum, das den Innen- und den Außenleiter trennt, nass wird, verschlechtert dies seine Leistung und erhöht die Dämpfung. Feuchtigkeit oxidiert auch das Geflecht und verringert seine Leitfähigkeit.
Deshalb ist es so wichtig, das Kabelende bei Verwendung im Freien abzudichten und Feuchtigkeit fernzuh alten. Es ist darauf zu achten, dass die Außenhülle intakt bleibt und bei der Montage und im weiteren Betrieb nicht beschädigt wird.
Eine zusätzliche Methode, um zu verhindern, dass große Mengen Feuchtigkeit in das Kabel eindringen, besteht darin, eine Auf- und Abwärtsschleife zu bilden. Dadurch wird verhindert, dass das eingedrungene Wasser weiterwandert. Feuchtigkeit verteilt sich jedoch immer noch durch Kapillarwirkung, daher ist es immer am besten sicherzustellen, dass die Enden richtig versiegelt und geschützt sind.
Allgemeine Installationsempfehlungen
Alle Kabel haben einen Biegeradius. Um Schäden zu vermeiden, sollten sie sich nicht mehr als diesen Wert biegen. AnsonstenIn diesem Fall kann die interne Struktur beschädigt werden und die Verluste werden erheblich zunehmen.
Außerdem sollten Sie darauf achten, dass das Kabel nicht verformt wird. Dies führt zu einer Veränderung seiner Größe und seines Wellenwiderstands. Außerdem kann eine Beschädigung des Dielektrikums die Verluste erhöhen.
Wenn das Kabel physisch beschädigt ist, vergewissern Sie sich, dass seine Ummantelung intakt bleibt. Wenn seine Unversehrtheit beschädigt wird, kann dies zum Eindringen von Feuchtigkeit, Oxidation des Drahtes und Benetzen des Dielektrikums führen, was die Verluste erhöht.
In einigen Fällen muss das Koaxialkabel vergraben werden. Gewöhnliche Stempel können nicht in den Boden gelegt werden, da ihr Gehäuse nicht für diese Bedingungen ausgelegt ist. Sie können aber in einem speziell dafür vorgesehenen Kanal verlegt werden. Dies hat den Vorteil, dass das Kabel leicht austauschbar ist. Achten Sie jedoch darauf, dass kein Wasser in den Kanal eindringt. Alternativ kann ein speziell für die Erdverlegung ausgelegtes Kabel verwendet werden, dessen Mantel solchen Bedingungen standhält.
Ende
Bei der Installation eines Koaxialkabels ist es wichtig, es ordnungsgemäß abzuschließen. In den meisten Fällen ist der physikalische Abschluss ein Stecker und das Endgerät entweder eine Antenne oder ein Empfänger. Verbindungen müssen korrekt und effizient hergestellt werden.
Obwohl Heimsteckverbinder oft eine schlechte HF-Leistung haben, gibt es nur wenige Alternativen. Für den professionellen Einsatz sind höherwertige Verbindungen erforderlich, wobei Sie in diesem Fall auch darauf achten solltendass sie für die verwendeten Frequenzen geeignet sind. Einige günstige Modelle werden den Anforderungen nicht gerecht und mindern die Leistung des Koaxialkabels. Daher ist es besser, Konnektoren von vertrauenswürdigen Verkäufern zu kaufen.
Die ordnungsgemäße Installation eines Koaxialkabels bietet viele Jahre lang gute Dienste. Verschleiß und Umwelteinflüsse führen jedoch nach einiger Zeit zu einem Austausch. Da der Leistungsabfall langsam auftritt, ist er möglicherweise nicht wahrnehmbar. Es wird erst nach dem kompletten Austausch des Kabels sichtbar.
