Коаксиалдық кабельдердегі сигналдың әлсіреуін қалай азайтуға болады?

Коаксиалдық кабельде сигналдың шығынын нелер туғызады?

Диэлектрлік және өткізгіштік шығындар: кабельдің ортасы мен оқшаулануындағы энергияның шығынуы

Сигналдар коаксиалды кабельдер арқылы өткен кезде негізгі энергия жоғалту механизмдері салдарынан әлсірей бастайды. Кабельдегі негізгі сым ішіндегі электрондар металдық құрылымда бір-біріне соғылып, белгілі бір қуатты жоғалтады. Бұл құбылыс токтың кондуктордың толық қалыңдығы бойымен емес, тек оның сыртқы бөлігінің жанында ғана өтетін жоғары жиіліктерде одан да айқын байқалады. Сонымен қатар, өткізгіштердің арасындағы пластиктік изоляция да рөл атқарады. Ол өтіп келе жатқан электромагниттік толқындардың біразын сіңіріп, оларды қажетті нүктеге жеткізуге мүмкіндік бермей, жылуға айналдырады. Бұл екі проблема бірігіп, әдеттегі кабельдік жүйелердегі барлық сигналдың әлсіреуінің шамамен үш төрттен бірін құрайды. Сондықтан коаксиалды кабельдің ұзын бөліктерінде кейде қабылдау әлсіреген немесе байланыс сапасы төмендеген болуы мүмкін.

Жиілікке тәуелді өшу: Неге жоғары радиожиілікті сигналдар коаксиалды кабельдегі шығынды арттырады

Сигналдың тіпті көп шығыны болады, себебі электромагниттік толқындар жоғары жиіліктерде белгілі бір заңдылықпен таралады. 100 МГц-тен жоғары жиіліктерде RG-6 кабельдері арқылы сигналдың шығыны әрбір екі есе жоғарылағанда шамамен 30% өседі. Бұл негізінен электрондар бетке жақын жерде (қабықша әсері) қозғалуға тырысқанынан және оқшаулау материалы электр өрістерінің өзгеруіне күштірек реакция бергенінен болады. Мысалы, стандартты 100 футтық RG-6 кабелін қарастырайық. 1 ГГц жиілікте ол сигнал күшін шамамен 6,5 дБ-ге, ал 50 МГц жиілікте барынша 1,2 дБ-ге төмендетеді. Осы айырымдарға қарамастан, 5G желілері немесе DOCSIS 3.1 интернет қызметтері сияқты заманауи жоғары жылдамдықты желілермен жұмыс істеген кезде тіпті аз шығындар да өнімділікке маңызды әсер ететіндіктен, дұрыс кабельді таңдау өте маңызды.

Кедергілердің сәйкессіздігі мен шағылулар: КСБК (кабельдегі тұрақты токтың қатынасы) коаксиалды кабельде сигналдың бүтіндігін қалай нашарлатады

Коаксиалдық кабельдің толқындық кедергісі (әдетте шамамен 50 немесе 75 Ом) мен оның екі ұшына қосылған құрылғылардың кедергісі арасындағы сәйкессіздік барлығымыз нені жақсы көрмейтін осы қиыншылық туғызатын сигналдың шағылуына әкеледі. Кейін не болады? Осы шағылған сигналдар келетін негізгі сигналға кедергі келтіреді, ол инженерлер кернеу тұрған толқындар қатынасы немесе қысқаша айтқанда VSWR деп аталатын шама арқылы өлшейтін тұрған толқындар паттернін тудырады. Бұл қатынас шамамен 1,5:1-ден асқан кезде жағдай тез нашарлайды. Сигнал сапасы шамамен 3 децибелге төмендейді, ал құрылғылар кейде дұрыс жұмыс істеместен қалуы мүмкін. Бұл неге болады? Мұның бірнеше жиі кездесетін себептері бар: орнату кезінде дұрыс сығылмаған коннекторлар, уақыт өте келе шіріген немесе коррозияланған қосылыстар және кабельдің ұзындығы бойынша қайсыбір жерінде өте сүйір бұрышпен иілген кабельдер. Ең жаманы — бұл шағылулар тек тыныш отырмайды. Олар кабельдегі қалыпты шығындарды тағы да нашарлатады, сондықтан толық қуат берілуі орнына жүйелер барлығы дұрыс сәйкес келген кезде қажетті қуаттың шамамен 60%-ын ғана береді.

Коаксиалдық кабельдегі шығындарды күшейтетін физикалық және орнату факторлары

Кабель ұзындығы мен өшіру: Жиі кездесетін коаксиалдық кабель түрлері үшін футқа келетін дБ шығынын есептеу

Сигналдың өшіруі өткізгіштің кедергісі мен диэлектриктің сіңіруіне байланысты кабель ұзындығымен тура пропорционал түрде артады. Ұзын сегменттер энергия шығынын күшейтеді, ал радиожиіліктік сигналдар жылуға айналады. Мысалы:

• RG-6 кабель 750 МГц жиілікте шамамен 0,25 дБ/фут
• LMR-400 кабель 1 ГГц жиілікте 0,11 дБ/фут
  Бұл экспоненциалдық қатынас орнатудан бұрын дәл есептеулер жасауды қажет етеді — әрқашан өз мақсатты жиілік ауқымыңыз үшін өндірушінің өшіру кестелеріне сілтеме жасаңыз.

Иілу, сығылу және экранның зақымдануы: Коаксиалдық кабельдің жұмысына көрінбейтін қауптер

Орнату кезіндегі физикалық кернеу кабельдің жұмысын нашарлатады, бұл көбінесе ескерілмейді:

• Сүйір иілулер минималды иілу радиусынан асып кету диэлектриктің геометриясын бұзады, ол импеданстық сәйкессіздікті арттырады
• Сығылған экранның қорғауы тосқауылдануға қарсы төзімділікті дейін 40%–ға дейін төмендетеді
• Иілген өткізгіштер жергілікті шағылу нүктелерін тудырады
  Зақымданған жапсырма арқылы су енуі тотығуды жылдамдатады, ол өткізгіштің кедергісін көтереді. Тиімді тәжірибелерге кабель диаметрінен кемінде 10 есе үлкен иілу радиусын сақтау мен трассалау кезінде бұралуға жол бермеу кіреді.

Коаксиалды кабельдік жүйелерде сигналдың жоғалуын азайтуға дәлелденген стратегиялар

Төмен жоғалтуға ие коаксиалды кабельді таңдау: мыс пен CCA (мыс қапталған алюминий), көпіршікті және қатты диэлектрик, сонымен қатар экрандау тиімділігі

Дұрыс коаксиалды кабельді таңдау – электр өткізгіштігі, диэлектрик материал түрі және экранирлеу сапасы арасындағы идеалды тепе-теңдікті табуға негізделеді. Өткізгіштерді қарастырған кезде сигналдың бұзылуы бойынша таза мыс кабельдері мысқа қапталған алюминий (МҚА) кабельдерінен айтарлықтай жоғары – шамамен 20–30 пайызға аз өшіру болады, себебі таза мыс өзінің бүкіл құрылымы бойынша жақсы өткізеді. Көпіршікті (тұмсықты) диэлектриктер де үлкен маңызға ие. Олар электрондардың изоляция ішінде көп секіріп тұрмас үшін, қалыпты қатты полиэтиленге қарағанда сыйымдылық шығындарын 40 пайызға дейін азайтады. Егер электромагниттік кедергілер мәселесі туындаса, төрт қабатты экранирлеу (quad shield) дизайны – яғни бірнеше қабат алюминий фольгасы мен тоқылған экранның қосылуы – ең тиімді шешім болып табылады. Бұл шешім сигналдың сорылуын 1 пайыздан төмен ұстайды, сондықтан ол жоғары жиілікті (RF) қолданыстағы кәсіби жабдықтарда стандарт болып саналады. Сонымен қатар, импеданстың тұрақтылығын да ұмытпаңыз. Сапалы кабельдер әртүрлі жиіліктерде ±2 Ом шегінде импедансты сақтайды, яғни сигналдар кез келген жиілік диапазонында таза және тұрақты болып қалады.

Дәлдікпен аяқтау және коннекторды таңдау: Коаксиалды кабельдік қосылыстардағы импеданстың үзілістері мен коррозияны жою

Коннекторларды дұрыс таңдау VSWR көрсеткіштерін бұрқылдататын осы қиыншылық туғызатын кедергілердің көпшілігін болдырмауға көмектеседі. Компрессиялық типтегі коннекторлар олар дұрыс орнатылған кезде шамамен жарты миллиметрлік дәлдікпен қосылатын бөліктерді тығыз ұстайды, бұл қосылулар арқылы маңызды 50 немесе 75 Ом кедергісін сақтауға көмектеседі. Түйісу беттеріндегі алтын покрытиесі де өте маңызды, себебі ол тотысу проблемаларымен күреседі — бұл ылғалды аймақтарда ерекше көрінеді, мұнда кейбір зерттеулерге сәйкес кедергі жыл сайын 15–20 пайызға дейін өсуі мүмкін. Қатал жағдайларға немесе ашық аспан астында орнатылатын жобалар үшін IP68 деңгейіндегі сынаптық орнатылған реттегіштері бар шойын болат коннекторларды таңдау тиімді, себебі олар су ішке түсуін тоқтатады — бұл барлығымыз нені ұнатпаған, қиындық туғызатын уақытша ақаулардың көптеген себебі болып табылады. Кез келген жобаны аяқтағаннан кейін, терминалдардың сапасын ТДР (уақыттық доменде рефлектометрия) сынақ құралдарын пайдаланып тексеру тиімді, өйткені бұл әдіс микрон деңгейіндегі азғана ақауларды анықтайды, олар кейінірек барлығы толық іске қосылғаннан кейін іркілісіз қиындықтарға әкелуі мүмкін.