כבלים קואקסיאליים – כבל קואקסיאלי מה זה?

כבלים קואקסיאלים הוא סוג של כבל נחושת שנבנה במיוחד עם מגן מתכת ורכיבים אחרים שהונדס לחסימת הפרעות אותות. הוא משומש בעיקר בחברות טלוויזיה בכבלים לחיבור מתקני האנטנה הלוויינית שלהם לבתים ועסקים של לקוחות. הוא משומש לעתים גם על ידי חברות טלפון לחיבור משרדים מרכזיים לנקודות טלפון בקרבת לקוחות. בחלק מהבתים והמשרדים משתמשים גם בכבלים קואקסיאליים, אך השימוש הנרחב כשיטת חיבור Ethernet בארגונים ומרכזי נתונים הוחלף על ידי פריסת כבלים זוגיים מפותלים.

 

כבל קואקסיאלי קיבל את שמו מכיוון שהוא כולל ערוץ פיזי אחד שמקיף האות – אחרי שכבת בידוד – על ידי ערוץ פיזי קונצנטרית אחר, שניהם פועלים באותו הציר. הערוץ החיצוני משמש כאדמה. רבים מהכבלים או הזוגות של הצינורות הקואקסיים יכולים להיות מונחים במעטפת חיצונית אחת, ויכולים בעזרת רפיטרים, לשאת מידע למרחק רב.

 

הכבל הקואקסיאלי הומצא בשנת 1880 על ידי המהנדס והמתמטיקאי האנגלי אוליבר הייוויסייד, שרשם פטנט על ההמצאה והעיצוב באותה שנה. AT&T הקימה את מערכת ההולכה החוצה יבשתית הקואקסיאלית שלה בשנת 1940. בהתאם לטכנולוגיית הספק המשומשת וגורמים אחרים, חוטי נחושת זוגיים מפותלים וסיבים אופטיים הם אלטרנטיבות לכבלים קואקסיאליים.

 

איך כבלים קואקסיאלים עובדים

לכבלים קואקסיאליים שכבות קונצנטריות של מוליכי חשמל וחומר בידוד. קונסטרוקציה זו מבטיחה כי האותות סגורים בתוך הכבל ומונעים מרעש חשמלי להפריע לאות.

 

שכבת המוליך המרכזי היא חוט מוליך דק, או נחושת מוצקה או קלועה. שכבה דיאלקטרית, המורכבת מחומר מבודד עם מאפיינים חשמליים מוגדרים היטב, מקיפה את החוט. שכבת מגן מקיפה את השכבה הדיאלקטרית בנייר כסף או רשת נחושת קלועה. כל המכלול עטוף בחומר מבודד. שכבת המגן המתכתית החיצונית של כבל הקואקסיאל מוארקת בדרך כלל במחברים בשני הקצוות כדי להגן על האותות וכמקום להתפוגגות של אותות מפריעים.

 

השיטה לעיצוב כבלים קואקסיאליים היא שליטה חזקה על מידות וחומרי הכבלים. יחד הם מבטיחים כי העכבה האופיינית של הכבל תופסת ערך קבוע. אותות בתדר גבוה משתקפים באופן חלקי בהתאמות עכבה, וגורמים לשגיאות.

 

עכבה אופיינית רגישה לתדר האות. מעל 1 ג’יגה הרץ, על יצרנית הכבלים להשתמש בדיאלקטרי שאינו מקטין את האות יותר מדי או משנה את מאפייני העכבה באופן שיוצר השתקפויות אות.

 

מאפיינים חשמליים של קואקס הם תלויים ביישום וחיוניים לביצועים טובים. שתי עכבות אופייניות סטנדרטיות הן 50 אוהם, המשומשות בסביבות כוח מתונות, ו 75 אוהם, הנפוצות לחיבורים לאנטנות ומתקני מגורים.

 

סוגי כבלים קואקסיאלים

ישנם סוגים רבים של כבלים קואקסיאליים, סוגים מסוימים כוללים:

 

• כבל קואקסיאלי קווי – שמסתמך על צינורות נחושת עגולים ושילוב של מתכות כמגן, כמו אלומיניום או נחושת. כבלים אלה משמשים בדרך כלל לחיבור משדר לאנטנה.
• כבל Triaxial- יש לו שכבת מיגון שלישית שהמקורקעת כדי להגן על האותות המועברים בכבל.
• כבל קואקסיאלי קווי קשיח- המורכב מזוג צינורות נחושת שמשמשים כצינורות בלתי מתקפלים. קווים אלו מיועדים לשימוש פנימי בין משדרי תדר רדיו בעלי עוצמה גבוהה (RF).
• כבל מקרין – שמחקה רכיבים רבים בכבל הקווי הקשיח, אך עם חריצים מכוונים במיגון שתואם לאורך גל ה- RF בו יפעל הכבל. הוא משמש בדרך כלל במעליות, ציוד צבאי ומנהרות תת-קרקעיות.

 

סוגי מחברים

ישנם סוגים רבים ושונים של מחברי כבלים קואקסיאליים המופרדים על ידי שני סגנונות – זכר ונקבה. סוגי המחברים כוללים:

 

BNC – Bayonet Neil-Concelman, מחבר זה משמש לטלוויזיה, אות וידאו ורדיו מתחת לתדר של 4 ג’יגה הרץ.

TNC- Threaded Neil-Concelman, מחבר זה הנו גרסת הברגה של מחבר BNC ומשומש בטלפונים סלולריים. מחברי TNC פועלים עד 12 ג’יגה הרץ.

SMA – SubMiniature version A, מחבר זה משמש למכשירי טלפון סלולרי, מערכות לאנטנות Wi-Fi, מערכות מיקרוגל ורדיו. מחברי SMA פועלים עד 18 גיגה הרץ.

SMB – Subminiature version B, מחבר זה עשוי לשמש חומרת טלקומוניקציה.

– QMA מחבר זה הוא גרסת נעילה מהירה של מחברי SMA המשמשים לחומרה תעשייתית ותקשורת.

RCA- Radio Corporation of America מיועד לתאגיד הרדיו של אמריקה, אלה הם מחברים המשמשים לאודיו ווידאו. אלה הכבלים הצהובים, הלבנים והאדומים המקובצים המשמשים לטלוויזיות ישנות יותר. מחברי RCA נקראים גם שקעי A/V.

מחברי F- נקראים גם F-types, אלה משמשים בטלוויזיות דיגיטליות וכבלים. מחברים אלו משתמשים בדרך כלל בכבלי RG6 או RG 59.

 

שימוש בכבלים קואקסיאליים

בבתים ובמשרדים הקטנים משתמשים בכבלים קואקסיאליים קצרים לטלוויזיה בכבלים, ציוד וידאו ביתי, ציוד רדיו חובבני ומכשירי מדידה. מבחינה היסטורית, כבלים קואקסיאליים שימשו גם כצורה מוקדמת של Ethernet, תומכים במהירויות של עד 10 מגהביט לשנייה, אך הוחלפו על ידי שימוש בכבלים זוגיים מפותלים. עם זאת, יש בהם שימוש נרחב לאינטרנט בכבלים בפס רחב. כבלים קואקסיאלים משמשים גם למכוניות, כלי טיס, ציוד צבאי ורפואי, כמו גם לחיבור צלחות לווין, רדיו וטלוויזיות לרסיברים שלהם.

 

תקנים

לרוב המפרטים הקואקסיאלים יש עכבה של 50, 52, 75 או 93 אוהם. בגלל שימוש נרחב בתעשיית הטלוויזיה בכבלים, כבלי RG-6 עם מגנים כפולים או מרובעים ועכבה של 75 אוהם הפכו לסטנדרט דה-פקטו עבור תעשיות רבות. כמעט 50 תקנים ברורים קיימים עבור כבלים קואקסיאליים, המיועדים לעתים קרובות למקרי שימוש ספציפיים ברדיו חובבני או בטלוויזיה בכבלים עם אובדן נמוך. דוגמאות נוספות כוללות RG-59 / U המשמש לנשיאת אות פס רחב ממערכות טלוויזיה במעגל סגור או RG-214 / U המשמש להעברת אות בתדר גבוה.

 

מחברים לקואקס נעים בין מחברים יחידים ופשוטים המשמשים במערכות טלוויזיה בכבלים וכלה בשילובים מורכבים של חיבורי קואקס דקים מרובים, יחד עם חיבור חשמל וחיבורי אותות אחרים, שוכנים בגופים מותאמים למחצה. אלה נמצאים בדרך כלל בתחום האלקטרוניקה הצבאית והאלקטרוניקה בתעופה.

 

קשיחות מכנית יכולה להשתנות מאוד, תלוי בבנייה הפנימית והשימוש המיועד בכבלים הקואקסיאלים. לדוגמה, כבלים בעלי עוצמה גבוהה מיוצרים לרוב עם בידוד עבה והם קשיחים מאוד.

 

חלק מהכבלים מיוצרים בכוונה עם חוטים מרכזיים עבים, וכתוצאה מכך הם חסינים לאפקט העור. זה נובע מאותות בתדרים גבוהים הנעים על פני המוליך ולא לאורך כל הדרך. אם המוליך המרכזי גדול יותר, הוא מביא לכבל נוקשה עם הפסד נמוך למטר.

 

בעיית הפרעות

כבלים קואקסיאליים יכולים לחוות מגוון של צורות שונות של הפרעות. דליפת אות מתרחשת כאשר השדה האלקטרומגנטי עובר דרך המגן בחלק החיצוני של הכבל. במקרים אחרים, אות חיצוני יכול לדלוף דרך הבידוד. שידורים ישירים למגדלי שידור רדיו מסחריים יש הכי פחות דליפות והפרעות מכיוון שלכבלים אלה יש מגנים חלקים ומוליכים עם מעט פערים בהם. הפרעה היא משמעותית ביותר בכורים גרעיניים, שם יש צורך במיגון מיוחד.

 

ההבדל בין RG59 ל- RG6

כבלי RG59 ו- RG6 משמשים בדרך כלל בטלוויזיית לוויין ומודמים. בהתקנות ישנות השתמשו בכבל RG59 לפני השתלבות כבל RG6. כבל RG59 דק יותר ב20 American Wire Gauge  (AWG) ובו יש מוליך מרכזי מנחושת. סביר יותר שכבל זה יימצא בבניינים ישנים יותר, והוא טוב יותר למערכות טלוויזיה במעגל סגור ומערכות וידאו אנלוגיות.

 

כבל RG6 הוא כבל גדול יותר ב18 AWG ויש לו גם מוליך מרכזי מנחושת. כבל RG6 משמש לחומרת רוחב פס גבוהה ותדר גבוה, שם אותות הלוויין והאינטרנט יכולות לפעול בתדירות גבוהה יותר בהשוואה לווידיאו האנלוגי המסורתי.

 

לאיזה כבל כל אחד זקוק לרוב יהיה תלוי בתדירות. מעל 50 מגה הרץ, רצוי להשתמש בכבל RG6.