Il n'y a presque personne qui n'a jamais vu un câble coaxial. Comment cela fonctionne, quels sont ses avantages, quels sont ses domaines d'application - beaucoup n'ont pas encore compris cela.
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Comment fonctionne le câble coaxial
Le câble coaxial est composé de :
- conducteur interne (noyau central);
- diélectrique;
- conducteur extérieur (tresse);
- couverture extérieure.
Si nous considérons le câble en coupe transversale, nous pouvons voir que ses deux conducteurs sont situés sur le même axe. D'où le nom du câble : en anglais coaxial - coaxial.
Le conducteur interne d'un bon câble est en cuivre. Désormais, les produits bon marché utilisent de l'aluminium ou même de l'acier cuivré. Le diélectrique d'un câble de haute qualité est en polyéthylène et, dans les câbles haute fréquence, en fluoroplastique.Dans les options peu coûteuses, divers plastiques en mousse sont utilisés.
Le matériau classique pour le tressage est le cuivre, et le tressage de produits de qualité est réalisé avec un tissage dense, sans lacunes. Dans les câbles de qualité inférieure, des alliages de cuivre, parfois des alliages d'acier, sont utilisés pour fabriquer le conducteur extérieur, un tissage rare est utilisé pour réduire le coût et, dans certains cas, une feuille.
Portée du câble coaxial, ses avantages et ses inconvénients
L'utilisation la plus courante d'un câble coaxial est de transmettre des courants à haute fréquence (RF, micro-ondes et plus). Dans de nombreux cas, cela se fait communication entre l'antenne et l'émetteur ou entre l'antenne et le récepteur, ainsi que dans les systèmes de télévision par câble. Un tel signal peut également être transmis à l'aide d'une ligne à deux fils - c'est moins cher.
Dans certains cas, cela est fait, mais une telle ligne présente un sérieux inconvénient - le champ électrique qu'elle contient traverse un espace ouvert, et si un objet conducteur tiers y pénètre, cela entraînera une distorsion du signal - atténuation, réflexion, etc. . Et pour un câble coaxial, le champ électrique est complètement à l'intérieur, donc lors de la pose, vous n'avez pas à vous soucier que la ligne passe par des objets métalliques (ou ils peuvent ensuite être à proximité du câble) - ils n'affecteront pas l'exploitation de la ligne de transmission.
Les inconvénients du câble coaxial comprennent son coût élevé. Un autre inconvénient est la grande complexité de la réparation d'une ligne endommagée.
Auparavant, les câbles coaxiaux étaient largement utilisés pour organiser les lignes de transmission de données dans les réseaux informatiques. Aujourd'hui, les débits de transmission ont atteint des niveaux que le câble RF ne peut pas fournir, de sorte que cette application est en train de disparaître rapidement.
La différence entre le câble coaxial et le câble armé et le fil blindé
Souvent, le câble coaxial est confondu avec le fil blindé et même le câble d'alimentation blindé. S'il existe une certaine similitude externe de la conception («enveloppe flexible noyau-isolation-métal»), leur objectif et leur principe de fonctionnement sont différents.
Dans un câble coaxial, la tresse agit comme un second conducteur qui complète le circuit. Un courant de charge le traverse nécessairement (parfois même sur les côtés intérieur et extérieur est différent). La tresse peut être en contact avec la terre pour des raisons de sécurité, elle peut ne pas l'avoir - cela n'affecte pas son fonctionnement. Il est également incorrect de l'appeler un écran - il ne comporte pas de fonction de filtrage global.
Pour un câble armé, la tresse métallique extérieure protège la couche isolante et l'âme des contraintes mécaniques. Il a une résistance élevée et il est toujours mis à la terre conformément aux exigences de sécurité. En mode normal, aucun courant ne le traverse.
Dans un fil blindé, la gaine conductrice externe est conçue pour protéger le conducteur des interférences externes. S'il est nécessaire de se protéger contre les interférences à basse fréquence (jusqu'à 1 MHz), l'écran n'est mis à la terre que d'un côté du fil. Pour les interférences supérieures à 1 MHz, l'écran sert de bonne antenne, il est donc mis à la terre en plusieurs points (aussi souvent que possible). En mode normal, aucun courant ne doit non plus traverser l'écran.
Paramètres techniques du câble coaxial
L'un des principaux paramètres auxquels vous devez faire attention lors du choix d'un câble est son impédance caractéristique. Bien que ce paramètre soit mesuré en ohms, il ne peut pas être mesuré avec un testeur classique en mode ohmmètre, et il ne dépend pas de la longueur du segment de câble.
L'impédance d'onde d'une ligne est déterminée par le rapport de son inductance linéaire à la capacité linéaire, qui, à son tour, dépend du rapport des diamètres du noyau central et de la tresse, ainsi que des propriétés du diélectrique. Par conséquent, en l'absence d'appareils, vous pouvez «mesurer» la résistance aux ondes à l'aide d'un pied à coulisse - vous devez trouver le diamètre du noyau d et de la tresse D, et substituer les valeurs dans la formule.
Ici aussi:
- Z est la résistance aux vagues souhaitée ;
- Er - permittivité diélectrique du diélectrique (pour le polyéthylène, vous pouvez prendre 2,5 et pour le matériau en mousse - 1,5).
La résistance du câble peut être n'importe quoi avec des dimensions raisonnables, mais les produits sont fabriqués en standard avec les valeurs suivantes :
- 50 ohms;
- 75 ohms;
- 120 Ohm (option assez rare).
Il est impossible de dire qu'un câble de 75 ohms est meilleur qu'un câble de 50 ohms (ou vice versa). Chacun doit être appliqué à sa place - l'impédance caractéristique de la sortie de l'émetteur Zet, lignes de communication (câbles) Z et la charge doit être la même Zn, ce n'est que dans ce cas que le transfert d'énergie de la source à la charge se fera sans pertes ni réflexions.
Il existe certaines limitations pratiques à la fabrication de câbles à haute impédance. Les câbles de 200 ohms et plus doivent être à brins très fins ou avec un conducteur extérieur de grand diamètre (pour maintenir un rapport D/d élevé).Un tel produit est plus difficile à utiliser, par conséquent, pour les chemins à haute résistance, des lignes à deux fils ou des dispositifs d'adaptation sont utilisés.
Un autre paramètre coaxial important est amortissement. Mesuré en dB/m. En général, plus le câble est épais (plus précisément, plus le diamètre de l'âme centrale est grand), moins le signal s'y atténue à chaque mètre de longueur. Mais ce paramètre est également affecté par les matériaux à partir desquels la ligne de communication est fabriquée. Les pertes ohmiques sont déterminées par le matériau de l'âme centrale et de la tresse. Les pertes diélectriques y contribuent. Ces pertes augmentent avec l'augmentation de la fréquence du signal, des matériaux isolants spéciaux (PTFE, etc.) sont utilisés pour les réduire. Les diélectriques en mousse utilisés dans les câbles bon marché contribuent à une atténuation accrue.
Une autre caractéristique importante du câble coaxial est facteur de vitesse. Ce paramètre est nécessaire lorsqu'il est nécessaire de connaître la longueur du câble dans les longueurs d'onde du signal transmis (par exemple, dans les transformateurs de résistance). La longueur électrique et la longueur physique du câble ne correspondent pas car la vitesse de la lumière dans le vide est supérieure à la vitesse de la lumière dans le diélectrique du câble. Pour câble avec diélectrique polyéthylène Kreproche=0,66, pour fluoroplastique - 0,86. Pour les produits bon marché avec isolant en mousse - imprévisible, mais plus proche de 0,9. Dans la littérature technique étrangère, la valeur du coefficient de décélération est utilisée - Kralenti=1/Kreproche.
De plus, le câble coaxial a d'autres caractéristiques - le rayon de courbure minimum (dépend principalement du diamètre extérieur), la rigidité diélectrique de l'isolant, etc. Ils sont également parfois nécessaires pour sélectionner un câble coaxial.
Marquage des câbles coaxiaux
Les produits nationaux avaient un marquage alphanumérique (on le trouve encore aujourd'hui). Le câble était désigné par les lettres RK (câble radiofréquence), suivies de chiffres indiquant :
- résistance aux vagues ;
- épaisseur du câble en mm ;
- Numéro de catalogue.
Ainsi, le câble RK-75-4 désignait des produits avec une impédance d'onde de 75 ohms et un diamètre d'isolation de 4 mm.
La désignation internationale commence également par deux lettres :
- Câble RF RG ;
- DG - câble pour réseaux numériques ;
- SAT, DJ - pour les réseaux de diffusion par satellite (câble haute fréquence).
Vient ensuite le chiffre, qui ne porte évidemment pas d'informations techniques (pour le décrypter, il faudra se pencher sur le passeport du câble). De plus, il peut y avoir plus de lettres indiquant des propriétés supplémentaires. Un exemple de désignation - RG8U - un câble RF de 50 Ohm avec un diamètre réduit du noyau central et une densité de tresse réduite.
Après avoir compris les différences entre le câble coaxial et les autres produits de câble et appris l'influence de ses paramètres sur les performances, vous pouvez utiliser avec succès ce produit dans les domaines pour lesquels il est destiné.
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