Kako smanjiti gubitak signala koaksijalnim kablovima?

Šta uzrokuje gubitak signala u koaksijalnom kablu?

Izgubi iz elektroenergetskih i električnih provodnika: energijsko raspršivanje u jezgri kabla i izolaciji

Kada se signali kreću kroz koaksijalne kablove, oni počinju gubiti snagu zbog osnovnih mehanizama gubitka energije. Glavna žica unutar kabla zapravo gubi snagu dok se elektroni udaraju jedni u druge u metalnoj strukturi. Ovo se pogoršava na većim frekvencijama kada većina struje teče samo blizu spoljašnjeg dijela provodnika, a ne kroz njegovu cijelu debljinu. Istovremeno, plastična izolacija između provodnika takođe igra ulogu. On hvata dio elektromagnetnih talasa koji prolaze kroz njega i pretvara ih u toplotu umjesto da ih pusti da stignu do odredišta. Ova dva problema zajedno obično uzrokuju oko tri četvrtine svih slabljenja signala u redovnim kablovskim postavkama. Zbog toga dugotrajni koaksijalni tokovi ponekad mogu rezultirati slabijim prijemom ili lošijim kvalitetom veza.

Frekvenciozavisno atenuiranje: Zašto veće RF frekvencije povećavaju gubitak koaksijalnih kablova

Količina gubitka signala se uvećava kako frekvencije rastu zbog ponašanja elektromagnetnih talasa. Kada pogledamo frekvencije iznad 100 MHz, svaki put kada se frekvencija udvostruči, postoji oko 30% povećanje gubitka signala kroz RG-6 kablove. To se dešava uglavnom zato što elektroni imaju tendenciju da putuju bliže površini (efekat kože) i izolacioni materijal snažnije reaguje na promjenu električnih polja. Uzmimo standardni kabl dužine 100 stopa, na primjer. Na 1 GHz gubi oko 6,5 dB snage signala, dok na 50 MHz pada samo oko 1,2 dB. S obzirom na ove razlike, izbor pravog kabla postaje veoma važan kada se radi o savremenim brzim mrežama kao što su 5G instalacije ili DOCSIS 3.1 internet usluge gdje čak i mali gubici mogu značajno uticati na performanse.

Neusklađenost impedancije i refleksije: Kako VSWR narušava integritet signala u koaksijalnom kablu

Neskladnost između koaksijalne kablovske impedancije (obično oko 50 ohm ili 75 ohm) i onoga što je povezano na oba kraja dovodi do onih dosadnih reflektovanja signala koje svi mrzimo. Šta se dešava? Ovi odbijanje signali se na putu glavnog signala dolazi kroz, što stvara ove stajanje valovi obrasce koje inženjeri mjeriti pomoću nečega što se zove napona stajanje val odnos ili VSWR za skraćeno. Kada taj omjer pređe oko 1,5 na 1, stvari počinju da krenu po zlu prilično brzo. Kvalitet signala pada za 3 decibela, a oprema može prestati raditi kako treba. Zasto se ovo desava? Postoji nekoliko najčešćih sumnjivaca: konektor koji nije bio pravilno zakrčen tokom instalacije, konekcije koje su počele da se hrđaju ili koroziraju tokom vremena, i kablovi koji su se previše nagnuli negdje tokom rada. Najgori deo? Ovi odrazovi ne samo sjedi tamo tiho. Oni zapravo pogoršavaju normalne gubitke u kablu, tako da umjesto da dobiju punu energiju, sistemi mogu da prenose samo oko 60% onoga što bi trebali da budu kada se sve podudara pravilno.

Fizički i instalacioni faktori koji pojačavaju gubitak koaksijalnih kablova

Dužina kabla i atenuiranje: izračunavanje gubitka dB po stopi za uobičajene vrste koaksijalnih kablova

Smanjenje signala se povećava direktno sa dužinom kabla zbog otpora provodnika i dielektralne apsorpcije. Duži radovi pojačavaju gubitak energije, pretvarajući RF signale u toplotu. Na primer:

• RG-6 gubi. 0,25 dB/ft na 750 MHz
• LMR-400 održava 0,11 dB/ft na 1 GHz
  Ova eksponencijalna veza zahtijeva precizne izračune pre instalacijeuvek se osvrnite na grafikone atenuiranja proizvođača za vaš ciljani opseg frekvencija.

Oštećenja sa savijanja, slomljenja i štitnje: Nevidljive pretnje za performanse koaksijalnih kablova

Fizički stres tokom instalacije smanjuje performanse na načine koje se često zanemaruju:

• Oštri savijanja prelazeći minimalni polumjer savijanja, deformiraju dielektričnu geometriju, povećavajući neusklađenost impedance
• Kompresna zaštita smanjuje odbacivanje interferencije za do 40%
• Svojni kondukteri kreirati lokalizirane reflektorske tačke
  Ulaz vlage kroz oštećenu pokrovnicu ubrzava oksidaciju, povećavajući otpor provodnika. Najbolje prakse uključuju održavanje radija savijanja većih od 10 x prečnika kabla i izbjegavanje torzije tokom usmeravanja.

Dokazane strategije za minimiziranje gubitka signala u koaksijalnim kablovskim sistemima

Izbor koaksijalnog kabla sa malim gubitkom: bakar protiv CCA, pena protiv čvrstog dielektrika i efikasnost štitnje

Izbor pravog koaksijalnog kabla zapravo se svodi na pronalaženje slatke tačke između toga koliko dobro provodi struju, kakav dielektrični materijal se koristi i koliko je dobro zaštita. Kada se gledaju provodnici, čvrst bakar pobjeđuje bakreno obložen aluminijum (CCA) kada je u pitanju gubitak signala. Govorimo o oko 20 do 30 posto manjoj atenuciji jer obični stari bakar samo bolje provodi kroz cijelu strukturu. Dielektrici ispunjeni pjenom takođe čine veliku razliku. Oni mogu smanjiti gubitak kapaciteta za čak 40% u poređenju sa običnim čvrstim polietilenom jer ne puštaju elektrone da se odbijaju unutar izolacije. Ako je elektromagnetna smetnja zabrinjavajuća, četvorostruki štit sa više slojeva aluminijumske folije i pletenog štitnjača je pravi način. Oni drže propust signala ispod 1%, što ih čini standardnom opremom u ozbiljnim RF aplikacijama. I ne zaboravi ni na impedansnu stabilnost. Kvalitetni kablovi ostaju u okviru plus ili minus 2 ohma na različitim frekvencijama, što znači da signali ostaju čisti i konzistentni bez obzira na to na kojem su opsegu.

Precizno završetak i izbor konektora: Uklanjanje diskontinuiteta impedancije i korozije u koaksijalnim kablovskim veza

Pravilno postavljanje konektora zaustavlja većinu onih dosadnih reflektovanja impedance koji se miješaju sa VSWR odčitcima. Kompresijski konektorovi održavaju stvari čvrstima u krugu od oko pola milimetra kada su pravilno instalirani, što pomaže da se održi važna impedansa od 50 ili 75 ohm preko konekcija. Zlatno premazivanje kontaktnih površina je takođe veoma važno jer se bori protiv problema oksidacije, posebno u vlažnim područjima gdje otpornost raste za oko 15 do 20 posto svake godine, prema nekim studijama. Za instalacije koje se suočavaju sa teškim uslovima ili u vremenskim uslovima, ide sa konektorima od nehrđajućeg čelika sa IP68 otklomima ima smisla jer sprečavaju vodu da uđe unutra, nešto što uzrokuje mnoge one frustrirajuće prekidne kvarove koje svi mrzimo. Prije završetka bilo kog projekta, isplati se provjeriti koliko su završetci dobro obavljeni pomoću opreme za testiranje TDR-a. Ovo otkriva sitne mane na mikron nivou koje bi inače mogle dovesti do većih glavobolja na putu kada se sve raspoređuje za dobro.