Koaxiális kábel

A koaxiális kábel a híradástechnikában használt olyan vezetéktípus, ami egy belső vezető érből, dielektrikumból, fémhálóból és külső szigetelésből áll. A fémháló szerepe az elektromos árnyékolás, azaz a belső éren továbbított jel megóvása a külső zavaroktól. Elsősorban rádiófrekvenciás jelek továbbítására használják.

RG-59 típusú koaxiális kábel felépítése A: Külső műanyag szigetelés
B: Rézhuzalból készült fonatolt árnyékoló réteg
C: Dielektrikum
D: Központi vezeték

Koaxiális kábel használata:
A kép tetején levő dipólantenna jelét illesztőtranszformátor, ún. balun trafó illeszti a koaxiális kábelhez

A ko-axiális azt jelenti, hogy "közös tengelyű", ez a név a csőszerű összetételre utal: a belső ér és a külső árnyékolás hosszanti tengelye megegyezik.

Az ideális koaxiális kábelnél az elektromágneses mező csak a belső vezető és az árnyékolás között létezik, így a kábel közelében található fémtárgyak nem okoznak teljesítményveszteséget. Az árnyékolásnak köszönhetően a külső elektromágneses zajok sem zavarják a jelet.

Története

1880-ban szabadalmaztatta Oliver Heaviside angol villamosmérnök.

Felépítése

Belső ér

A belső vezető lehet sodrott vagy tömör vezeték. Általában rézből készítik a jó vezetőképessége miatt. Ha nagy mechanikai igénybevételnek van kitéve a vezeték, akkor réz bevonatú acél belső vezetőt érdemes használni, az acél ugyanis jobb mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik.

Szigetelés

A leggyakrabban használt anyagok a polietilének, a polipropilének, és a politetrafluoretilén. Létezik félig hézagos szigetelés is, ahol a lyukak helyén a levegő a szigetelő anyag.

Árnyékoló réteg

Általában fonott réz árnyékolást alkalmaznak. Előnye, hogy hajlítható, és az árnyékolás nem gyengül, ha a kábelt meggörbítjük.

Burkolat

Legelterjedtebb a PVC burkolat.

Jellemzői

A koaxiális kábel egy távvezeték amelynek fizikai leírására használhatók a távíró egyenletek.

Távvezeték sematikus leírása

Hullámimpedancia

A koaxiális kábel legfőbb jellemző tulajdonsága a hullámimpedancia. Értéke a következő képlet segítségével határozható meg:

$Z_{o}={\frac {k_{z}}{\varepsilon _{r}}}\cdot \lg {\frac {D}{d}}$

• $Z_{o}$: hullámimpedancia
• $k_{z}$: alaktényező (kör esetén 138)
• $\varepsilon _{r}$: az érszigetelés dielektromos állandója
• $D$: az árnyékolás belső átmérője
• $d$: a belső vezető ér átmérője

Impedancia illesztés

A koaxiális kábel megfelelő használatához a kábel mindkét végén megfelelő illesztés szükséges, ami azt jelenti, hogy a jel forrásánál, a lezárásnál és a jelúton sem változhat az impedancia. Ennek hiányában a jel egy része visszaverődik a belső érre, ez például analóg televíziós adásnál szellemképet okoz. A fáziskésleltetés miatt az is előfordulhat, hogy a visszaverődő jel kioltja a továbbított jelet, ami a jelszint csökkenéséhez vezet.

A kábel nagymértékű meghajlítása, megtörése is megváltoztatja az impedanciát, ezért ez is visszaverődésekhez vezethet.

Típusai

Két jelentős csoportra oszthatók a koaxiális kábelek: az egyik az alapsávú koaxiális kábel, ezt digitális jelátvitelre használják, a másik pedig a széles sávú koaxiális kábel, amelyet analóg jelátvitelre alkalmaznak.

Alapsávú koaxiális kábel

BNC csatlakozó

Ezt a koaxiális kábelt régebben elterjedten használták számítógépes lokális hálózatban, valamint távbeszélőrendszerekben is nagytávolságú átvitelre. A mindenkori sávszélesség a kábel hosszától függ. 1 km-nél kisebb távolságon 10 Mbit/s-os átviteli sebesség valósítható meg.

Ezt az átviteli közeget régebben elterjedten alkalmazták az Ethernet hálózatokban, ahol megkülönböztetünk: vékony koaxiális (10Base2) és vastag koaxiális (10Base5) kábeleket. A típusjelzésben szereplő 2-es és 5-ös szám az Ethernet hálózatban kialakítható maximális szegmenshosszra utal: vékony kábelnél ez 200 méter, vastagnál 500 méter lehet. A digitális átviteltechnikában vékony koaxiális kábelek használatakor csatlakozásra BNC (Bayonet Neill-Concelman) dugókat és aljzatokat használnak.

Széles sávú koaxiális kábel

Ez a fajta kábelrendszer a kábeltelevíziózás szabványos kábelein keresztül analóg jelátvitelt tesz lehetővé. A szabványos kábeltelevíziós technikából adódóan az ilyen széles sávú hálózatok esetén az analóg jelátvitelnek megfelelően (ami kevésbé kritikus, mint a digitális) a kábel akár 100 km-es távolságra, 300 MHz-es, de néha 450 MHz-es jelek átvitelére is alkalmas.

Általánosan elterjedt kábelértékek

A földfelszíni rádió- és televízióantennákhoz, műholdvevő antennákhoz, kábeltelevízió-hálózatokhoz elsősorban 75 ohm impedanciájú kábelt használnak.

Vezeték nélküli adatátvitelhez, adóantennákhoz, rádióamatőr célokra általában 50 ohmos kábelt használnak.

Források

• http://www.villanyszaklap.hu/cikkek.php?id=222/
• http://www.bibl.u-szeged.hu/inf/demo/Halozatok/Fizikai_jellemzok/Fiz_vezetekes.htm Archiválva 2010. április 25-i dátummal a Wayback Machine-ben
• http://www.villanyszaklap.hu/lapszamok/2004/szeptember/222-mi-van-a-kabelben
• https://web.archive.org/web/20150319082838/http://www.kte.hu/upload/publikaciok/kis_peter_75ohm.pdf