کابل کواکسیال Coaxial cable چیست؟

کابل کواکسیال یا کواکسیال (تلفظ /ˈkoʊ.æks/)، نوعی کابل الکتریکی است که از یک هادی داخلی تشکیل شده است که توسط یک سپر رسانای متحدالمرکز احاطه شده است که این دو توسط یک دی الکتریک (مواد عایق) از هم جدا شده اند. بسیاری از کابل های کواکسیال نیز دارای یک غلاف یا ژاکت محافظ بیرونی هستند. اصطلاح کواکسیال به هادی داخلی و سپر بیرونی اشاره دارد که یک محور هندسی مشترک دارند.

به عبارتی دیگر، کابل هم محور (کواَکسیال) (به انگلیسی : Coaxial cable)، نوعی کابل است با مغزیِ رسانای  داخلی که با پوشش نارسانای منعطفی محصور شده است؛ روی این لایهٔ منعطف نیز لایهٔ رسانای نازکی که برای انعطاف بیشتر به هم بافته شده است، قرار دارد؛ هدف از این لایه رسانای خارجی جلوگیری از نفوذ نویزهای  محیطِ اطرافِ کابل است. همهٔ این اجزا، در داخل عایق دیگری محصور شده‌اند.

کابل کواکسیال نوعی خط انتقال است که برای انتقال سیگنال های الکتریکی با فرکانس بالا با تلفات کم استفاده می‌شود. در برنامه هایی مانند خطوط تلفن، کابل های شبکه اینترنت باند پهن، گذرگاه های داده کامپیوتری پرسرعت، سیگنال های تلویزیون کابلی، و اتصال فرستنده ها و گیرنده های رادیویی به آنتن های آنها استفاده می‌شود. این کابل با سایر کابل های محافظ متفاوت است زیرا ابعاد کابل و کانکتورها برای ایجاد فاصله هادی دقیق و ثابت کنترل می‌شوند که برای عملکرد موثر آن به عنوان یک خط انتقال لازم است.

کابل کواکسیال در اولین (1858) و پس از نصب کابل های فرا اقیانوس اطلس مورد استفاده قرار گرفت، اما نظریه آن تا سال 1880 توسط فیزیکدان، مهندس و ریاضیدان انگلیسی، الیور هیوساید، که این طرح را در آن سال به ثبت رساند، شرح داده نشد (اختراع ثبت اختراع بریتانیا به شماره 1407).

این کابل‌ها دارای امپدانس مخصوص به خود هستند؛ مثلاً کابل 50 اهمی یا 75 اهمی. کابل مورد استفاده در آنتن  ماهواره‌های خانگی و تلو همگانی از نوع هم‌محور 75 اهمی هستند. اگر به بدنهٔ آن‌ها دقت شود، امپدانس و برخی اصطلاحات دیگر آن نوشته شده است.

یکی از مشخصات بارز کابل هم‌محور این است که در حالت دریافت سیگنال با آن نویزی نمی‌تواند در طول خط انتقال  وارد آن شود و در حالت ارسال سیگنال توسط آن تشعشع و تابشی در طول کابل دیده نمی‌شود؛ یعنی موج انتقالی کاملاً شیلد و محافظت می‌شود. کابل کواکسیال با برخی تغییرات می‌تواند به عنوان کابل بلندگو نیز استفاده شود.

برنامه های کاربردی کابل کواکسیال Coaxial cable

کابل کواکسیال به عنوان خط انتقال سیگنال های فرکانس رادیویی استفاده می‌شود. کاربردهای آن شامل خطوط تغذیه اتصال فرستنده‌ها و گیرنده‌های رادیویی به آنتن‌های آنها، اتصالات شبکه کامپیوتری (به عنوان مثال، اترنت)، صدای دیجیتال (S/PDIF) و توزیع سیگنال‌های تلویزیون کابلی است. یکی از مزیت های کواکسیال نسبت به انواع دیگر خطوط انتقال رادیویی این است که در یک کابل کواکسیال ایده آل، میدان الکترومغناطیسی حامل سیگنال تنها در فضای بین هادی های داخلی و خارجی وجود دارد. این اجازه می‌دهد تا کابل های کواکسیال در کنار اجسام فلزی مانند ناودان ها بدون تلفات برقی که در انواع دیگر خطوط انتقال رخ می‌دهد، نصب شوند. کابل کواکسیال همچنین از سیگنال در برابر تداخل الکترومغناطیسی خارجی محافظت می‌کند.

توضیحات  کابل کواکسیال Coaxial cable

کابل کواکسیال سیگنال‌های الکتریکی را با استفاده از یک رسانای داخلی (معمولاً یک سیم جامد مسی، مس رشته‌ای یا سیم فولادی با روکش مس) که توسط یک لایه عایق احاطه شده است و همه توسط یک محافظ محصور شده است، معمولاً یک تا چهار لایه نوار فلزی بافته شده و نوار فلزی هدایت می‌کند.کابل توسط یک ژاکت عایق بیرونی محافظت می‌شود. به طور معمول، قسمت بیرونی سپر در پتانسیل زمین نگه داشته می‌شود و یک ولتاژ حامل سیگنال به هادی مرکزی اعمال می‌شود. هنگام استفاده از سیگنال دهی دیفرانسیل، کابل کواکسیال مزیت جریان های فشار کشش برابر را در هادی داخلی و داخل هادی بیرونی فراهم می‌کند که میدان های الکتریکی و مغناطیسی سیگنال را به دی الکتریک محدود می‌کند، با نشتی اندک در خارج از سپر.[نیازمند منبع] بیشتر. میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی خارج از کابل تا حد زیادی از تداخل با سیگنال‌های داخل کابل جلوگیری می‌کنند، اگر جریان‌های نابرابر در انتهای گیرنده فیلتر شوند. از خط این ویژگی کابل کواکسیال را هم برای حمل سیگنال‌های ضعیفی که نمی‌توانند تداخل محیط را تحمل کنند و هم برای سیگنال‌های الکتریکی قوی‌تر که نباید اجازه تابش یا جفت شدن به ساختارها یا مدارهای مجاور را داشته باشند، انتخاب خوبی می‌کند.کابل های با قطر بزرگتر و کابل های با سپرهای متعدد نشتی کمتری دارند.

دسته‌بندی کابل کواکسیال Coaxial cable

کابل هم‌محور به دو دسته تقسیم می‌شود:

• تین‌نِت

این نوع کابل هم‌محور قابل انعطاف است و قطر آن در حدود 0.25 اینچ است. از آنجا که تین‌نِت نرم و انعطاف‌پذیر است، کار کردن با آن هم آسان است و تقریباً در تمام شبکه‌ها می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. در شبکه‌هایی که از تین‌نِت استفاده می‌کنند، کابل مستقیماً به کارت شبکه  متصل می‌شود نوع نازک کابل هم‌محور می‌تواند سیگنال‌ها را تا فاصلهٔ تقریبی185 متر (607 فوت) ارسال کند، بدون آن‌که تضعیف شوند. سازندگان کابل، در مورد طراحی متفاوت کابل‌ها به توافق رسیده‌اند، کابل تین‌نِت از کابل‌های خانوادهٔ RG-58 بوده و دارای امپدانس ۵۰ اهم است. امپدانس، مقاومت سیم در برابر جریان متناوب ست. تفاوت اصلی میان کابل‌های خانوادهٔ RG-58 هستهٔ مسی  در مرکز آن‌هاست. این هسته می‌تواند به صورت یک مفتول یا چند تار به هم تابیده باشد که بیشتر مناسب شبکه‌های کامپیوتر و سیستم‌های رادیویی از جمله انتقال سیستم های  نظامی است و مناسب انتقال تصاویر دوربین مداربسته  و سیستم‌های کنترل از راه دور یست.

• تیک‌نِت

این نوع کابل هم‌محور، انعطاف‌پذیر و قطر آن در حدود 0.5 اینچ است. گاهی به کابل تیک‌نِت، اترنت استاندارد نیز گفته می‌شود؛ زیرا اولین نوع کابل هم‌محور بود که در معماری شبکه معروف اِتِرنِت به‌کار برده شد. هستهٔ مسی این کابل هم‌محور، ضخیم‌تر از نوع نازک آن است. البته این روزها از این کابل به ندرت استفاده می‌شود و در موارد استثناء به عنوان ستون فقرات شبکه به‌کار می‌رود. هر چه هسته ضخیم‌تر باشد، سیگنال می‌تواند مسافت طولانی‌تری را بپیماید؛ بنابراین کابل تیک‌نِت نسبت به تین‌نِت سیگنال‌ها را در مسیرهای طولانی‌تری هدایت می‌کند. نوع ضخیم کابل هم‌محور می‌تواند سیگنال‌ها را بدون تضعیف تا فاصلهٔ 500 متر (حدود 1640 فوت) انتقال دهد؛ بنابراین با توجه به قابلیت تیک‌نِت در پشتیبانی عمل انتقال داده‌ها در مسافت‌های طولانی، از آن به عنوان ستون اصلی برای اتصال شبکه‌های تین‌نِت کوچک‌تر به یکدیگر استفاده می‌شود. برای اتصال شبکه‌های کوچک تین‌نِت به شبکه‌های تیک‌نِت از وسیله‌ای به نام فرت گیر استفاده می‌شود.

فرست گیر طراحی شده برای اِتِرنِت و تیک‌نِت شامل یک رابط به نام وَمپایر تَپ (انشعاب خون‌آشامی) است. این رابط دارای سوزن‌هایی است که توسط آن‌ها به هستهٔ کابل متصل می‌شود.

طراحی ساخت کابل کواکسیال Coaxial cable

انتخاب های طراحی کابل کواکسیال بر اندازه فیزیکی، عملکرد فرکانس، تضعیف، قابلیت های انتقال نیرو، انعطاف پذیری، استحکام و هزینه تأثیر می‌گذارد. هادی داخلی ممکن است جامد یا رشته ای باشد. Stranded انعطاف پذیرتر است. برای به دست آوردن عملکرد بهتر در فرکانس بالا، هادی داخلی ممکن است نقره‌کاری شود. سیم فولادی با روکش مسی اغلب به عنوان رسانای داخلی برای کابل مورد استفاده در صنعت تلویزیون کابلی استفاده می‌شود. عایق احاطه کننده هادی داخلی ممکن است پلاستیک جامد، پلاستیک فوم یا هوا با فاصله دهنده هایی باشد که سیم داخلی را پشتیبانی می‌کند. خواص عایق دی الکتریک برخی از خواص الکتریکی کابل را تعیین می‌کند. یک انتخاب متداول، عایق پلی اتیلن جامد (PE) است که در کابل های کم تلفات استفاده می‌شود. تفلون جامد (PTFE) نیز به عنوان عایق و منحصراً در کابل‌های دارای رتبه پلنوم استفاده می‌شود. برخی از خطوط کواکسیال از هوا (یا برخی گازهای دیگر) استفاده می‌کنند و دارای فاصله‌کننده‌هایی هستند که هادی داخلی را از تماس با سپر جلوگیری می‌کند. بسیاری از کابل های کواکسیال معمولی از سیم مسی بافته شده برای تشکیل سپر استفاده می‌کنند. این به کابل اجازه می‌دهد تا انعطاف پذیر باشد، اما همچنین به این معنی است که شکاف هایی در لایه محافظ وجود دارد و ابعاد داخلی سپر کمی متفاوت است زیرا نوار نمی‌تواند صاف باشد. گاهی اوقات قیطان نقره اندود می‌شود. برای عملکرد بهتر محافظ، برخی از کابل ها دارای محافظ دو لایه هستند.سپر ممکن است فقط دو بافته باشد، اما در حال حاضر بیشتر متداول است که یک محافظ فویل نازک با یک نوار سیمی پوشانده شود. برخی از کابل ها ممکن است روی بیش از دو لایه محافظ سرمایه گذاری کنند، مانند "سپر چهارگانه" که از چهار لایه متناوب فویل و قیطان استفاده می‌کند. سایر طرح‌های سپر انعطاف‌پذیری را قربانی عملکرد بهتر می‌کنند. برخی از سپرها یک لوله فلزی جامد هستند. این کابل ها را نمی‌توان به شدت خم کرد، زیرا سپر پیچ خورده و باعث تلفات در کابل می‌شود. هنگامی که از یک محافظ فویل استفاده می‌شود، یک هادی سیم کوچک داخل فویل، لحیم کاری خاتمه سپر را آسان تر می‌کند. برای انتقال فرکانس رادیویی پرقدرت تا حدود 1 گیگاهرتز، کابل کواکسیال با هادی خارجی مسی جامد در اندازه های 0.25 اینچ به بالا موجود است. هادی بیرونی مانند یک دم موجدار است تا انعطاف پذیری را فراهم کند و هادی داخلی توسط یک مارپیچ پلاستیکی در موقعیتی قرار می‌گیرد تا به دی الکتریک هوا نزدیک شود. یک نام تجاری برای چنین کابلی هلیاکس است.

کابل های کواکسیال به ساختار داخلی از مواد عایق (دی الکتریک) برای حفظ فاصله بین هادی مرکزی و سپر نیاز دارند. تلفات دی الکتریک به این ترتیب افزایش می‌یابد: دی الکتریک ایده آل (بدون تلفات)، خلاء، هوا، پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE)، فوم پلی اتیلن و پلی اتیلن جامد. یک دی الکتریک ناهمگن باید توسط یک هادی غیر دایره ای جبران شود تا از نقاط داغ فعلی جلوگیری شود.

در حالی که بسیاری از کابل ها دارای دی الکتریک جامد هستند، بسیاری دیگر دارای دی الکتریک فومی هستند که حاوی حداکثر هوا یا گاز دیگر است تا با استفاده از یک هادی مرکزی با قطر بزرگتر، تلفات را کاهش دهد. فوم کواکس حدود 15 درصد تضعیف کمتری خواهد داشت، اما برخی از انواع دی الکتریک فوم می‌توانند رطوبت را جذب کنند - به ویژه در بسیاری از سطوح آن - در محیط های مرطوب و به طور قابل توجهی باعث افزایش تلفات می‌شوند. تکیه گاه هایی به شکل ستاره یا پره حتی بهتر اما گران تر هستند و در برابر نفوذ رطوبت بسیار حساس هستند. در اواسط قرن بیستم، کواکسیال های فضایی هوایی که برای برخی از ارتباطات بین شهری استفاده می‌شد، گران تر بودند. هادی مرکزی توسط دیسک های پلی اتیلن هر چند سانتی متر آویزان می‌شد. در برخی از کابل های کواکسیال کم تلفات مانند نوع RG-62، هادی داخلی توسط یک رشته مارپیچی از پلی اتیلن پشتیبانی می‌شود، به طوری که یک فضای هوا بین بیشتر هادی و داخل ژاکت وجود دارد. ثابت دی الکتریک پایین هوا اجازه می‌دهد تا قطر داخلی بیشتر در همان امپدانس و قطر بیرونی بیشتر در فرکانس قطع یکسان باشد و تلفات اهمی را کاهش دهد. گاهی هادی های داخلی برای صاف کردن سطح و کاهش تلفات ناشی از اثر پوستی، نقره اندود می‌شوند. یک سطح ناهموار مسیر جریان را گسترش می‌دهد و جریان را در پیک ها متمرکز می‌کند و در نتیجه تلفات اهمی را افزایش می‌دهد.ژاکت عایق را می‌توان از بسیاری از مواد ساخت. یک انتخاب رایج PVC است، اما برخی از کاربردها ممکن است به مواد مقاوم در برابر آتش نیاز داشته باشند. کاربردهای خارج از منزل ممکن است به مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، اکسیداسیون، آسیب جوندگان یا دفن مستقیم نیاز داشته باشد. کابل‌های کواکسیال سیل‌دار از ژل مسدودکننده آب برای محافظت از کابل در برابر نفوذ آب از طریق بریدگی‌های جزئی در ژاکت استفاده می‌کنند. برای اتصالات شاسی داخلی، ژاکت عایق ممکن است حذف شود.

انتشار سیگنال توسط کابل کواکسیال Coaxial cable

خطوط انتقال دو سرب این ویژگی را دارند که موج الکترومغناطیسی منتشر شده در خط به فضای اطراف سیم های موازی گسترش می‌یابد. این خطوط دارای تلفات کم، اما دارای ویژگی های نامطلوب هستند. آنها را نمی‌توان بدون تغییر امپدانس مشخصه آنها خم کرد، محکم پیچ خورد یا به شکل دیگری شکل داد و باعث انعکاس سیگنال به سمت منبع شود. همچنین نمی‌توان آنها را دفن کرد یا در امتداد هر چیزی رسانا یا به آن متصل کرد، زیرا میدان‌های گسترده جریان‌هایی را در هادی‌های مجاور ایجاد می‌کنند که باعث تشعشعات ناخواسته و جداسازی خط می‌شود. عایق های ایستاده برای دور نگه داشتن آنها از سطوح فلزی موازی استفاده می‌شود. خطوط کواکسیال تا حد زیادی این مشکل را با محدود کردن تقریباً تمام موج الکترومغناطیسی به ناحیه داخل کابل حل می‌کنند. بنابراین خطوط کواکسیال را می‌توان بدون اثرات منفی خم کرد و به طور متوسط ​​پیچ خورد، و می‌توان آنها را به تکیه گاه های رسانا بدون القای جریان های ناخواسته در آنها بست، تا زمانی که تمهیداتی برای اطمینان از جریان های فشار کشش سیگنال دیفرانسیل در کابل ایجاد شود.در کاربردهای فرکانس رادیویی تا چند گیگاهرتز، موج عمدتاً در حالت مغناطیسی الکتریکی عرضی (TEM) منتشر می‌شود، به این معنی که میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی هر دو بر جهت انتشار عمود هستند. با این حال، بالاتر از فرکانس قطع معین، حالت های الکتریکی عرضی (TE) یا مغناطیسی عرضی (TM) نیز می‌توانند منتشر شوند، همانطور که در یک موجبر توخالی انجام می‌شود. معمولاً ارسال سیگنال‌های بالاتر از فرکانس قطع نامطلوب است، زیرا ممکن است باعث شود حالت‌های متعدد با سرعت‌های فاز متفاوت منتشر شوند و با یکدیگر تداخل داشته باشند. قطر بیرونی تقریباً با فرکانس قطع نسبت معکوس دارد. یک حالت موج سطحی در حال انتشار که فقط هادی مرکزی را شامل می‌شود نیز وجود دارد، اما به طور موثر در کابل کواکسیال هندسه معمولی و امپدانس معمولی سرکوب می‌شود. خطوط میدان الکتریکی برای این حالت TM دارای یک جزء طولی هستند و به طول خط نیم طول موج یا بیشتر نیاز دارند.

کابل کواکسیال ممکن است به عنوان یک نوع موجبر در نظر گرفته شود. قدرت از طریق میدان الکتریکی شعاعی و میدان مغناطیسی محیطی در حالت TEM منتقل می‌شود. این حالت غالب از فرکانس صفر (DC) تا حد بالایی است که توسط ابعاد الکتریکی کابل تعیین می‌شود.

اتصال دهنده ها کابل کواکسیال Coaxial cable

کانکتورهای کواکسیال برای حفظ فرم کواکسیال در سراسر اتصال طراحی شده اند و امپدانس مشابهی با کابل متصل دارند. اتصال دهنده ها معمولاً با فلزات با رسانایی بالا مانند نقره یا طلای مقاوم در برابر کدر شدن اندود می‌شوند. به دلیل اثر پوستی، سیگنال RF فقط توسط آبکاری در فرکانس های بالاتر منتقل می‌شود و به بدنه اتصال نفوذ نمی‌کند. نقره با این حال به سرعت کدر می‌شود و سولفید نقره ای که تولید می‌شود رسانایی ضعیفی دارد و عملکرد اتصال دهنده را کاهش می‌دهد و نقره را به یک انتخاب ضعیف برای این کاربرد تبدیل می‌کند.

کابل کواکسیال مورد استفاده در دوربین‌های مداربسته

کابل کواکسیال آرجی 59 : این یک انتخاب رایج برای نصب دوربین مداربستهاست. کابل آرجی 59 دارای حداکثر وضوح 1080 پی  برای دید زیر 30 متر است. در انتخاب آرجی59/U، به رسانای مرکزی با ابعاد ۱۸ AWG توجه داشته باشید.

کابل کواکسیال آرجی 6: آرجی 6  پهنای باند بیشتری و اتلاف سیگنال کمتر را نسبت به آرجی59 فراهم می‌کند، که این امکان را به شما می‌دهد تا کیفیت ویدئوی بهتری را در کابل‌های طولانی‌تر ارائه دهید. این کابل تا رزولوشن 4کی  را برای دوربین‌هایی با دید زیر 90 متر پشتیبانی می‌کند. استفاده از آرجی6 با رسانای مرکزی 18 AWG توصیه می‌شود. به این نکته توجه داشته باشید که کابل‌های کواکسیال دارای کیفیت‌های متفاوتی هستند، از این رو حتماً در خرید کابل کواکسیالدقت بالایی داشته باشید.

کابل کواکسیال سیامی/دوگانه : این کابل شامل دو کابل آرجی59 یا آرجی6 است که به هم متصل شده‌اند و نصب چند دوربین را آسان‌تر می‌کند. اطمینان حاصل کنید که امپدانس هر دو کابل با یکدیگر مطابقت دارد.

کابل هم‌محور مورد استفاده در تلویزیون ایران

بیشتر کابل‌های تلویزیون75 اُهم هستند. نوع کابل آرجی-59 در ایران  رایج هست و میزان میرایی 9.708 (واحد=دسی‌بل بر 100 فوت، در فرکانس حدود 750 مگاهرتز ) دارد؛ ولی کابل مورد استفادهٔ روز، کابل آرجی-6 است که میرایی 5.65 داشته و برای فاصله‌های زیاد از آرجی-11 استفاده می‌کنند که میرایی 3.65 را دارد. کانکتور مورد استفادهٔ رایج در ایران، کابل بِلینگ-لی یا IEC 61169-2 فیش کواکسیال فرکانس-رادیویی از نوع 9.52 نام دارد (و معمولاً پیچ‌دار (رزوه) نیست)، این کانکتور قدیمی بوده و کانکتور رایج جدید کانکتور اِف (F connector) نام دارد که معمولاً پیچ‌دار است (و نباید آن را با کانکتور وای-فای  اشتباه گرفت) و تا فرکانس یک گیگاهرتز خوب کار می‌کند و قیمت کمی هم دارد.

استانداردها کابل کواکسیال Coaxial cable

اکثر کابل های کواکسیال دارای امپدانس مشخصه 50، 52، 75 یا 93 Ω هستند. صنعت RF از نام‌های استاندارد برای کابل‌های کواکسیال استفاده می‌کند. به لطف تلویزیون، RG-6 رایج ترین کابل کواکسیال مورد استفاده برای مصارف خانگی است و اکثر اتصالات خارج از اروپا توسط کانکتورهای F انجام می‌شود.

یک سری از انواع استاندارد کابل کواکسیال برای مصارف نظامی به شکل "RG-#" یا "RG-#/U" مشخص شد. آنها مربوط به جنگ جهانی دوم هستند و در فهرست MIL-HDBK-216 منتشر شده در سال 1962 ذکر شده اند. این نام گذاری ها اکنون منسوخ شده اند. نام RG مخفف Radio Guide است. نام U مخفف Universal است. استاندارد نظامی فعلی MIL-SPEC MIL-C-17 است. شماره‌های MIL-C-17، مانند "M17/75-RG214" برای کابل‌های نظامی و شماره‌های کاتالوگ سازنده برای کاربردهای غیرنظامی ارائه شده‌اند. با این حال، نام‌گذاری‌های سری RG برای نسل‌ها بسیار رایج بود که هنوز هم استفاده می‌شوند، اگرچه کاربران مهم باید بدانند که از آنجایی که کتاب راهنما حذف شده است، هیچ استانداردی برای تضمین ویژگی‌های الکتریکی و فیزیکی کابلی که با عنوان "RG-# توصیف شده است" وجود ندارد. نوع". نشانگرهای RG بیشتر برای شناسایی کانکتورهای سازگار که متناسب با ابعاد هادی داخلی، دی الکتریک و ژاکت کابل‌های سری RG قدیمی هستند، استفاده می‌شوند.

کابل کواکسیال مورد استفاده در شبکه‌های کامپیوتری

یکی دیگر از کاربردهای کابل کواکسیال استفاده از آن‌ها در توپولوژِی‌های شبکه است. این نوع کابل در توپولوژی bus که دستگاه‌های داخل شبکه را به صورت خطی به هم متصل می‌کند کاربرد فراوان داشت، اما با گذشت زمان و منسوخ شدن توپولوژی bus دیگر از کابل کواکسیال استفادهٔ فراوانی در شبکه های کامپیوتری  نمی‌شود.

انواع  کابل کواکسیال Coaxial cable

• Hard line

انواع بزرگتر هاردلاین ممکن است یک هادی مرکزی داشته باشند که از لوله مسی صلب یا موجدار ساخته شده است. دی الکتریک در خط سخت ممکن است از فوم پلی اتیلن، هوا یا گاز تحت فشار مانند نیتروژن یا هوای خشک شده (هوای خشک) تشکیل شده باشد. در خطوط شارژ گاز از پلاستیک های سخت مانند نایلون به عنوان فاصله دهنده برای جداسازی هادی های داخلی و خارجی استفاده می‌شود. افزودن این گازها به فضای دی الکتریک، آلودگی رطوبتی را کاهش می‌دهد، یک ثابت دی الکتریک پایدار ایجاد می‌کند و خطر ایجاد قوس داخلی را کاهش می‌دهد. خطوط سخت پر از گاز معمولاً در فرستنده‌های پرقدرت RF مانند پخش تلویزیونی یا رادیویی، فرستنده‌های نظامی و برنامه‌های رادیویی آماتور با قدرت بالا استفاده می‌شوند، اما ممکن است در برخی از برنامه‌های مهم کم مصرف مانند آنهایی که در باندهای مایکروویو قرار دارند نیز استفاده شوند. با این حال، در ناحیه مایکروویو، موجبر بیشتر از خط سخت برای کاربردهای فرستنده به آنتن یا آنتن به گیرنده استفاده می‌شود.

سپرهای مختلف مورد استفاده در خط سخت نیز متفاوت است. برخی از اشکال از لوله یا لوله سفت و سخت استفاده می‌کنند، در حالی که برخی دیگر ممکن است از لوله راه راه استفاده کنند که خم شدن را آسان تر می‌کند و همچنین در هنگام خم شدن کابل برای انطباق، پیچ خوردگی را کاهش می‌دهد. انواع کوچکتر خط سخت ممکن است به صورت داخلی در برخی از کاربردهای فرکانس بالا، به ویژه در تجهیزات در محدوده مایکروویو، برای کاهش تداخل بین مراحل دستگاه استفاده شود.

• Radiating

کابل تابشی یا نشتی شکل دیگری از کابل کواکسیال است که به روشی مشابه با خط سخت ساخته می‌شود، اما با شکاف های تنظیم شده بر روی محافظ ساخته شده است. این اسلات‌ها با طول موج RF خاص تنظیم می‌شوند یا روی یک باند فرکانس رادیویی خاص تنظیم می‌شوند. این نوع کابل برای ایجاد یک اثر نشتی "مطلوب" دو جهته تنظیم شده بین فرستنده و گیرنده است. اغلب در چاه آسانسور، کشتی‌های نیروی دریایی ایالات متحده، تونل‌های حمل‌ونقل زیرزمینی و در مناطق دیگری که امکان آنتن دهی وجود ندارد استفاده می‌شود. یکی از نمونه‌های این نوع کابل، Radiax (CommScope) است.

• RG-6

RG-6 در چهار نوع مختلف برای کاربردهای مختلف طراحی شده است. علاوه بر این، هسته ممکن است فولاد روکش مس (CCS) یا مس جامد لخت (BC) باشد. RG-6 "ساده" یا "خانه" برای سیم کشی خانه های داخلی یا خارجی طراحی شده است. کابل "Flooded" با ژل مسدود کننده آب برای استفاده در مجرای زیرزمینی یا دفن مستقیم تزریق می‌شود. "پیام رسان" ممکن است حاوی مقداری عایق رطوبتی باشد، اما با افزودن یک سیم پیام رسان فولادی در طول آن برای حمل تنش ناشی از سقوط هوایی از یک تیر برق متمایز می‌شود. کابل کشی "Plenum" گران است و با یک ژاکت بیرونی مبتنی بر تفلون ارائه می‌شود که برای استفاده در کانال های تهویه برای رعایت قوانین آتش نشانی طراحی شده است. از آنجایی که پلاستیک های مورد استفاده به عنوان پوشش بیرونی و عایق داخلی در بسیاری از کابل کشی های "ساده" یا "خانه" استفاده می‌شود، هنگام سوختن گاز سمی تولید می‌کند.

• Triaxial cable

کابل سه محوره یا تریاکس کابل کواکسیال با لایه سوم محافظ، عایق و روکش است. سپر بیرونی که به زمین متصل می‌شود، سپر داخلی را از تداخل الکترومغناطیسی ناشی از منابع خارجی محافظت می‌کند.

• Semi-rigid

کابل نیمه صلب یک فرم کواکسیال با استفاده از غلاف بیرونی مسی جامد است. این نوع کواکس در مقایسه با کابل‌های با هادی بیرونی بافته شده، به ویژه در فرکانس‌های بالاتر، غربالگری برتری را ارائه می‌دهد. عیب اصلی آن این است که کابل، همانطور که از نامش پیداست، انعطاف پذیری زیادی ندارد و پس از شکل دهی اولیه، در نظر گرفته نشده است که خم شود.

کابل انطباق پذیر یک جایگزین قابل اصلاح انعطاف پذیر برای کابل کواکسیال نیمه صلب است که در مواردی که انعطاف پذیری لازم است استفاده می‌شود. کابل منطبق را می‌توان بدون نیاز به ابزار تخصصی مانند کابل کواکسیال استاندارد با دست جدا کرد و شکل داد.

• Rigid line

خط صلب یک خط کواکسیال است که توسط دو لوله مسی تشکیل شده است که در هر متر دیگر با استفاده از تکیه گاه های PTFE به صورت متحدالمرکز نگهداری می‌شوند. خطوط صلب را نمی‌توان خم کرد، بنابراین اغلب به آرنج نیاز دارند. اتصال با خط سفت و سخت با یک گلوله داخلی / پشتیبانی داخلی و یک فلنج یا کیت اتصال انجام می‌شود. به طور معمول، خطوط صلب با استفاده از اتصال دهنده های استاندارد EIA RF متصل می‌شوند که اندازه گلوله و فلنج با قطر خط استاندارد مطابقت دارد. برای هر قطر خارجی، می‌توان لوله های داخلی 75 یا 50 اهم را بدست آورد. خط صلب معمولاً در داخل خانه برای اتصال بین فرستنده‌های پرقدرت و سایر اجزای RF استفاده می‌شود، اما خط سخت‌تر با فلنج‌های مقاوم در برابر آب و هوا در فضای باز روی دکل‌های آنتن و غیره استفاده می‌شود. به منظور صرفه‌جویی در وزن و هزینه‌ها، روی دکل‌ها و سازه‌های مشابه خط بیرونی اغلب آلومینیومی است و برای جلوگیری از خوردگی باید مراقبت های ویژه ای انجام شود. با یک کانکتور فلنج نیز می‌توان از خط سخت به خط سخت رفت. بسیاری از آنتن‌های پخش و تقسیم‌کننده‌های آنتن حتی هنگام اتصال به کابل‌های کواکسیال انعطاف‌پذیر و خط سخت از رابط خط صلب فلنجی استفاده می‌کنند.

• کابل RG6 :

این کابل با امپدانس 75 اهم، مخصوص تلویزیون و ماهواره است.

• کابل RG8

این کابل با امپدانس 50 اهم، برای استفاده در محیط‌های باز به کار می‌آیند.

• کابل RG11

این کابل از بهترین گزینه‌ها برای انتقال تصاویر در مسافت‌های طولانی است و به طور ویژه برای دریافت تصاویر HD به کار می‌آید.

• کابل RG58

این کابل با امپدانس50 تا 52 اهم، برای انتقال سیگنال‌های ضعیف عالی است. مخصوصا برای ارتباطات رادیویی از این نوع کابل بسیار استفاده می‌شود.

• کابل RG59

از این کابل در دوربین‌های مداربسته استفاده می‌شود.

• کابل RG60

برای تلویزیون‌های با کیفیت بسیار بالا از این کابل استفاده می‌شود.

• کابل RG142

این کابل امپدانسی در حدود 50 اهم دارد و مغزی آن هم مفتولی است.

• کابل RG178

این کابل برای تلویزیون، کامپیوتر و دستگاه‌های الکترونیکی کاربرد دارد. امپدانس آن 50 اهم و 1.80 میلی‌متر ضخامت مغزی آن است.

• کابل RG179

این کابل امپدانس 75 اهم دارد و با قطری در حدود 2.5 میلی‌متر، برای استفاده در گیرنده‌های ارتباطی کاربردی است.

• کابل RG213

این کابل در سیستم‌های مخابراتی تا فرکانس 1 گیگاهرتز کاربرد فراوانی دارد و امپدانس آن 50 اهم است.

تداخل و عیب یابی کابل کواکسیال Coaxial cable

عایق کابل کواکسیال ممکن است تخریب شود و نیاز به تعویض کابل داشته باشد، به خصوص اگر به طور مداوم در معرض عناصر قرار گرفته باشد. سپر معمولاً به زمین متصل است و اگر حتی یک رشته از بافته یا رشته فویل به هادی مرکزی برخورد کند، سیگنال کوتاه می‌شود و باعث از دست دادن قابل توجه یا کلی سیگنال می‌شود. این اغلب در اتصالات انتهایی و اتصالات نادرست نصب شده رخ می‌دهد. همچنین، کانکتور یا اتصال باید به درستی به محافظ متصل شود، زیرا این مسیر را برای سیگنال تداخل به زمین فراهم می‌کند.

علیرغم محافظ بودن، تداخل ممکن است در خطوط کابل کواکسیال رخ دهد. حساسیت به تداخل ارتباط کمی با نام‌گذاری‌های نوع کابل گسترده (مانند RG-59، RG-6) دارد، اما به شدت با ترکیب و پیکربندی محافظ کابل مرتبط است. برای تلویزیون کابلی، با فرکانس‌هایی که تا محدوده UHF گسترش می‌یابند، معمولاً یک محافظ فویل ارائه می‌شود و پوشش کامل و همچنین اثربخشی بالایی در برابر تداخل فرکانس بالا ارائه می‌کند. محافظ فویل معمولاً با یک محافظ مسی یا آلومینیومی قلع کاری شده همراه با پوشش بین 60 تا 95 درصد است. قیطان برای محافظت از اثربخشی مهم است زیرا (1) موثرتر از فویل در جلوگیری از تداخل فرکانس پایین است، (2) رسانایی بالاتری نسبت به فویل به زمین ارائه می‌دهد و (3) اتصال یک اتصال دهنده را آسان تر و قابل اطمینان تر می‌کند. کابل "کواد شیلد" با استفاده از دو محافظ بافته آلومینیومی با پوشش کم و دو لایه فویل، اغلب در موقعیت‌هایی که با تداخل مشکل‌ساز همراه است استفاده می‌شود، اما نسبت به یک لایه فویل و سپر بافته‌شده مسی با پوشش بالا مانند روی کابل ویدیوی دقیق با کیفیت پخش یافت می‌شود.

در ایالات متحده و برخی کشورهای دیگر، سیستم های توزیع تلویزیون کابلی از شبکه های گسترده ای از کابل کواکسیال در فضای باز، اغلب با تقویت کننده های توزیع درون خطی استفاده می‌کنند. نشت سیگنال ها به داخل و خارج از سیستم های تلویزیون کابلی می‌تواند باعث ایجاد تداخل برای مشترکین کابلی و خدمات رادیویی خارج از هوا با استفاده از فرکانس های مشابه با سیستم کابلی شود.

مزایای کابل کواکسیال Coaxial cable

مهم‌ترین کاربرد یا مزیت بهره‌گیری از این نوع کابل جلوگیری از تداخلات سیگنالی و در نتیجه انتقال ایمن اطلاعات است. سایر مزیت‌های آن نیز عبارت‌اند از:

• قابلیت نصب و کابل‌کشی راحت و آسان
• مقاومت بسیار عالی در برابر EMI
• قیمت مقرون به صرفه و دسترسی راحت عموم
• کیفیت خوب و دوام بالا
• قابلیت گسترش آسان
• قابلیت استفاده در سیستم‌های آنالوگ و دیجیتال
• ارائه پهنای باند حدودی 300 مگاهرتز

معایب کابل کواکسیال Coaxial cable

از جمله معایب کابل کواکسیال می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حجیم بودن کابل و اشغال بیشتر فضا
• کیفیت نسبتاً پایین روکش بیرونی کابل
• نیاز به اتصالات خاص جهت انشعاب کابل
• خراب شدن یک کابل، مساوی با از بین رفتن کل شبکه

افت سیگنال در کابل کواکسیال Coaxial cable چیست؟

افت سیگنال در کابل‌های کواکسیال بسیار اتفاق می‌افتد و منشاء دریافت تصاویر بی‌کیفیت است. افت سیگنال در واقع به معنای کاهش یافتن قدرت سیگنال در هنگام عبور از کابل است. اساسا به خاطر کاهش احتمال افت سیگنال است که کابل کواکسیال را ضخیم می‌سازند، چون هرچه ضخامت این کابل بیشتر باشد، افت سیگنال هم کم‌تر می‌شود. در این صورت می‌توان از این کابل‌ها برای مسافت‌های طولانی نیز استفاده کرد. اما اگر افت سیگنال قابل توجه باشد باید از یک آمپلی‌فایر برای تقویت سیگنال استفاده نمود.

منظور از کابل کواکسیال Coaxial cable ترکیبی، چیست؟

کابل کواکسیال ترکیبی، توانایی انتقال جریان الکتریسته و انتقال اطلاعات را دارد. این کابل بدون اینکه کیفیت انتقال سیگنال را کاهش دهد؛ می‌تواند هر دو وظیفه را انجام دهد. قیمت کابل ترکیبی کواکسیال ارزان است. بنابراین در مکان‌هایی که نیاز به هر دو نوع انتقال است؛ استفاده از آن کاملا مقرون‌به‌صرفه خواهد بود.

کابل کواکسیال Coaxial cable چگونه کار می‌کند؟

کابل کواکسیال از چهار جزء اصلی تشکیل شده است: هادی مرکزی، لایه عایق، محافظ و روکش بیرونی. هادی مرکزی معمولاً از مس ساخته شده و سیگنال را حمل می‌کند. لایه عایق از مواد دی‌الکتریک مانند فوم یا پلاستیک ساخته شده و رسانای مرکزی را احاطه کرده است. محافظ از مس یا آلومینیوم بافته شده، ساخته شده و لایه عایق را احاطه کرده است. روکش بیرونی از مواد مقاوم همانند PVC ساخته شده است و از کابل در برابر آسیب محافظت می‌کند.

هنگامی که یک سیگنال از طریق یک کابل کواکسیال منتقل می‌شود، در امتداد هادی مرکزی حرکت می‌کند. لایه عایق از نشت سیگنال و تداخل با سیگنال های دیگر جلوگیری می‌کند. این محافظ با جلوگیری از ورود سیگنال‌های خارجی به کابل، به کاهش تداخل بیشتر کمک می‌کند. روکش بیرونی کابل را از آسیب فیزیکی و عوامل محیطی مانند رطوبت و گرما محافظت می‌کند.

تاریخچه کواکسیال Coaxial cable

• 1858 - کابل کواکسیال در اولین (1858) کابل ترانس آتلانتیک استفاده شد.
• 1880 - ثبت اختراع کابل کواکسیال در انگلستان توسط Oliver Heaviside، ثبت اختراع شماره. 1,407.
• 1884 - ثبت اختراع کابل کواکسیال زیمنس و هالسکه در آلمان (اختراع شماره 28978، 27 مارس 1884).
• 1894 - نیکولا تسلا (پتنت ایالات متحده 514,167)
• 1929 - اولین کابل کواکسیال مدرن توسط لوید اسپنشید و هرمان افل از آزمایشگاه‌های تلفن بل AT&T به ثبت رسید.
• 1936 - اولین ارسال مدار بسته تصاویر تلویزیونی روی کابل کواکسیال، از بازی های المپیک تابستانی 1936 در برلین به لایپزیگ.
• 1936 - کابل کواکسیال زیر آب بین خلیج آپولو، نزدیک ملبورن، استرالیا، و استانلی، تاسمانی نصب شد. کابل 300 کیلومتری (190 مایل) می‌تواند یک کانال پخش 8.5 کیلوهرتز و هفت کانال تلفن را حمل کند.
• 1936 - AT&T کابل آزمایشی تلفن و تلویزیون کواکسیال را بین نیویورک و فیلادلفیا با ایستگاه های تقویت کننده خودکار هر ده مایل (16 کیلومتر) نصب کرد. در ماه دسامبر تکمیل شد و می‌تواند 240 تماس تلفنی را به طور همزمان مخابره کند.
• 1936 - کابل کواکسیال توسط اداره پست عمومی (اکنون BT) بین لندن و بیرمنگام گذاشته شد و 40 کانال تلفن را فراهم کرد.
• 1941 - اولین استفاده تجاری در ایالات متحده توسط AT&T، بین مینیاپولیس، مینه سوتا و استیونز پوینت، ویسکانسین. سیستم L1 با ظرفیت یک کانال تلویزیونی یا 480 مدار تلفن.
• 1949 - در 11 ژانویه، هشت ایستگاه در ساحل شرقی ایالات متحده و هفت ایستگاه غرب میانه از طریق یک کابل کواکسیال مسافت طولانی به هم متصل شدند.
• 1956 - اولین کابل کواکسیال تلفن فراآتلانتیک، TAT-1 گذاشته شد
• 1962 - 960 کیلومتر (600 مایل) کابل هم محوری سیدنی-ملبورن راه اندازی شد که دارای 3 در 1260 اتصال تلفنی همزمان و یا انتقال تلویزیون بین شهری به طور همزمان بود.