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.

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.^[1]

Története

1880-ban szabadalmaztatta Oliver Heaviside angol villamosmérnök.^[2]

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.^[3]

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.^[3]

Árnyékoló réteg

Általában fonott réz árnyékolást alkalmaznak. Előnye, hogy hajlítható, és az árnyékolás nem gyengül, ha a kábelt meggörbítjük.^[3]

Burkolat

Legelterjedtebb a PVC burkolat.^[3]

Jellemzői

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

Hullámimpedancia

A koaxiális kábel legfőbb jellemző tulajdonsága a hullámimpedancia. Értéke a következő képlet segítségével határozható meg:^[1]

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

• ${\displaystyle Z_{o}}$: hullámimpedancia
• ${\displaystyle k_{z}}$: alaktényező (kör esetén 138)
• ${\displaystyle \varepsilon _{r}}$: az érszigetelés dielektromos állandója
• ${\displaystyle D}$: az árnyékolás belső átmérője
• ${\displaystyle d}$: 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.^[3] 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.^[3]

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.^[4]

Alapsávú koaxiális kábel

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.^[5]

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.

Néhány koaxiális kábel műszaki adata^[6]

	Z0 (Ω)	C (pF/m)	A200MHz (dB/100m)	A400MHz (db/100m)	Umax kV	k
RG-11 AU	75	67	10	15	3.6	0.66
RG-58 CU	50	100	23	34	1.8	0.66
RG-59 BU	75	67	17	24	2.0	0.66
RG-62 AU	93	42	15	22	0.8	0.86
RG-71 BU	93	42	15	22	0.8	0.81
RG-174 U	50	100	51	74	1.0	0.66
RG-213 U	50	100	10	15	4.5	0.66

			A (db/100m) MHz
Típus	külső átmérő (mm)	Z0 (Ω)	10	50	144	432	1296	2320
Aircom +	10.8	50	0.9		4.5	8.2	14.5	21.5
H1000	10.3		1.2	2.8	4.9	8.6	16	23
H500	9.8		1.3	2.9		9.3	16.8	24.5
H155	5.4			6.5	11.2	20	34.9	53
RG213U	10.3		2.2	4.4	7.9	15	27.5	47
RG58CU	5			11	17.8	33	64.5	100

Jegyzetek

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