کابل کواکسیال (coaxial cable) چیست؟

کابل کواکسیال (coaxial cable) یک نوع کابل مسی است که دارای پوشش فلزی است و مؤلفه‌های دیگری نیز دارد که برای مسدود کردند مداخلات سیگنال‌ها طراحی شده‌اند.

کابل کواکسیال ابتداتوسط شرکت‌های تلویزیون کابلی برای متصل کردن تجهیزات آنتن ماهواره‌ای به خانه و کسب و کار مشتریان استفاده می‌شد.

از این کابل در شرکت‌های تلفن نیز برای ایجاد ارتباط بین دفاتر مرکزی با پُست تلفن نزدیک مشتریان استفاده می‌شد. برخی خانه‌ها و ادارات نیز از کابل کواکسیال استفاده می‌کنند ولی استفاده گسترده آن به عنوان رابط اتصال اترنت در شرکت‌ها و مراکز داده با استفاده از کابل‌کشی زوج به هم تنیده جایگزین شد.

کابل کواکسیال، یک مسیر فیزیکی برای عبور سیگنال‌ها دارد که، پس از یک لایه عایق، با یک کانال فیزیکی متمرکز دیگر احاطه شده است و هر دوی آن‌ها در یک محور در جریان هستند. کانال بیرونی آن به عنوان زمینه عمل می‌کند. بسیاری از این کابل‌ها یا زوج سیم‌های کواکسیال را می‌توان در یک غلاف بیرونی منفرد جای داد و، با تکرار کننده‌ها، اطلاعات را به یک فاصله زیاد منتقل می‌کند.

کابل کواکسیال در سال ۱۸۸۰ توسط یک مهندس و ریاضیدان انگلیسی به نام اولیور هویساید اختراع شد. بسته به تکنولوژی حامل که استفاده می‌شود و عوامل دیگر، سیم مسی زوج سیم و فیبر نوری به عنوان جایگزین کابل کواکسیال استفاده می‌شوند.

کابل کواکسیال چطور کار می‌کند

کابل کواکسیال دارای لایه متمرکزی از کنداکتورهای الکتریکی و مواد عایق است. این ساختار اطمینان حاصل می‌کند که سیگنال‌ها درون کابل محدود شده‌اند و از بروز نویز الکتریکی ناشی از نداخل بین سیگنال‌ها جلوگیری می‌کند.

لایه کنداکتور مرکزی، یک سیم هادی نازک است که از مس یک تکه یا تابیده شده تشکیل می‌شود.

یک لایه دی الکتریک که از مواد عایق با ویژگی‌های الکتریکی تعریف شده تشکیل شده است و دور سیم را پوشانده است. سپس یک لایه محافظ دور این لایه عایق را می‌پوشاند که دارای یک فویل فلزی یا شبکه مسی به هم تابیده است.

تمام این تشکیلات در یک غلاف عایف قرار خواهد گرفت. لایه محافظ فلزی خارجی این کابل مسی معمولا در کانکتورهای هر دو سر قرار دارد تا از سیگنال‌ها محافت کند و به عنوان مکانی برای جداسازی سیگنال‌های مداخلاتی.

طراحی

کلید طراحی کابل کواکسیال عبارت است از کنترل شدید ابعاد کابل و مواد آن. همچنین، اطمینان حاصل می‌کنند که ویژگی مقاومت کابل‌ها به عدد ثابتی می‌رسد. سیگنال‌های با فرکانس بالا تا حدودی به بازتاب ناهماهنگی‌های مقاومتی ناشی از خطاها می‌پردازند.این مقاومت به بسامد سیگنال حساس است.

اگر بیش از ۱ گیگاهرتز باشد، سازندگان کابل باید از یک دی الکتریک استفاده کنند که سیگنال‌ها را بیش از حد تضعیف نکند، یا این مقاومت را به گونه‌ای تغییر ندهد که بازتاب سیگنال ایجاد شود.

ویژگی‌های الکتریکی کواکس به کاربری آن وابسته است و برای عملکرد خوب آن ضروری است. دو ویژگی مقاومتی استاندارد عبارتند از ۵۰ اُهم، که در محیط‌های قدرت متوسط استفاده می‌شود، و ۷۵ اُهم، که برای اتصال به آنتن و نصب موارد مسکونی مرسوم است.

انواع کابل کواکسیال

کابل کواکسیال هارد لاین بر تیوب مس دایره‌ای و ترکیب فلزها، مانند آلومینیوم یا مس، به عنوان یک حفاظ متکی است. این کابل‌ها عموما برای ارتباط ارسال کننده به آنتن استفاده می‌شود. کابل Triaxial دارای یک لایه محافظ سوم است که برای پشتیبانی از سیگنال‌های ارسال شده در کابل ایجاد شده است.کابل کواکسیال ریجید لاین (rigid line) از دو تیوب مسی تشکیل شده است که به عنوان لوله‌های غیرقابل انعطاف (خم) عمل مي‌کند.

این خطوط برای کاربری‌های داخلی بین انتقال دهنده‌های فرکانس رادیویی (RF) پر قدرت طراحی شده است. کابل‌های تشعشعی (Radiating cable) بسیاری از مؤلفه‌های کابل هارد لاین را دارد ولی اسلات‌های تنظیم شده‌ای را در لایه محافظ خود دارد که با طول موج RF سازگار می‌شود. از این کابل‌های تشعشعی در آسانسورها، تجهیزات نظامی و تونل‌های زیرزمینی استفاده می‌شود.

کاربردهای کابل کواکسیال (coaxial cable)

در خانه و ادارات کوچک، از کابل‌های کوتاه کواکسیال برای تلویزیون کابلی، تجهیزات ویدیوی خانگی، تجهیزات رادیوی آماتور و دستگاه‌های اندازه‌گیری استفاده می‌شود. از نظر تاریخی، کابل‌های کواکسال به عنوان شکل اولیه اترنت نیز مورد استفاده قرار می‌گرفتند، که از سرعت‌های تا Mbps ۱۰ پشتیبانی می‌کند، ولی کواکس با کابل کشی زوج سیم به هم تابیده جایگزین شد.

با این حال، برای کابل کشی اینترنت باند گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. کابل‌های کواکسیال در اتومبیل، هواپیما، تجهیزات نضامی و پزشکی، و همچنین برای اتصال دیش‌های ماهواره‌ای، آنتن رادیو و تلویزیون به رسیورهای مربوط به خودشان نیز استفاده می‌شود.

استانداردهای کابل کواکسیال

در اکثر مشخصات کواکسیال، مقاومت ۵۰، ۵۲، ۷۵ یا ۹۳ اُهم وجود دارد. به خاطر کاربری گسترده آن در صنعت تلویزیون کابلی، کابل‌های RG-6 با محافظ‌های دو یا چهارگانه و مقاومت ۷۵ اُهم به یک استاندارد رایج برای بسیاری از صنایع تبدیل شده است. تقریبا ۵۰ استاندارد برای کابل کواکسیال وجود دارد که غالبا برای موارد کاربری خاص در رادیو آماتور یا تلویزیون کابلی طراحی شده بود.

یکی دیگر از این نمونه‌ها عبارت است از RG-59/U که برای انتقال سیگنال پهن باند از سامانه‌های دوربین مدار بسته (CCTV) استفاده می‌شود یا RG-214/U که برای انتقال سیگنال بسامد بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کانکتورهای کواکس از کانکتورهای ساده تک در سامانه‌های تلویزیون کابلی تا ترکیبات پیچیده‌ای از لینک‌های کواکس نازک چند گانه، ادغام شده با توان و دیگر ارتباط‌های سیگنال گسترده است.

این موارد عموما در الکترونیک نظامی و الکترونیک هواپیما یافت می‌شوند.سختی مکانیکی ممکن است شدیدا متغیر باشد، این مورد به ساختار داخلی و کاربری مورد نظر کابل کواکسیال بستگی دارد. به عنوان مثال، کابل‌های قدرت بالا غالبا با عایق ضخیم ساخته می‌شوند و بسیار سخت هستند.

برخی کابل‌ها تعمدا با سیم‌های مرکز ضخیم ساخته می‌شوند که به مقاومت اثر پوستی منتج می‌شود.

این مورد از انتقال سیگنال‌های با بسامد بالا در سطح کنداکتور منتج شده است نه درون آن. اگر کنداکتور مرکزی بزرگتر باشد، به یک کابل سخت منتج می‌شود که هدر رفت آن به ازای متر کم است.

مشکلات مداخله‌ای

کابل‌های کواکسیال می‌توانند تحت انواع مختلفی از مداخلات قرار بگیرند. نشت سیگنال زمانی رخ مي‌دهد که میدان الکترومغناطیسی از طریق این لایه محافظ در خارج از کابل عبور کند. در دیگر موارد، سیگنال خارجی می‌تواند از طریق عایق نشت کند. فیدهای خط مستقیم به برج‌های پخش رادیوی تجاری دارای حداقل نشت و مداخله هستند زیرا این کابل‌ها دارای لایه‌های محافظ هموار و رسانا است که خلأهای کمی در آن وجود دارد.

این مداخله چشمگیرترین مداخله در راکتورهای هسته‌ای است که در آن‌ها به محافظ ویژه‌ای نیاز است.

منبع :

نخبگان طراح