Какой коаксиальный кабель лучше выбрать? ⋆ руководство электрика

Силовой кабель

Применяется силовой кабель для передачи питания камерами видеонаблюдения – это сборка нескольких проводников, которые объединяются в единую систему специальной оболочкой. Преимуществом является относительная надежность и доступность, также могут располагаться снаружи и внутри здания, а также быть проложенными под землей. Такой кабель желательно прокладывать еще на этапе строительства, чтобы в будущем не портить интерьер помещения, помимо этого, при скрытой установке можно достигнуть дополнительной безопасности в быту. Они передают только электрическое питание без аудио и видео данных.

Как видите, кабели для видеонаблюдения представлены в широком ассортименте, но также необходимо суметь сделать правильный выбор.

Ознакомиться с ассортиментом и стоимостью кабелей для систем видеонаблюдения

В каталог

параметр

К важным параметрам коаксиального кабеля относятся:

характеристический импеданс ( импеданс кабеля) Z L — он не зависит от длины линии и (приблизительно для высокочастотных сигналов) от частоты сигнала, единица измерения — Ом . Коаксиальные кабели с характеристическим сопротивлением 50 Ом (обычная высокочастотная технология) или 75 Ом (телевизионная технология) являются обычными, редко 60 Ом (старые системы) или 93 Ом. Значение может быть определено экспериментально с помощью рефлектометрии во временной области . Волновое сопротивление рассчитывается из отношения внутреннего диаметра D внешнего проводника и диаметра d внутреннего проводника кабеля к диэлектрическим свойствам ( относительной диэлектрической проницаемости ) изоляционного материала ( диэлектрика ):εр{\ displaystyle \ varepsilon _ {\ rm {r}}}

ZЛ.знак равноZО2πεрпер⁡(Д.d)≈60 Ωεрпер⁡(Д.d)знак равноЛ.′С.′{\ displaystyle Z_ {L} = {\ frac {Z_ {o}} {2 \ pi {\ sqrt {\ varepsilon _ {\ rm {r}}}}}} \, \ ln \ left ({\ frac { D} {d}} \ right) \ приблизительно {\ frac {60 ~ \ Omega} {\ sqrt {\ varepsilon _ {\ rm {r}}}}} \, \ ln \ left ({\ frac {D} {d}} \ right) = {\ sqrt {\ frac {L ‘} {C’}}}}

с волновым сопротивлением вакуума Z{\ displaystyle Z_ {0}}

Программу расчета можно найти в ссылке. Приведенная выше формула и программа не учитывают рассеивающее покрытие G ‘и резистивное покрытие R’ линии. Это упрощение допустимо в высокочастотном режиме.

Поскольку отношение D / d ограничено по механическим причинам и логарифмически сильно занижено, волновое сопротивление коаксиальных кабелей также не может быть произвольно произведено. Поэтому на практике коаксиальные кабели могут применяться только в диапазоне характеристического сопротивления от 30 до 100 Ом.

затухания на единицу длины, приведены в децибелах на метр или на километр — это зависит от частоты. Коаксиальные кабели с малыми потерями имеют максимально большой диаметр, жилы посеребрены ( скин-эффект ), диэлектрик сделан из тефлона или вспененного материала (большая доля воздуха). Кабели с низкими потерями имеют спираль из изоляционного материала для поддержки внутреннего проводника, в этом случае диэлектрик в основном состоит из воздуха или защитного газа (SF6, гексафторид серы ).
емкость на единицу длины по коаксиальному кабелю 50 Ом приблизительно

100 пФ / м

индуктивность на единицу длины примерно на коаксиальный кабель 50 Ом

250 нГн / м

Скорость распространения и коэффициент укорачивания . Максимально возможная скорость распространения определяется скоростью света в вакууме и составляет 299 792,458 км / с. Это соответствует примерно 30 см на наносекунду (30 см / нс; см. Также: легкий фут ). В земной атмосфере диэлектрическая проницаемость воздуха снижает скорость примерно до 299 700 км / с. Скорость распространения в кабелях дополнительно снижается из-за диэлектрической проницаемости используемого диэлектрика. Для расчета с использованием так называемого коэффициента уменьшения, то есть обратная к квадратному корню из диэлектрической проницаемости кабельного диэлектрика, то есть . Для полиэтилена (PE), который часто используется в качестве диэлектрика кабеля , коэффициент укорачивания составляет чуть менее 0,67. Это означает, что скорость распространения составляет около 200 000 км / с, а время задержки, по расчетам, составляет около 5 нс на метр кабеля (для сравнения: всего около 3,33 нс / м в вакууме). В качестве изоляционного материала также широко используется тефлон с a , который обеспечивает время задержки около 4,7 нс на метр.εр{\ displaystyle {\ varepsilon _ {\ rm {r}}}}1εр{\ displaystyle {\ frac {1} {\ sqrt {\ varepsilon _ {\ rm {r}}}}}}εрзнак равно2,25-е{\ Displaystyle \ varepsilon _ {\ rm {r}} = 2 {,} 25}εр≈2{\ displaystyle \ varepsilon _ {\ rm {r}} \ приблизительно 2}
Затухание экранирования в децибелах или передаточное сопротивление в мОм / м. Для кабелей экранирующее затухание не используется. Передаточное сопротивление — это обычная измеряемая величина. Методы измерения передаточного сопротивления стандартизированы.

Маркировка коаксиальных кабелей

Существует стандарт, согласно которому обозначаются характеристики оборудования. Кабель коаксиальный уличный может иметь такую маркировку:

RG – маркировка для радиопроводящих устройств;
DG – символы обозначают, что это цифровой коаксиальный кабель;
SAT – маркировка оснащения для использования в спутниковых сетях;
U – буква, обозначающая высокий уровень гибкости конструкции, которую прокладывают на длинные расстояния;
A/U – символика, свидетельствующая о наличии у проводника множества жил, увеличивающих гибкость оснащения;
LSZH – маркировка, обозначающая, что при горении оборудование не выделяет дым.

Устройство и принцип работы

Простейшая конструкция коаксиального кабеля включает в себя медную жилу, заключенную в изоляцию, металлическую экранирующую оплетку и внешнюю оболочку. В некоторых модификациях дополнительно присутствует слой фольги, что означает двойную экранизацию. Наиболее сильные помехи преодолеваются кабелями, содержащими четыре экранизации, включающей два слоя фольги и два слоя металлической оплетки. Это наиболее простой ответ на вопрос, как выглядит данная конструкция и что содержит внутри.
Некоторые кабели могут быть снаружи покрыты металлической сеткой, выполняющей функцию дополнительного экрана. Он обеспечивает надежную защиту данных, передаваемых по кабелю, одновременно поглощая помехи или шумы в виде внешних электромагнитных сигналов. Наличие такого экрана не позволяет помехам искажать передаваемые данные.

Кодировка данных осуществляется с помощью электрических сигналов, передаваемых по жиле. Она может быть сплошной и состоять из одного медного провода или из нескольких проводков. Жилу окружает слой изоляции, отделяющей ее от металлической оплетки. Сама оплетка выполняет функцию заземления, устраняя электрические шумы и перекрестные помехи. Эти помехи являются электрическими наводками, появляющимися под влиянием проводов, расположенных рядом.

Не допускается соприкосновение металлической оплетки и проводящей жилы, поскольку это может привести к короткому замыканию. Помехи проникнут в жилу и разрушат передаваемые данные. Дополнительная защита от помех обеспечивается за счет наружной непроводящей оболочки, которая может быть резиновой, пластиковой или тефлоновой.

Физические свойства

В коаксиальных кабелях полезная мощность сигнала передается в диэлектрике между внутренним и внешним проводниками. Математически это описывается вектором Пойнтинга , который в идеале принимает только значение, отличное от нуля в диэлектрике. В этом случае в идеальном проводнике отсутствует компонента электрического поля в направлении распространения волны. В диэлектрике составляющая электрического поля для электромагнитной волны ориентирована вертикально между внутренним и внешним проводниками, составляющая магнитного поля ориентирована цилиндрически вокруг внутреннего проводника, а вектор Пойнтинга ориентирован в продольном направлении линии. На высоких частотах коаксиальный кабель можно рассматривать как волновод , а поверхности металлического внутреннего и внешнего проводника служат границей для направления электромагнитной волны. Поскольку это обычно нежелательно, окружность внешнего проводника должна быть меньше длины волны λ. Это ограничивает возможность использования коаксиальных кабелей на очень высоких частотах, поскольку в этом случае могут возникать нежелательные волноводные .

Основное различие между коаксиальным кабелем и волноводом заключается во внутреннем проводнике, присутствующем в коаксиальном кабеле, и, следовательно, в ограничении распространения волны в кабеле .

Коаксиальные кабели имеют определенное волновое сопротивление . Для технологий приема радио и телевидения оно обычно составляет 75 Ом, для других приложений — 50 Ом. Затухание коаксиального кабеля определяется коэффициентом потерь изоляционного материала и сопротивление слой . Потери в диэлектрике, а именно изоляционного материала, определяются его диэлектрической проницаемости , они имеют решающее значение для разрядки слоя на по линии . В случае коаксиального кабеля расстояние между внутренним проводником и внешним проводником и материал в этом пространстве ( диэлектрик ) имеют решающее значение для волнового сопротивления.

Существуют различные причины, по которым характеристическое сопротивление обычных коаксиальных кабелей составляет от 30 Ом до 75 Ом:
- Потери в линии (затухание) в зависимости от изолятора и омического сопротивления линии
- передаваемая власть
Потери в линии на единицу длины зависят от материала, из которого разделены внутренние и внешние проводники.
- Если в качестве изолятора используется воздух, потери минимальны при Z = 75 Ом.
- Для полиэтилена оптимальное значение — 50 Ом.

Мощность, которую можно передать по коаксиальному кабелю, зависит от характеристического сопротивления. Максимальная мощность, которую можно передать, находится при волновом сопротивлении 30 Ом.

Поэтому волновое сопротивление выбирается в зависимости от области применения.

Теле- и радиотехника: 75 Ом для снижения потерь. Поскольку эти системы не передают, выбирается точка наименьших потерь.
Технология связи: 50 Ом для обеспечения хороших характеристик передачи как для приема, так и для передачи. (Среднее значение от 30 Ом до 75 Ом)

При более высоких выходах и для минимизации потерь сигнала диэлектрик можно заменить тонкими прокладками или пеной между внутренним и внешним проводниками, оставшееся пространство между проводниками заполнено воздухом. В качестве диэлектрика воздух обеспечивает передачу практически без потерь. В линиях, заполненных воздухом, потери происходят почти исключительно в металле линии. Такие коаксиальные кабели часто производятся с внешними проводниками из закрытого листового металла и твердыми внутренними проводниками. Однако в этом случае они становятся не очень гибкими с механической точки зрения и используются только в стационарных установках. Примерами являются соединительные линии между передатчиком и антенной с мощностью передачи около 100 кВт и кабельные сети.

Благодаря своей концентрической структуре и разводке опорного потенциала во внешнем проводнике коаксиальные кабели обладают эффектом электромагнитного экранирования. Полное сопротивление является мерой этого эффекта экранирования и описывает качество коаксиального кабеля.

Маркировка провода

Существует несколько видов обозначения коаксиального кабеля, которые подразделяются на основании региона, где расположен производитель проводника. На основании этой классификации разделяют два основных типа маркировки:

Изделия, произведенные в России. Отечественные производители обозначают свою продукцию двумя заглавными буквами – РК;
Иностранные маркировки отличаются от отечественных латинскими буквами и калибровкой. Как правило, вместо осевого сечения и площади в квадратных сантиметрах на зарубежных изделиях ставится размер калибра, что соответствует количеству прогона основной жилы через формовочное ушко. Получается, чем выше калибр детали, тем тоньше его основной проводник.

Чаще всего в промышленности и в быту используется кабель Российского производства, из-за его дешевизны и хороших технических характеристик. К примеру, можно привести несколько обозначений:

КВК-В означает, что этот провод, в конструкцию которого входит ПВХ оболочка, может использоваться только внутри помещения;
КВК–П – данное обозначение значит, что в состав наружной обмотки входит полиэтилен, поэтому изделие допускается использовать для прокладки линий снаружи;
КВК-Пт – это обозначение кабеля, применяющегося в любых условиях, так как в его конструкцию включен несущий стальной трос, который служит опорой для всего проводника;
ККСВГ – данный тип кабеля имеет многопроволочную центральную жилу, которая выступает в качестве основы, одновременно транспортирующей сигнал магистралью;
КВКнг – это универсальный проводник, который включает в себя все перечисленные выше функции и свойства, к тому же является самозатухающим, поэтому не поддерживает горение. Чаще всего подобные изделия используются в системах оповещения о возникновении аварийной ситуации внутри общественных помещений, например, в торговых центрах.

Правила прокладки коаксиального кабеля

Петли и изгибы нарушают однородность кабеля. Это приводит к высокочастотным потерям, то есть потере мелких деталей изображения, а также удвоению изображения из-за отражений сигнала. Качество изображения будет лучше, если изгиб петли будет в 10 раз больше диаметра коаксиального кабеля. Это равносильно высказыванию: «радиус петли должен быть не меньше 5 диаметров или 10 радиусов кабеля.
При прокладке коаксиального кабеля следуйте указаниям производителя о допустимых радиусах изгиба и рекомендуемом расстоянии между местами крепления.
При прокладке не разбрасывайте кабель по полу. Если случайно наступить на него или поставить тяжелый предмет, передача сигнала резко ухудшится.
Протягивая кабель, не прикладывайте к нему больших механических усилий, не пытайтесь протянуть через маленькое отверстие в стене или узкий короб. Это может привести к деформации или внутреннему обрыву центральной жилы и экранирующей оплетки.
Не прокладывайте коаксиальный кабель рядом с проводами электропитания и другими источниками электромагнитных помех.
Разрыв кабеля посередине и заделка образовавшихся концов приведет некоторой потере сигнала, особенно, если концы заделаны плохо или использованы некачественные BNC-разъемы. Хорошая заделка дает потерю сигнала всего в 0,3 – 0,5 дБ. Если на одном кабеле не слишком много заделок, то сигнал пострадает незначительно.
Для перехода с разъема на разъем пользуйтесь специальными переходниками (рис. 5).

Рис. 5 Переходники для видеосигнала

– BNC-вилка на RCA-розетку;2 – BNC- розетка на RCA-вилку;3 – BNC-розетка-розетка;4 – RCA- розетка-розетка;5 – BNC-вилка на Т-образный разветвитель с двумя BNC-розетками;6 – BNC-вилка на Y-образный разветвитель с двумя BNC-розетками;7 – BNC-розетка с терминатором 75 Ом;8 – 3,5-мм стереофонический штекер на разветвитель с двумя RCA-розетками.

Степень искажения синусоидальных сигналов линиями связи оценивается по таким характеристикам, как затухание

иполоса пропускания .

Затухание показывает, насколько уменьшается мощность эталонного синусоидального сигнала на выходе линии связи по отношению к мощности сигнала на входе этой линии.

Затухание сигнала на 100 футов длины некоторых популярных зарубежных кабелей показано в таблице 1.

Таблица 1. Затухание сигнала в коаксиальных кабелях

Тип кабеля	Волновое сопротивление (Ом)	Затухание сигнала на 100 футов длины, дБ
Частоты, МГц	1	10	100	1000
RG-59/U	72	0,6	1,1	3,4	12
RG-6/U	72	0,4	0,8	2,7	9,8
RG-11/U	72	0,2	0,4	1,3	5,2
RG-58/U	50	0,4	1,3	4,5	18,1
RG-8/U	50	0,2	0,5	1,5	4,8

СОВЕТПри выборе марки коаксиального кабеля для инсталляции всегда следите за тем, чтобы его полоса пропускания превышала ширину спектра передаваемого сигнала.

Где используется

До недавних пор коаксиальный кабель широко применялся в различных областях. Его технические характеристики обеспечивали надежную защиту от помех, высокую допустимую скорость передачи данных на значительные расстояния. Некоторые качества кабеля значительно выше, чем у витой пары. Поэтому вопроса, для чего нужен такой кабель, ни у кого не возникало. Однако со временем витая пара стала применяться все чаще, поскольку ее монтаж значительно проще и быстрее, по сравнению с коаксиальным кабелем, стоимость которого также более высокая.

Тем не менее, данные кабели широко применяются для соединения локальных компьютерных сетей, особенно там, где используются конфигурация в виде шины. В этих случаях концы каждой линии оборудуются специальными терминаторами, не допускающими внутренних отражений сигналов. Один из таких терминаторов подлежит обязательному заземлению, в противном случае металлическая оплетка не сможет защитить сеть от воздействия внешних помех и снизить излучение во внешнюю среду при передаче информации. Дополнительно обеспечивается и требуемая скорость коаксиального кабеля.

Кроме шин, данная продукция может использоваться в сетевых конфигурациях «звезда» и «пассивная звезда». Такие подключения выполнять значительно проще, поскольку внешние терминаторы на концы не устанавливаются.

Кабели этого типа успешно используются для передачи сигналов высокой частоты в различных электронных и электротехнических системах.

Это различные виды связи
Компьютерные и вещательные сети
Антенно-фидерные устройства
Системы контроля и видеонаблюдения
Автоматики и сигнализации
Системы измерения, дистанционного управления и контроля
Коаксиальные кабели применяются в военной технике и многих других областях специального назначения.

Правила монтажа

Представленные провода довольно гибкие, поэтому процесс установки не составит труда

Важно помнить, что радиус поворота во время прокладки не может превышать 12-кратную величину изгиба оболочки кабеля

Если мастер не соблюдает рекомендации, то перегиб будет постепенно разрушать целостность оболочки. Центральная жила продавит диэлектрический слой, поэтому на экране произойдёт короткое замыкание

Важно не подвешивать кабель на гвоздь, иначе он будет растягиваться под собственным весом и приведет к обрыву центральной жилы

Необходимо правильно разделывать концы, чтобы присоединить разъёмы, от этого зависит точность работы электрических приборов. Следует делать это таким образом:

Обрезать кабель под прямым углом по отношению к оболочке.
Вставить зачищенный конец провода в специальный инструмент для снятия изоляционного слоя.
Сжать инструмент, в результате изоляция снимется и оголится медная жила.
Хорошо зажать кабель, провернуть его несколько раз.
Сделать еще несколько проворотов при помощи кольца, не разжимая инструмента.

Вам это будет интересно Кабель ВВГ: расшифровка аббревиатуры и виды маркировки

После этой процедуры мастер получает полностью зачищенный кабель, который готов к дальнейшему подключению.

Оболочка защищает от проникновения влаги внутрь медного провода и предотвращает различные внешние повреждения во время всего периода эксплуатации. Кабель никогда не прокладывают под землёй, а также во влажных местах. Вода просачивается внутрь защитной оболочки, поэтому происходит её постепенное разрушение, окисление и короткое замыкание центрального стержня. Но его можно эксплуатировать на поверхности при небольших показателях влажности, а также в дождливую погоду.

Чтобы влага не проникала внутрь, нужно тщательно обработать места стыков. Для этого применяют силиконовые герметики. Изолента и пластилин не являются проверенными способами защиты. Также можно купить разъёмы, которые устойчивы к негативному воздействию влаги. Соединения, которые делают при помощи пайки, могут изменить уровень волнового сопротивления.

Использование коаксиального кабеля

Оно требует выполнения ряда правил:

Соблюдайте рекомендации производителя конструкции о возможных радиусах ее изгиба и расстояний между креплениями.
Если прокладывается коаксиальный кабель для телефона или телевизора, не следует раскладывать его на полу – на него можно наступить, зацепить, что приведет к повреждению и ухудшению сигнала.
При прокладке оборудования нужно следить за тем, чтобы оно не подвергалось механическим повреждениям, усилиям. Это может привести к разрыву жилы, из-за чего ухудшается сигнал.
Не следует размещать оснащение вблизи источников электромагнитных помех, например, проводов электропитания.
Не допускайте разрыва кабеля. Даже при хорошем соединении концов ухудшается качество сигнала.
Переход с одного разъема на другой нужно обеспечивать посредством специальных проводников.

https://youtube.com/watch?v=SrruPz7e4mE%250D

Инструмент для зачистки коаксиального кабеля

Для работы с кабелем используются такой инструменты:

Простой. Для бытового использования разогрев жил можно осуществлять посредством паяльника, зажигалки, горячей нити нихрома с последующим снятием изоляции плоскогубцами. Удалить защитный слой можно и с помощью специального ножа.
Профессиональный. Если необходимо зачистить, например, кабель коаксиальный высоковольтный, специалисты используют другие приспособления – щипцы, клещи, пассатижи, ножи, стрипперы. Большинство моделей такого инструмента адаптировано к разным диаметрам обрабатываемого оснащения.

Как соединить коаксиальный кабель?

Есть несколько способов, как это сделать:

Через переходник. Нужно очистить оба конца от изоляции, завернуть в обратную сторону фольгу экрана и оплетку. Половину внутренней стороны фольги следует вывернуть. Внутреннюю изоляцию счищают по сигнальный провод на расстоянии в 1 см. Подготовленные концы накручивают на F-штекеры так, чтобы основная жила выступала из него на 5 мм. После концы с штекерами прикручиваются к F-гнезду.
Обжим коаксиального кабеля. Последний нужно зачистить, подготовить жилу, как в предыдущем способе. С использованием обжимного инструмента к центральной жиле прикладывается контакт и фиксируется разъем.

Прокладка коаксиального кабеля

Существуют такие способы:

Кабелеукладчиком. С помощью этого оборудования работы по формированию траншей, размотки и прокладки выполняются одновременно. Принцип работы механизма заключается в расклинивании земли посредством специальных ножей, монтаж коаксиального кабеля вследствие движения механизма.
Вручную. В этом случае траншеи нужных размеров подготавливаются заранее, после чего в них помещается оборудование на глубину, утвержденную проектом. Прокладка производится посредством растягивания оснащения специальными механизмами или вручную, чтобы избежать чрезмерного его натяжения.

Немного из истории создания

Простейшая конструкция коаксиального кабеля запатентована в 1880 году Оливером Хевисайдом английский математиком и инженером. В основу изобретения также легли монументальные труды и эксперименты другого британского физика Уильяма Томсона, который в 50-е годы XIX века посвятил себя разработке основ термоэлектричества, изучению принципов рассеивания энергии и решению вопроса трансатлантической телеграфии.

27.03.1884 компания Siemens & Halske получает собственный патент на коаксиальный кабель в Германии и уже через 10 лет Никола Тесла нотариально фиксирует собственные права на разработку проводника для синусоидального тока. Несмотря на то, что за счет соосного расположения проводника и экранирующего фона первые модификации значительно минимизировали затухание сигналов, в начале XX века они уже не могли обеспечить требуемый уровень качества связи и крупные компании вкладывали большие инвестиции в научные разработки. Современный вид коаксиальный кабель приобрел в 1929 году благодаря ряду усовершенствований, которые предложили и зарегистрировали в патенте сотрудники AT&T Telephone Labaratoies Герман Эффель и Ллойд Эспеншид.

Какой коаксиальный кабель лучше выбрать?