Διάφορες ταξινομήσεις καλωδίων RF: Ένας ολοκληρωμένος οδηγός - Γνώση

Τα καλώδια RF (ραδιοσυχνότητας) διαφέρουν από τα ομοαξονικά καλώδια βίντεο. Είναι εσωτερικά γεμάτα με 100% πολυαιθυλένιο, σχέδιο που μειώνει σημαντικά την απώλεια ενέργειας σήματος. Τα καλώδια ραδιοσυχνοτήτων, τα οποία μπορούν να μεταδίδουν σχετικά μεγάλα πλάτη συχνοτήτων, είναι γενικά ευκολότερα στην εγκατάσταση και διαθέτουν απλούστερη συνολική δομή. Δεδομένων των διαφορετικών λειτουργιών και εφαρμογών τους, τα καλώδια RF ταξινομούνται χρησιμοποιώντας διάφορα πρότυπα. Αυτό το άρθρο παρέχει μια λεπτομερή ανάλυση των καλωδίων RF με βάση πολλά κοινά συστήματα ταξινόμησης.

I. Ταξινόμηση ανά τύπο μόνωσης

Το μονωτικό διηλεκτρικό είναι ένα κρίσιμο στοιχείο που επηρεάζει την απόδοση του καλωδίου σε υψηλές-συχνότητες.

‌Καλώδιο με μόνωση αέρα‌
Σε αυτόν τον τύπο, η πλειονότητα του όγκου εντός του μονωτικού στρώματος του καλωδίου είναι αέρας, με μόνο ένα τμήμα να καταλαμβάνεται από στερεό υλικό που υποστηρίζει τους εσωτερικούς και εξωτερικούς αγωγούς. Το καθοριστικό δομικό χαρακτηριστικό του είναι ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μπορούν να ταξιδεύουν μεταξύ των αγωγών χωρίς να περάσουν μέσα από ένα στερεό διηλεκτρικό στρώμα. Προσφέρουν καλώδια με μόνωση αέρα ‌εξαιρετικά χαμηλή εξασθένηση σήματοςκαι είναι ένας δομικός τύπος που χρησιμοποιείται συνήθως για εφαρμογές υπερ-υψηλής συχνότητας (UHF) και υψηλότερες.

‌Ημι-Καλώδιο με μόνωση αέρα‌
Αυτή η δομή χρησιμεύει ως ενδιάμεσος τύπος μεταξύ στερεάς και μόνωσης αέρα. Η μόνωση αποτελείται από ένα μείγμα αέρα και στερεού μέσου, αλλά σε αντίθεση με τα καλώδια που είναι καθαρά μονωμένα με αέρα-, η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια πρέπει να διέρχεται από κάποιο στερεό διηλεκτρικό στρώμα όταν ταξιδεύει από τον έναν αγωγό στον άλλο.

‌Στερεά μονωμένο καλώδιο‌
Αυτός είναι ο πιο διαδεδομένος τύπος για εύκαμπτα ομοαξονικά καλώδια. Ο χώρος μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού αγωγού είναι πλήρως γεμάτος με ένα συμπαγές διηλεκτρικό υλικό υψηλής-συχνότητας.

II. Ταξινόμηση ανά δομή καλωδίου

Η φυσική δομή καθορίζει την κατανομή του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και τα σενάρια κύριας εφαρμογής.

‌Συμμετρικό καλώδιο RF‌
Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο σε ένα συμμετρικό κύκλωμα καλωδίου ραδιοσυχνοτήτων είναι μια ανοιχτή δομή. Στις υψηλές συχνότητες, η ακτινοβολία της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας οδηγεί σεαυξημένη εξασθένηση και χαμηλότερη απόδοση θωράκισης. Επιπλέον, η απόδοσή του μπορεί να επηρεαστεί από τις ατμοσφαιρικές συνθήκες. Επομένως, τα συμμετρικά καλώδια χρησιμοποιούνται λιγότερο συχνά και βρίσκονται κυρίως σε εφαρμογές ραδιοσυχνοτήτων χαμηλής-συχνότητας ή συμμετρικής τροφοδοσίας.

‌Σπιράλ καλώδιο RF‌
Σε αυτόν τον εξειδικευμένο σχεδιασμό, ο αγωγός σε ομοαξονικά ή συμμετρικά καλώδια τυλίγεται σε σχήμα σπειροειδούς πηνίου για να αυξηθεί η επαγωγή του καλωδίου. Αυτό επιτρέπει:

‌Καλώδιο υψηλής αντίστασης:Η αυξημένη επαγωγή αυξάνει την αντίσταση κύματος του καλωδίου.

‌Καλώδιο καθυστέρησης:Σχεδιασμένο για να καθυστερεί σκόπιμα το χρόνο μετάδοσης της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας.
Μπορούν να κατασκευαστούν καλώδια με ποικίλη πυκνότητα πηνίου σε όλο το μήκος τους για τη δημιουργία καλωδίων μεταβλητής αντίστασης.

‌Ομοαξονικό καλώδιο RF‌
Σε αυτή τη δομή, ο εσωτερικός και ο εξωτερικός αγωγός είναι τοποθετημένοι ομόκεντρα. Αυτό περιορίζει την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια μέσα στο διηλεκτρικό μέσο μεταξύ τους, με αποτέλεσμα σημαντικά πλεονεκτήματα: ‌χαμηλή εξασθένηση, υψηλή απόδοση θωράκισης, ευρύ εύρος ζώνης συχνοτήτων και σταθερή απόδοση. Συνήθως χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση ενέργειας RF στην περιοχή από 500 kHz έως 18 GHz. Δύο κοινές χαρακτηριστικές αντιστάσεις είναι:

‌Ομοαξονικό καλώδιο RF 50 Ω:‌ Χρησιμοποιείται ευρέως σε ασύρματες επικοινωνίες, ραδιοεξοπλισμό και όργανα δοκιμών.

‌Ομοαξονικό καλώδιο 75 Ω RF:‌ Χρησιμοποιείται συνήθως σε δίκτυα CATV (Καλωδιακή Τηλεόραση), ως εκ τούτου αναφέρεται συχνά ως "καλώδιο CATV". Το εύρος ζώνης μετάδοσής του μπορεί να φτάσει έως και το 1 GHz, με τα 750 MHz να είναι στάνταρ για τα επί του παρόντος διαδεδομένα καλώδια.