Назначение любой радиотехнической линии передачи состоит в том, чтобы передать сигнал от источника к нагрузке с минимальными потерями и минимальными искажениями. И внутриблочный монтаж и провода и кабели, соединяющие различные радиоэлектронные устройства, например, передающую телевизионную камеру с видеомагнитофоном, все это – линии связи.

Устройство и принцип действия линий связи зависит от диапазона частот сигналов, которые планируется по ним передавать.

Сигналы в диапазоне частот от 1 Гц до 30 кГц – это сигналы звуковых частот, они обычно передаются по проводам.

Провод содержит одну или несколько скрученных проволок или изолированных жил, защищенных легкой неметаллической оболочкой или оплеткой из волокнистых материалов. Если оплетка должна выдерживать большие механические нагрузки и защищать провод от грызунов, ее делают из проволоки.

СОВЕТ
Для передачи сигналов звуковых частот используйте провода, а не коаксиальные кабели

Сигналы в диапазоне частот от 30 кГц до 300 ГГц – это сигналы радиочастот. Для передачи таких сигналов используют экранированные провода и коаксиальные кабели, а в диапазоне СВЧ, начиная с частоты 3 ГГц, используют волноводы.

Волноводы представляют собой проводящие трубки прямоугольного, круглого или эллиптического сечения, которые позволяют волне распространяться по длине трубы, отражаясь от ее стенок. Достоинствами волновода по сравнению с коаксиальным кабелем являются низкие потери мощности, низкий коэффициент стоячей волны и высокая рабочая частота, однако они дороги, громоздки, сложны для монтажа, и, несмотря на появление т.н. гибких волноводов, не рассчитаны на многократные изгибы и перегибы.

Коаксиальным кабелем (от лат. co – совместно и axis – ось) называют кабель связи из одной или нескольких (до 20 и более) коаксиальных пар, в которых оба проводника – внутренний и внешний, представляют собой соосные цилиндры, разделенные слоем изоляции (полиэтиленовой, воздушнополиэтиленовой, фторопластовой или другой).

Видеосигнал проходит через центральную жилу, в то время как экран используется для уравнивания нулевого потенциала концевых устройств – видеокамеры и видеомонитора, например. Экран также защищает центральную жилу от внешних электромагнитных помех (ЭМП). Для улучшения работы электрического экрана в хороших коаксиальных кабелях предусматривается возвратный провод.

Коаксиальный кабель – самое распространенное средство передачи видеосигналов.

Идея соосного строения кабеля состоит в том, что все помехи наводятся только в экране. Если он надежно заземлен, то наводки «разряжаются» через цепь заземления.

Коаксиальный кабель замыкает контур между источником и приемником, где центральная жила кабеля является сигнальным проводом, а экран – заземляющим. Поэтому передачу по коаксиальному кабелю и называют несимметричной передачей.

В радиоэлектронной аппаратуре чаще всего применяют простой коаксиальный кабель, содержащий одну центральную жилу, окруженную экраном (рис. 1), или триаксиальный кабель, имеющий две центральные жилы.

Рис. 1 Коаксиальный кабель

СОВЕТ
Для передачи сигналов цветности (С) и яркости (Y), выдаваемых спутниковыми ресиверами, DVD-проигрывателями и другими устройствами с интерфейсом S-Videо используйте триаксиальные кабели.

Рис. 2 Триаксиальный (двухкоаксиальный) кабель

Коаксиальный кабель – самое распространенное средство передачи видеосигналов. В зависимости от типа видеосигнала его можно передавать от источников к приемникам с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом на расстояния, приведенные в таблице 1.

Тип сигнала	Вид сигнала	Полоса пропускания, Мгц	Расстояние, м
Композитный CV без усилителя с усилителем	аналоговый	6	50-100 200-300
S-Video без усилителя с усилителем	аналоговый	6	50-100 200-300
Компонентный UXGA HDTV/1080i	аналоговый	300 30	5-30 5-30
SDI стандарт без усилителя стандарт с усилителем	цифровой	270 Мбит/с 270 Мбит/с	50-200 200-300

Основные характеристики коаксиальных кабелей

Основными характеристиками коаксиальных кабелей являются:

• Погонное волновое сопротивление (characteristic impedance);
• Возвратные потери (return loss);
• Затухание (attenuation).

Погонное волновое сопротивление

Короткие провода и кабели, используемые в обычных электронных блоках оборудования, имеют незначительные омическое сопротивление, индуктивность и емкость и не влияют на сигнал. Однако если сигнал должен быть передан на довольно большое расстояние, в сложную картину передачи информации включается множество разных факторов. Особенно подвержены влиянию высокочастотные сигналы. Тогда сопротивление, индуктивность и емкость начинают играть значительную роль и ощутимо влияют на передачу сигнала.

С точки зрения электродинамики коаксиальный кабель можно представить в виде схемы, состоящей из сопротивлений (R), индуктивностей (L), конденсаторов (С) и проводников (G) на единицу длины (рис. 3). Если кабель имеет значительную длину, то совокупность элементов R, L и С действует как грубый фильтр нижних частот, который, в свою очередь, воздействует на амплитуду и фазу различных компонентов видеосигнала. Чем выше частоты сигнала, тем больше на них влияют неидеальные свойства кабеля.

Рис. 3 Представление коаксиального кабеля

Каждый кабель имеет однородное строение и собственный характеристический импеданс (полное сопротивление), который определяется элементами R, L, С и G на единицу длины.

Главное преимущество несимметричной передачи видеосигнала основано на том, что характеристический импеданс передающей среды не зависит от частоты (это относится, главным образом, к средним и высоким частотам), в то время как сдвиг фазы пропорционален частоте.

Амплитудные и фазовые характеристики коаксиального кабеля на низких частотах в большой степени зависят от самой частоты, но так как в подобных случаях длина кабеля достаточно мала по сравнению с длиной волны сигнала, то влияние на передачу сигнала оказывается незначительным.

Когда характеристический импеданс коаксиального кабеля соответствует выходному импедансу источника видеосигнала и входному импедансу приемного устройства, происходит максимальная передача энергии между источником и приемником, такая линия передачи называется согласованной.

Для высокочастотных сигналов, каким является видеосигнал, согласование полного сопротивления имеет первостепенную важность.

Для высокочастотных сигналов, каким является видеосигнал, согласование полного сопротивления имеет первостепенную важность. Когда импеданс не согласован, видеосигнал целиком или частично отражается назад к источнику, воздействуя не только на выходной каскад, но и на качество изображения. Отражение 100% сигнала происходит, когда конец кабеля либо замкнут накоротко, либо оставлен открытым (незамкнут). Вся (100%) энергия сигнала (напряжение, умноженное на ток) передается только тогда, когда есть согласование между источником, средствами передачи и приемником. Вот почему последний элемент в цепи видеосигналов всегда заканчивается нагрузкой в 75 Ом, которую называют терминатором (см. рис. 4).

СОВЕТ
Для гарантированного согласования между источником, средствами передачи и приемником последним элементом в коаксиальной линии включайте 75-Омный терминатор.

Рис. 4. Элементы конструкции коаксиальной линии

В телевидении для всего оборудования, передающего или принимающего видеосигналы, принят характеристический импеданс 75 Ом. Поэтому нужно использовать коаксиальный кабель с полным сопротивлением 75 Ом. Но производители выпускают и другое оборудование, например, с импедансом 50 Ом (которое в отдельных случаях используется для вещательного или ВЧ-оборудования), но тогда между такими источниками и 75-омными приемниками должны использоваться преобразователи импеданса (пассивные или активные).

75 Ом коаксиального кабеля – это комплексное сопротивление, определяемое отношением напряжения/тока в каждой точке кабеля. Это не активное сопротивление, и поэтому его нельзя измерить обычным мультиметром.

Полное сопротивление коаксиального кабеля определяется по формуле:

Характеристический импеданс не зависит от длины кабеля и частоты, но зависит от емкости и индуктивности на единицу длины.

Эта формула означает, что характеристический импеданс не зависит от длины кабеля и частоты, но зависит от емкости и индуктивности на единицу длины. Однако, это не так, если длина кабеля превышает 200 метров. В этом случае сопротивление и емкость имеют значение и оказывают влияние на видеосигнал.

Потери в коаксиальном кабеле складываются из двух составляющих: диэлектрические потери и потери в проводниках. Потери в изоляции зависят только от её диэлектрических свойств и не зависят от размера кабеля. Потери в проводниках жестко связаны с их размерами, причем в большей мере с сечением центрального проводника, т.к. основная часть электромагнитного поля распространяется в кабеле вдоль него, сильно убывая по направлению к экрану. Очевидно, что с увеличением размеров кабеля концентрация поля вокруг центрального проводника уменьшается, следовательно, уменьшаются и потери.

Потери в коаксиальном кабеле складываются из двух составляющих: диэлектрические потери и потери в проводниках.

Отклонения погонного волнового сопротивления кабельной линии выражают с помощью возвратных потерь .

Оценка режима работы линии характеризуется коэффициентом бегущей волны (КБВ) , который характеризует собой степень согласования линии с нагрузкой. Если КБВ равен единице, линия полностью согласована с нагрузкой. На практике таких линий не бывает из-за невозможности идеального согласования нагрузки с линией.

Величина, обратная коэффициенту бегущей волны, называется коэффициентом стоячей волны .

Понятно, что однородность кабеля по длине имеет большое значение для соответствия требованиям характеристического импеданса. Качество кабеля зависит от точности и однородности центральной жилы, диэлектрика и экрана. Эти факторы определяют значения С и L на единицу длины кабеля. Вот почему надо уделить особое внимание прокладке кабеля и его концевой заделке.

Правила прокладки коаксиального кабеля

• Петли и изгибы нарушают однородность кабеля. Это приводит к высокочастотным потерям, то есть потере мелких деталей изображения, а также удвоению изображения из-за отражений сигнала. Качество изображения будет лучше, если изгиб петли будет в 10 раз больше диаметра коаксиального кабеля. Это равносильно высказыванию: «радиус петли должен быть не меньше 5 диаметров или 10 радиусов кабеля.
• При прокладке коаксиального кабеля следуйте указаниям производителя о допустимых радиусах изгиба и рекомендуемом расстоянии между местами крепления.
• При прокладке не разбрасывайте кабель по полу. Если случайно наступить на него или поставить тяжелый предмет, передача сигнала резко ухудшится.
• Протягивая кабель, не прикладывайте к нему больших механических усилий, не пытайтесь протянуть через маленькое отверстие в стене или узкий короб. Это может привести к деформации или внутреннему обрыву центральной жилы и экранирующей оплетки.
• Не прокладывайте коаксиальный кабель рядом с проводами электропитания и другими источниками электромагнитных помех.
• Разрыв кабеля посередине и заделка образовавшихся концов приведет некоторой потере сигнала, особенно, если концы заделаны плохо или использованы некачественные BNC-разъемы. Хорошая заделка дает потерю сигнала всего в 0,3 – 0,5 дБ. Если на одном кабеле не слишком много заделок, то сигнал пострадает незначительно.
• Для перехода с разъема на разъем пользуйтесь специальными переходниками (рис. 5).

Рис. 5 Переходники для видеосигнала

1 – BNC-вилка на RCA-розетку; 2 – BNC- розетка на RCA-вилку; 3 – BNC-розетка-розетка; 4 – RCA- розетка-розетка; 5 – BNC-вилка на Т-образный разветвитель с двумя BNC-розетками; 6 – BNC-вилка на Y-образный разветвитель с двумя BNC-розетками; 7 – BNC-розетка с терминатором 75 Ом; 8 – 3,5-мм стереофонический штекер на разветвитель с двумя RCA-розетками.

Степень искажения синусоидальных сигналов линиями связи оценивается по таким характеристикам, как затухание и полоса пропускания .

Затухание показывает, насколько уменьшается мощность эталонного синусоидального сигнала на выходе линии связи по отношению к мощности сигнала на входе этой линии.

Затухание сигнала на 100 футов длины некоторых популярных зарубежных кабелей показано в таблице 1.

Таблица 1. Затухание сигнала в коаксиальных кабелях

Тип кабеля	Волновое сопротивление (Ом)	Затухание сигнала на 100 футов длины, дБ
Частоты, МГц		1	10	100	1000
RG-59/U	72	0,6	1,1	3,4	12
RG-6/U	72	0,4	0,8	2,7	9,8
RG-11/U	72	0,2	0,4	1,3	5,2
RG-58/U	50	0,4	1,3	4,5	18,1
RG-8/U	50	0,2	0,5	1,5	4,8

СОВЕТ
При выборе марки коаксиального кабеля для инсталляции всегда следите за тем, чтобы его полоса пропускания превышала ширину спектра передаваемого сигнала.

Шум и электромагнитные помехи

То, насколько хорошо экран коаксиального кабеля защищает центральную жилу от шума и ЭМП, зависит от процента экранирования. Как правило, производители указывают в спецификациях цифры от 90 до 99%. Но имейте в виду, что даже если обещано 100% экранирование, невозможно получить защиту от внешних наводок на все 100%. Проникновение ЭМП внутрь коаксиального кабеля зависит от используемой частоты.

То, насколько хорошо экран коаксиального кабеля защищает центральную жилу от шума и ЭМП, зависит от процента экранирования.

Теоретически, успешно подавляются только частоты выше 50 кГц – главным образом, из-за ослабления скин-эффекта. Все частоты ниже этой в меньшей или большей степени наводят в экране электроток. Насколько силен электроток, зависит от напряженности магнитного поля. Понятно, что нас, прежде всего, интересует излучение тока промышленной частоты (50 или 60 Гц), окружающее почти все технические устройства.

Вот почему возникают проблемы, если коаксиальный кабель проведен параллельно проводам и кабелям электросети. Величина наведенного напряжения в центральной жиле коаксиального кабеля зависит, во-первых, от силы тока на данной линии электропитания. Во-вторых, она зависит от того, насколько далеко коаксиальный кабель пролегает от силового кабеля. И, наконец, она зависит от того, на какой протяженности эти кабели пролегают вместе. Иногда соседство на протяжении 100 м не оказывает никакого влияния, но если по силовому кабелю течет большой ток, то даже 50 м могут сказаться на качестве сигнала. При монтаже постарайтесь (всегда, когда это возможно) сделать так, чтобы силовые и коаксиальные кабели не проходили очень близко друг к другу. Для ощутимого уменьшения ЭМП необходимо, чтобы расстояние между ними составляло хотя бы 30 см.

На экране монитора наводки от электросети имеют вид нескольких жирных горизонтальных полос, медленно сползающих вверх или вниз. Частота сползания определяется разницей между частотой полей видеосигнала и промышленной частотой и может составлять от 0 до 1 Гц. В результате на экране появляются неподвижные или очень медленно перемещающиеся полосы.

Конструкция коаксиальных кабелей

Как устроен коаксиальный кабель, знают все мало-мальски связанные с радиотехникой люди. Однако некоторые аспекты их конструкции нередко вызывают досадные ошибки. Например, многие путают изоляцию коаксиального кабеля с его оболочкой.

В радиочастотных коаксиальных кабелях изоляцией принято называть конструкцию, изолирующую внутренний проводник от внешнего, а вот тот материал, которым покрывают кабель снаружи, называется оболочкой.

В радиочастотных коаксиальных кабелях изоляцией принято называть конструкцию, изолирующую внутренний проводник от внешнего.

Обычно в каталогах и прайс-листах в графе «Диаметр» указывается диаметр коаксиального кабеля по изоляции без учета толщины оплетки и оболочки. Поэтому, если вам важен наружный диаметр кабеля (к примеру, для прокладки его по заранее смонтированным коробам определенного размера), следует заранее его уточнить.

Медь – один из лучших проводников для коаксиального кабеля. Только золото и серебро обладают более высокими эксплуатационными показателями (сопротивление, коррозия), но для производства кабеля они слишком дороги. Многие полагают, что лучшие кабели получаются из покрытой медью стали, но это не так. Покрытая медью сталь просто дешевле и, возможно, жестче, но для длинных кабелей лучше использовать медь. Омедненные стальные коаксиальные кабели приемлемы для коллективной антенны, где передаваемые сигналы ВЧ-модулированы (VHF или UHF, MB или УВЧ). А именно, на более высоких частотах так называемый скин-эффект (поверхностный эффект) проявляется сильнее: фактический сигнал перетекает на медную поверхность проводника (не экрана, а центрального проводника).

СОВЕТ
При выборе марки коаксиального кабеля для инсталляции отдавайте предпочтение кабелям с медными жилами.

По степени жесткости коаксиальные кабели можно разделить на 4 группы:

• гибкие;
• полугибкие;
• полужесткие;
• жесткие.

К гибким относят кабели, выдерживающие до 50 000 перегибов и более. У таких кабелей экраном служит оплетка из тонких проволок. Так как оплетка – не сплошной проводник и имеет существенное расстояние между проволоками, то через отверстия происходит «просачивание» электромагнитного поля наружу. Кроме того, для электрического тока оплетка представляет собой огромное количество контактов между проволоками, что ведет к увеличению ее сопротивления и, в конечном счете, увеличивает затухание сигнала в кабелях этого типа.

Гибкие кабели не подходят для передачи сигналов на расстояния, превышающие 50 м.

В полугибких коаксиальных кабелях для повышения степени экранирования и уменьшения электрического сопротивления и, следовательно, затухания, на изоляцию сначала накладывается металлическая фольга, а поверх нее – оплетка. У таких кабелей затухание значительно ниже, чем у гибких, однако они гораздо менее гибкие. Такие кабели широко используются в сетях кабельного телевидения, а в радиотехнических системах широкого применения не нашли.

Полужесткие коаксиальные кабели имеют сплошной сварной внешний проводник. В 95% конструкций этот проводник имеет спиральный или кольцевой гофр. Кабали этого типа имеют низкий коэффициент затухания и отличное экранирование. В зависимости от размеров и материала изоляции они могут обеспечивать передачу довольно большой мощности (до 5 кВт на частоте 100 МГц для отечественного кабеля РК50-17-51).

Жесткие коаксиальные кабели, больше похожие на водопроводные трубы, чем на радиочастотные кабели, предназначены в основном для передачи сигналов большой мощности.

СОВЕТ
При выборе коаксиального кабеля для инсталляции используйте мягкие кабели только для джамперов, а основную линию выполняйте из полугибких кабелей.

Необходимо отметить, что радиочастотные кабели, находящиеся большую часть времени на открытых пространствах (радиомачтах, крышах и т.д.), должны быть устойчивы к повышенным и пониженным температурам и их перепадам, к воздействию влаги и солнечного излучения. Для повышения механической прочности некоторые коаксиальные кабели снабжаются металлическим тросом, принимающим на себя основные нагрузки.

Радиочастотные кабели, находящиеся большую часть времени на открытых пространствах (радиомачтах, крышах и т.д.), должны быть устойчивы к повышенным и пониженным температурам и их перепадам, к воздействию влаги и солнечного излучения.

Как уже говорилось, обычный коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, внутреннего диэлектрика, экрана и внешней оболочки (Рис. 1).

Центральный проводник кабеля предназначен для передачи сигнала из одной точки в другую. Его делают из материалов, хорошо проводящих электрический сигнал. Обычно используется медь, которая подходит для этих целей по своим электрическим, механическим и стоимостным параметрам. Центральный проводник может быть как одножильным, так и многожильным.

Одножильный – это центральный проводник, выполненный в виде одного прямого проводника. Одножильный проводник хорошо формуется, но не очень гибкий. Поэтому кабели с одножильным проводником обычно используются в стационарных инсталляциях.

Витой многожильный – представляет собой проводник, состоящий из множества тонких проводников, свитых вместе. Эти кабели гибкие, они легче и применяются в основном в мобильных инсталляциях. Однако характеристики такого кабеля будут несколько ниже, чем кабеля с одножильным проводником того же типоразмера.

Внутренний диэлектрик , называемый также внутренней изоляцией кабеля, выполняет в коаксиальных кабелях важную роль. Прежде всего, это материал, который изолирует центральный проводник от экрана. Но, кроме того, он определяет импеданс и емкость кабеля. Обычно в кабелях общего назначения используется полиэтилен, а для производства негорючих кабелей фторсодержащие полимеры.

Дешевые кабели имеют диэлектрик из твердого полиэтилена. Более серьезные производители используют вспененный полиэтилен, который обеспечивает более низкое погонное затухание сигнала в кабеле на высоких частотах.

Стоит заметить, что некоторые производители вспенивают диэлектрик химическим способом. В результате получается низкоплотный полиэтиленовый компаунд, подверженный механическим повреждениям и нестабильный к воздействию окружающей среды в виде температуры и влажности.

Наибольшее качество кабеля получается с физически вспененным диэлектриком (gas injected foam polyethylene). Он содержит до 60% воздушных пузырьков, за счет чего уменьшается затухание высоких частот сигнала. По прочности физически вспененный полиэтилен не отличается от обычного твердого невспененного полиэтилена, обеспечивая необходимую гибкость и устойчивость к механическим воздействиям. И, наконец, обладая высокой стойкостью к температурным колебаниям и влажности, физически вспененный диэлектрик обеспечит стабильность параметров и длительную эксплуатацию кабеля.

СОВЕТ
При выборе марки коаксиального кабеля для инсталляции отдавайте предпочтение кабелям с физически вспененным диэлектриком.

Экран выполняет две важных роли. Он работает как второй проводник, подключенный к общему земляному проводу оборудования. В то же время он экранирует сигнальный проводник от посторонних излучений. Существуют различные методы экранировки для кабелей, выполняющих различные задачи. Это экран из фольги, плетеный экран и комбинации из фольги и оплетки.

Оплетка – экран, который изготавливается из множества тонких проводников, сплетенных в виде сетки, охватывающей центральный проводник с внутренним диэлектриком. Оплетка обычно обладает меньшим сопротивлением, чем фольга и обладает лучшей устойчивостью к постороннему электромагнитному полю и электромагнитным наводкам. Оплетка может сочетаться с другими видами экранов, например, с алюминиевой или медной фольгой для обеспечения необходимого процента экранировки.

Фольга может обеспечить до 100% экранировки в сочетании с оплеткой. Учитывая, что оплетка может обеспечить эффективность экранировки до 90%, чтобы получить 100% необходимо две оплетки, что существенно увеличивает стоимость кабеля, его вес и ухудшает гибкость. Гораздо легче добиться 100% эффективности экранировки можно сочетанием оплетки и фольги.

Необходимую защиту внутренних компонентов кабеля обеспечивает внешняя оболочка . Оболочка защищает кабель от климатического, химического, и воздействия солнечного света. По типу оболочки кабели можно разделить на кабели стандартного и специального исполнения.

Стандартный кабель имеет обычную, чаще всего поливинилхлоридную оболочку, которая защищает кабель (или мультикор) от механических воздействий и влаги, а так же играет роль электрической изоляции.

Для передачи RGBHV, S-Video и компонентных сигналов несколько коаксиальных кабелей могут объединяться в мультикор (рис. 6) с общей оболочкой. Количество коаксиальных кабелей в мультикоре может быть от двух до шести, кроме того, в мультикор могут добавляться балансные аудиопары и силовые проводники, что делает их еще более универсальными.

Заполненный (Plenum) – стандартная инсталляция предполагает прокладку кабеля через стены и потолки. Возможное возгорание внутри здания предъявляет свои особые требования к оболочке кабелей. Кабели типа Plenum имеют огнестойкую оболочку, в составе которой используются специальные компаунды. Это обеспечивает низкую горючесть и дымовыделение в случае, если кабель будет подвергнут воздействию огнем. Такой кабель может быть проложен без трубопровода, что снижает затраты на инсталляцию.

Галогенонесодержащий – низкое выделение дыма и паров, отсутствие галогенов в материале оболочки кабеля требуют европейские правила техники безопасности (IEC33203 тест на горючесть, IEC61034 тест на дымовыделение, IEC754-1 коррозионная стойкость).

Для передачи RGBHV, S-Video и компонентных сигналов несколько коаксиальных кабелей могут объединяться в мультикор (рис. 6) с общей оболочкой. Количество коаксиальных кабелей в мультикоре может быть от двух до шести, кроме того, в мультикор могут добавляться балансые аудиопары и силовые проводники, что делает их еще более универсальными.

Рис. 6 Мультикор в разрезе

СОВЕТ
Для передачи большого количества сигналов разных типов по одному кабелю используйте мультикоры.

При монтаже необходимо обратить особое внимание на предотвращение попадания влаги внутрь кабеля. Особенно остро эта проблема стоит при использовании кабелей с кордельной изоляцией. Прежде всего необходимо герметизировать (влагозащищать) кабель при установке соединителей.

Отдельный класс коаксиальных кабелей составляют кабели для подземного размещения.

При построении антенно-фидерного тракта (АФТ) обычно придерживаются следующей схемы. В качестве основной передающей системы выбирается полужесткий кабель с хорошими характеристиками. Непосредственно же к радиоаппаратуре на одном конце и антенне на другом подключаются с помощью коротких отрезков гибкого кабеля, т.н. джамперов (рис. 7). Такая схема удобна и выгодна экономически, т.к. если подключать полужесткий кабель напрямую к устройствам, то из-за большого радиуса изгиба пришлось бы использовать как минимум на 6 м кабеля больше, а это дороже, чем два коротких джампера, да и обслуживать оборудование без джамперов попросту неудобно. Однако при работе на достаточно высоких частотах (800-900 МГц) даже короткие джамперы на гибких кабелях могут значительно ослаблять и искажать сигнал. Поэтому целесообразнее в качестве джамперов в этой части АФТ использовать полужесткий тонкий кабель, т.к. разница в цене между ними относительно всего АФТ незначительна.

Рис. 7 Коаксиальный джампер

Существует три типа BNC-разъемов: с резьбой, запаиваемые и с обжимкой.

Еще одним немаловажным элементом при подключении коаксиального кабеля к аппаратуре является разъем (соединитель). При подборе этого на первый взгляд нехитрого устройства необходимо руководствоваться двумя критериями: хорошими электрическими характеристиками и удобством заделки на кабель.

Разъемы

В телевидении широко используется концевая заделка коаксиального кабеля, которая называется BNC-разъемом (по первым буквам фамилий создателей Bayonet-Neil-Concelman). Существует три типа BNC-разъемов: с резьбой, запаиваемые и с обжимкой.

Рис. 8 Разъем типа BNC (кабельный)

Конструктивно разъем выглядит следующим образом: внутри металлической гильзы с накидной фиксирующей муфтой (при ее повороте разъемное соединение надежно фиксируется) есть тонкий центральный сигнальный контакт. С другой стороны гильзы находится контактная трубка для экранной оплетки. Сигнальный проводник проходит через эту трубку и вставляется в штырек, который входит в центральный контакт. На контактную трубку надевается другая трубка, которая, собственно говоря, и обжимается специальным инструментом. Центральный контакт бывает никелевым, посеребренным и позолоченным. Сама гильза, чаще всего, никелированная.

СОВЕТ
Опыт доказывает, что обжимные BNC-разъемы – самые надежные. Для них требуются специальные и дорогие обжимные инструменты, но траты на них себя оправдывают. Больше 50% проблем, возникающих при установке систем, являются результатом плохой или неправильной заделки кабеля.

Самые распространенные BNC-разъемы – штекерные (штыревые контакт-соединения, «папы»). Существуют также гнездовые контакт-соединения («мамы»), угловые адаптеры, адаптеры BNC-BNC (их часто называют «barrels»), 75-омные концевые заделки (или «фиктивные нагрузки»), адаптеры BNC к другим типам соединений и т.д.

Для бытовой аппаратуры коаксиальный кабель может быть разделан в соединитель типа RCA (известный еще как «тюльпан», из-за схожей с цветком формы соединителей старых выпусков). Это очень простой и дешевый соединитель, однако он рассчитан исключительно на применение в комнатных условиях и для профессиональной аппаратуры не подходит.

Рис. 9

Применяются разъемы RCA для несимметричной передачи аналоговых сигналов линейного уровня, в основном от различных записывающих устройств. Кроме того, этот разъем находит применение в цифровом интерфейсе формата SPDIF. Известная фирма Canare производит разъемы RCA обжимного типа для установки на коаксиальные провода.

RCA – изначально «неправильный» разъем, так как соединение сигнального контакта штеккера с сигнальным контактом гнезда происходит раньше, чем соединение земляных контактов. Некоторые фирмы, например, Neutrik, производят штеккеры типа RCA с выдвинутым подпружиненным земляным контактом, который соединяется с земляным контактом гнезда раньше, чем сигнальный контакт.

СОВЕТ
По возможности избегайте применения разъемов типа RCA.

Все разъемы RCA можно разделить на две группы. Одни предназначены для передачи аналогового сигнала, а вторые – для передачи цифрового сигнала SPDIF, вследствие чего они обладают характеристическим импедансом 75 Ом. Распайка (или обжимка) и тех, и других разъемов совершенно однозначная: центральный контакт – сигнальный, а цилиндр вокруг центрального контакта – общий.

Правила разделки разъемов

• Для разделки разъемов никогда не пользуйтесь подручным инструментом – вы легко можете повредить центральную жилу и экран кабеля. Пользуйтесь специальным инструментом для снятия изоляции с кабеля и опрессовки, показанным на рис. 7 и 8.
• Подбирайте кабельные разъемы, соответствующие выбранному типу кабеля. Если кабель окажется толще диаметра в хвостовике разъема, его не удастся собрать, а если тоньше – первый же случайный рывок выдернет кабель из разъема.
• При разделке не прилагайте больших физических усилий. Если разъем не собирается, значит, вы делаете что-то не так.

Коаксиальный кабель применяется для передачи телевизионного сигнала. С появлением и развитием систем видеонаблюдения различного типа и назначения кабель стал применяться для передачи сигнала от видеокамер до комплекса централизованного наблюдения. Для этих целей используется как обычный, так и современный цифровой коаксиальный кабель. В этой статье будет приведен небольшой анализ видов и особенностей применения этой кабельной продукции для целей видеонаблюдения.

Виды и особенности кабеля

Этот кабель изобретен в 1880 году в Великобритании. Конструктивная особенность коаксиального кабеля - это совмещение на одной оси двух проводников, разделенных слоем диэлектрического материала в общей внешней оболочке. Изначально коаксиальный радиочастотный кабель использовался для передачи телевизионного сигнала от антенн домовой сети общего пользования и индивидуальных антенных устройств до телевизоров, а также в системах радиорелейной, радиопередающей, спутниковой, мобильной радиосвязи. В этих областях он применяется и сейчас. В основном, это мощные кабели с большим сечением внутреннего проводника и оплетки в жесткой оболочке. В системах видеонаблюдения в связи с особенностями прокладки в стесненных условиях, большим числом изгибов кабеля применяются гибкие кабели меньших сечений в более мягкой оплетке.

Виды кабельной продукции

Существует два вида кабельной продукции, которую используют для прокладки в системах видеонаблюдения:

• Обычный коаксиальный;
• Комбинированный (коаксиальный + 2 провода для подключения электропитания видеокамер и/или передачи управляющих сигналов) кабель. Изготавливается также кабель с несущим стальным тросом для наружной воздушной прокладки между зданиями.

Применение комбинированного кабеля предпочтительней по многим параметрам:

• Стоимость кабеля ниже суммы цен обычного коаксиального кабеля и двухжильного электрического провода при одинаковых характеристиках по сечению, материалу жил, оплетке и изоляции;
• Более легкая прокладка, удобный монтаж при меньшем количестве крепежных изделий и соответственно опрятный внешний вид, что особенно важно при прокладке в офисных, торговых и других общественных помещениях и зданиях.

Маркировка

Наиболее известен коаксиальный кабель для видеонаблюдения таких маркировок:

• РК – кабели, произведенные в России;
• RG – импортного производства.

Марок комбинированного видеокабеля – КВК значительно больше:

• КВК-В – в поливинилхлоридной внешней оболочке для внутренней прокладки;
• КВК-П – во внешней оболочке из светостойкого полиэтилена для наружной прокладки;
• КВК-Пт – аналогичен по изготовлению КВК-П, но имеет стальной трос для наружной прокладки между зданиями и сооружениями;
• ККСВ и ККСП – для внутренней и наружной прокладки, с одножильным внутренним проводником;
• ККСВГ и ККСПГ – такие же кабели, но с многожильным внутренним проводником;
• КВКнг – универсальный кабель, часто ошибочно называемый за обозначение «нг» негорючим, не распространяет горение при групповой прокладке.

Виды коаксиального кабеля

Основные параметры: общая толщина кабеля, толщина и плотность оплетки, сечение внутреннего проводника, применяемые в производстве кабеля материалы прямо влияют на волновое сопротивление кабеля. Волновое сопротивление – эта электрическая характеристика кабеля, измеряемая в Ом. Она показывает возможность и качество передачи телевизионного сигнала от видеокамеры до приемного устройства (видеорегистратора с монитором или персонального компьютера, выбранного в качестве рабочего места оператора). В системе видеонаблюдения объекта охраны рекомендуется использовать кабель с одинаковым волновым сопротивлением для обеспечения качества сигнала, отсутствия дополнительных помех и искажений.

Также условно делят коаксиальный кабель по общей толщине:

• Тонкий – до 50 мм, с одинарной оплеткой и тонкой внешней оболочкой, для прокладки в зданиях на расстояние не более 200 до дальней видеокамеры от комплекса наблюдения;
• Толстый – до 100 мм, с двойной оплеткой, толстой внешней оболочкой, позволяющий передачу видеоизображения с камеры без затухания телевизионного сигнала на расстояние до 650 м, что очень важно для систем видеонаблюдения на предприятиях и складах.

Состав и конструкция кабеля

Элементами коаксильного кабеля являются:

• Внутренний электрический проводник или центральная жила;
• Оболочка из диэлектрического материала;
• Экран из двухсторонней фольги. Применяется не во всех типах кабеля;
• Оплетка разной плотности из меди;
• Наружная оболочка.

Внутренний проводник изготавливают:

• Из одножильной алюминиевой или медной проволоки;
• Покрытой слоем меди проволоки из стали или алюминия;
• Многожильной проволоки из меди;
• Покрытой слоем серебра медной проволоки.

Медь и алюминий используются как в очищенном виде, так и в качестве своих сплавов. Внутренний проводник в коаксиальном кабеле является основным элементом, служащим для передачи сигнала. Материал внутреннего проводника или центральной жилы легко определяется внешним осмотром среза кабеля: серебристый цвет – алюминий или сталь с медным покрытием, полностью золотистый – медь. Чем больше сечение, тем лучший сигнал можно передать. Но не следует забывать, что прямо пропорционально будет расти цена на 1 погонный метр кабеля и увеличиваться его жесткость, что не всегда приемлемо.

Оболочка из диэлектрического материала изолирует внутренний проводник от оплетки. Выполняется из монолитного или вспененного полиэтилена или полиуретана. Монолитный материал более пригоден при прокладке через помещения с высокой влажностью, лучше защищает от наводок, механических повреждений центральной жилы при сдавливании, из-за жесткости ограничен при необходимости прокладки по коридорам и помещениям с множеством поворотов, где более применим гибкий кабель с изоляцией из вспененного пористого материала.

Оплетка кабеля служит вторым проводником и заземленным экраном для защиты центрального проводника. Иногда дополняется экраном из металлической фольги. Чем плотнее оплетка с большим содержанием в проволоке меди, тем лучший обеспечивается видеосигнал.

Наружная оболочка кабеля – защита от внешних воздействий. Выполняется из поливинилхлоридного пластиката.

Стандартная кабельная продукция марок РК, RG – коаксиальные оплеточные кабели с изоляцией из монолитного или пористого полиэтилена. Одножильный или многожильный внутренний проводник из меди или покрытой медью стальной проволоки. Внешний проводник – фольга из алюминия + медная оплетка или две посеребренные медные оплетки. Оболочка выполнена из пластиката, не распространяющего горение.

Выбор коаксиального кабеля

Подходящий по всем параметрам коаксиальный кабель для видеонаблюдения выбирается исходя из задач и условий при организации системы наблюдения на каждом конкретном объекте охраны. Эти задачи и условия изложены в проектно-сметной документации, если она имеется или в техническом задании заказчика. В первом случае кабель выбран. Во втором варианте, который встречается гораздо чаще, подрядчику или собственнику, собирающемуся монтировать систему видеонаблюдения самостоятельно, следует рассмотреть и оценить несколько существенных параметров:

• Расстояния до выбранных мест установки видеокамер;
• Наличие распределительных электрощитов, коробок осветительной сети недалеко от мест установки камер;
• Однородность способа прокладки кабеля до каждой камеры (внутренняя, наружная, воздушная на тросе);
• Наличие источников электрических наводок и электромагнитных помех по выбранной линии прокладки кабеля (силовые и осветительные электротрассы, электродвигатели, мощные электрические приборы и другие устройства, создающие вокруг себя электромагнитное поле), что приведет к потере качества видеоизображения;
• Требования к кабельной продукции по цвету, толщине, возможности прокладки за подвесными потолками, в кабельных каналах, в том числе существующих на объекте, для сохранения целостности интерьера помещений;
• Необходимость записывать звуковой сигнал.

Важны также выбранные разъемы для коаксиального кабеля, позволяющие правильно подключить кабельную линию к видеокамере.

Рассмотрев все условия и варианты прокладки, составить простейший кабельный журнал с промером расстояний, учитывающий геометрию прокладки, количество изгибов.

Определяющим фактором служит длина коаксиального кабеля для видеонаблюдения, потому что кабель, прокладываемый до каждой камеры должен выполняться цельным куском, без каких-либо соединений для обеспечения качества передачи сигнала.

Необходимо учитывать защиту кабеля от механических повреждений, влажность в помещениях, климатические условия и температуру воздуха во время монтажных работ при наружной прокладке, необходимость переходов между зданиями. С учетом этого, можно сделать выводы о возможности и необходимости применения тех или иных видов кабеля. Часто в одной системе используются различные виды кабеля: обычный, комбинированный, на тросе.

В заключение стоит сказать, что выбор кабеля очень важен. Но это только один элемент системы видеонаблюдения и добиться поставленных задач можно только правильным подбором всего перечня необходимого оборудования, что послужит темами других статей.

Коаксиальные кабели

Концепция

Коаксиальный кабель – самое распространенное средство передачи видеосигналов, а иногда видео и PTZ‑данных вместе. Такую передачу называют несимметричной передачей, исходя из концепции коаксиального кабеля.

Поперечное сечение коаксиального кабеля показано на рис. 10.1. Кабель имеет симметричное и соосное строение. Видеосигнал проходит через центральную жилу, в то время как экран используется для уравнивания нулевого потенциала концевых устройств – телекамеры и видеомонитора, например. И не только для этого, экран также защищает центральную жилу от внешних нежелательных электромагнитных помех (ЭМП).

Рис. 10.1. Разнообразные оптоволоконные кабели

Идея соосного строения кабеля состоит в том, что все нежелательные ЭМП индуцируются только в экране. Если он должным образом заземлен, то наведенный шум разряжается через заземления телекамеры и монитора. С точки зрения электричества коаксиальный кабель замыкает контур между источником и приемником, где центральная жила кабеля является сигнальным проводом, а экран – заземляющим. Поэтому передачу по коаксиальному кабелю и называют несимметричной передачей.

Рис. 10.2. Поперечное сечение коаксиального кабеля

Шум и электромагнитные помехи

То, насколько хорошо экран коаксиального кабеля защищает центральную жилу от шума и ЭМП, зависит от процента экранирования. Как правило, производители указывают в спецификациях цифры от 90 до 99 %. Но имейте в виду, что даже если обещано 100 % экранирование, невозможно получить защиту от внешних наводок на все 100 %. Проникновение ЭМП внутрь коаксиального кабеля зависит от используемой частоты.

Теоретически, успешно подавляются только частоты выше 50 кГц – главным образом, из‑за ослабления скин‑эффекта. Все частоты ниже этой индуцируют электроток, в меньшей или большей степени.

Насколько силен электроток – зависит от силы магнитного поля. Понятно, что нас, прежде всего, интересует излучение промышленной частоты (50 или 60 Гц), окружающее почти все искусственные объекты.

Вот почему возникают проблемы, если коаксиальный кабель проведен параллельно электросети. Величина наведенного электромагнитного напряжения в центральной жиле зависит, во‑первых, от электротока, текущего через электрический кабель сети, что, в свою очередь, зависит от расхода тока на данной линии.

Во‑вторых, она зависит от того, насколько далеко коаксиальный кабель пролегает от силового кабеля. И, наконец, она зависит от того, на какой протяженности эти кабели пролегают вместе. Иногда соседство на протяжении 100 м не оказывает никакого влияния, но если по силовому кабелю течет сильный ток, то даже 50 м могут сказаться на качестве сигнала. При монтаже постарайтесь (всегда, когда это возможно) сделать так, чтобы силовые и коаксиальные кабели не проходили очень близко друг к другу. Для ощутимого уменьшения ЭМП необходимо, чтобы расстояние между ними составляло хотя бы 30 см.

На экране монитора наводки (нежелательные) электросети имеют вид нескольких жирных горизонтальных полос, медленно сползающих вверх или вниз. Частота сползания определяется разницей между частотой полей видеосигнала и промышленной частотой и может составлять от 0 до 1 Гц. В результате на экране появляются неподвижные или очень медленно перемещающиеся полосы.

Другие частоты проявляются в виде различных – в зависимости от источника – картин распределения шумов. Главное правило заключается в том, что, чем выше частота наведенного нежелательного сигнала, тем тоньше детали шумовой картины. Повторно‑кратковременные наводки, вроде молнии или проезжающего автомобиля, будут давать нерегулярную картину шумов.

Характеристический импеданс (полное сопротивление)

Короткие провода и кабели, используемые в обычных электронных блоках оборудования, имеют незначительные сопротивление, индуктивность и емкость и не влияют на распределение сигнала. Однако если сигнал должен быть передан на довольно большое расстояние, в сложную картину передачи информации включается множество разных факторов. Особенно подвержены влиянию высокочастотные сигналы.

Тогда сопротивление, индуктивность и емкость начинают играть значительную роль и ощутимо влияют на передачу сигнала.

С точки зрения электромагнитной теории такое простое средство как коаксиальный кабель можно представить в виде схемы, состоящей из сопротивлений (R), индуктивностей (L), конденсаторов (С) и проводников (G) на единицу длины (как показано на рис. 10.3).

Рис. 10.3.1. Передача видеосигнала по коаксиальному кабелю

Рис. 10.3.2. Теоретическое представление коаксиального кабеля

При использовании короткого кабеля эта схема оказывает незначительное влияние на сигнал, но если кабель более длинный, ее влияние становится заметным. В последнем случае совокупность элементов R, L и С становится столь существенной, что действует как грубый фильтр нижних частот, который, в свою очередь, воздействует на амплитуду и фазу различных компонентов видеосигнала. Чем выше частоты сигнала, тем больше на них влияют неидеальные свойства кабеля.

Каждый кабель имеет однородное строение и собственный характеристический импеданс (полное сопротивление), который определяется элементами R, L, С и G на единицу длины.

Главное преимущество несимметричной передачи видеосигнала (о чем будет сказано несколько позже) основано на том, что характеристический импеданс передающей среды не зависит от частоты (это относится, главным образом, к средним и высоким частотам), в то время как сдвиг фазы пропорционален частоте.

Амплитудные и фазовые характеристики коаксиального кабеля на низких частотах в большой степени зависят от самой частоты, но так как в подобных случаях длина кабеля достаточно мала по сравнению с длиной волны сигнала, то влияние на передачу сигнала оказывается незначительным.

Когда характеристический импеданс коаксиального кабеля соответствует выходному импедансу источника видеосигнала и входному импедансу приемного устройства, происходит максимальная передача энергии между источником и приемником.

Для высокочастотных сигналов, каким является видеосигнал, согласование полного сопротивления имеет первостепенную важность. Когда импеданс не согласован, видеосигнал целиком или частично отражается назад к источнику, воздействуя не только на выходной каскад, но и на качество изображения. Отражение 100 % сигнала происходит, когда конец кабеля либо замкнут накоротко, либо оставлен открытым (незамкнут). Вся (100 %) энергия сигнала (напряжение х ток) передается только тогда, когда есть согласование между источником, средствами передачи и приемником. Вот почему мы настаиваем на том, чтобы последний элемент в цепи видеосигналов всегда заканчивался 75 Ом.

В видеонаблюдении принят характеристический импеданс 75 Ом для всего оборудования, передающего или принимающего видеосигналы. Поэтому нужно использовать коаксиальный кабель с полным сопротивлением 75 Ом. Но производители выпускают и другое оборудование, например 50 Ом (которое в отдельных случаях используется для вещательного или ВЧ‑оборудования), но тогда между такими источниками и 75‑омными приемниками должны использоваться преобразователи импеданса (пассивные или активные).

Рис. 10.4. Оплеточная машина для коаксиального кабеля

Согласование импеданса также необходимо при использовании передатчиков и приемников с кабелем витой пары, о чем мы поговорим ниже.

75 Ом коаксиального кабеля – это комплексное сопротивление, определяемое отношением напряжения/тока в каждой точке кабеля. Это не активное сопротивление, и поэтому его нельзя измерить обычным мультиметром.

Чтобы вычислить характеристический импеданс, мы воспользуемся электромагнитной теорией и представим кабель эквивалентной схемой, состоящей из элементов R, L, С и G на единицу длины.

Полное сопротивление этой схемы:

Zс = SQRT((R + jωL)/(G + jωC)) (48)

где, как уже объяснялось, R – сопротивление, L – индуктивность, G – проводимость и С – емкость между центральной жилой и экраном на единицу длины. Символ j – это мнимая единица (квадратный корень из ‑1), которая используется для представления комплексного сопротивления, ω = 2πf , где – f частота.

Если коаксиальный кабель имеет достаточно короткую длину (меньше двухсот метров), то R и G можно пренебречь, и в результате мы получим упрощенную формулу для полного сопротивления коаксиального кабеля:

Zc = SQRT(L/C) (49)

Эта формула означает, что характеристический импеданс не зависит от длины кабеля и частоты, но зависит от емкости и индуктивности на единицу длины. Однако, это не так, если длина кабеля (например, RG‑59/U) превышает двести метров. В этом случае сопротивление и емкость имеют значение и оказывают влияние на видеосигнал. Ну а для достаточно коротких кабелей вышеприведенная аппроксимация вполне подходит.

Ограничения кабеля являются, главным образом, результатом накопленного сопротивления и емкости, которые настолько высоки, что упомянутое приближение (49) перестает работать, и сигнал получает значительные искажения. Это происходит, в основном, в форме падения напряжения, высокочастотной потери и групповой задержки.

В видеонаблюдении чаще всего используется коаксиальный кабель RG‑59/U, который может успешно и без корректоров передавать ч/б сигналы на расстояние до 300 м и цветные – на расстояние до 200 м.

Еще один популярный кабель – это RG‑11/U, более толстый и дорогой. Максимальная рекомендованная длина для него – до 600 м для ч/б сигнала и 400 м для цветного сигнала. Существуют также более тонкие коаксиальные кабели с импедансом 75 Ом и диаметром всего 2.5 мм и даже плоские коаксиальные кабели. Они очень удобны для перегруженных участков передачи множества видеосигналов, например, многовходовых матричных коммутаторов. Максимальная длина такого кабеля намного меньше, чем у толстых кабелей, но ее вполне достаточно для соединений и перемычек. Обратите внимание, что эти цифры могут варьироваться у разных производителей и в зависимости от ожидаемого качества сигнала.

Рис. 10.5. Сравнение физических размеров коаксиальных кабелей

За различие между максимальной длиной кабеля для передачи ч/б и цветного сигнала отвечает цветовая поднесущая 4.43 МГц для системы PAL или 3.58 для системы NTSC. Поскольку длинный коаксиальный кабель действует как фильтр нижних частот, то влияние на цветовую информацию будет сказываться быстрее, чем на нижние частоты, так что потеря цветовой информации будет предшествовать потере деталей в нижних частотах.

Если требуется большая длина, то можно использовать дополнительные устройства для выравнивания и усиления видеоспектра. Такие устройства называют усилителями, выравнивателями или корректорами кабеля. В зависимости от качества усилителя (и кабеля) можно увеличить протяженность кабеля в два или даже три раза.

Лучше всего подключать усилители в середине кабеля, где соотношение с/ш наиболее приемлемо, но часто это невозможно или неудобно из‑за трудностей с электропитанием и хранением. Так, большинство усилителей в видеонаблюдении предназначено для подключения со стороны телекамеры, и в этом случае мы фактически получаем предкоррекцию и предусиление видеосигнала. Однако существуют и такие устройства, которые подключаются со стороны монитора и дают выход 1 Vpp (полный размах видеосигнала) с последующей коррекцией полосы частот видеосигнала.

Рис. 10.6. Миниатюрный коаксиальный кабель сэкономит пространство и???

Из вышеупомянутого теоретического объяснения импеданса понятно, что однородность кабеля по длине имеет большое значение для соответствия требованиям характеристического импеданса. Качество кабеля зависит от точности и однородности центральной жилы, диэлектрика и экрана.

Эти факторы определяют значения С и L на единицу длины кабеля. Вот почему надо уделить особое внимание прокладке кабеля и его концевой заделке. Петли и изгибы нарушают однородность кабеля и, следовательно, влияют на его импеданс. Это приводит к высокочастотным потерям, то есть потере мелких деталей изображения, а также удвоению изображения из‑за отражений сигнала. Так, если короткий качественный кабель проложен ненадлежащим образом, с острыми изгибами, качество изображения будет очень далеко от идеального.

Качество изображения будет лучше, если изгиб петли будет в 10 раз больше диаметра коаксиального кабеля. Это равносильно высказыванию: «радиус петли должен быть не меньше 5 диаметров или 10 радиусов кабеля». Это означает, что кабель RG‑59/U не должен быть согнут в петлю диаметром меньшее 6 см (2.5"), a RG‑11/U не должен быть согнут в петлю диаметром меньше 10 см (4").

Медь – один из лучших проводников для коаксиального кабеля. Только золото и серебро обладают более высокими эксплуатационными показателями (сопротивление, коррозия), но для производства кабеля они слишком дороги. Многие полагают, что лучшие кабели получаются из покрытой медью стали, но это не так.

Покрытая медью сталь просто дешевле и, возможно, жестче, но для длинных кабелей в видеонаблюдении лучше использовать медь. Омедненные стальные коаксиальные кабели приемлемы для коллективной антенны, где передаваемые сигналы ВЧ‑модулированы (VHF или UHF, MB или УВЧ). А именно, на более высоких частотах так называемый скин‑эффект (поверхностный эффект) проявляется сильнее: фактический сигнал перетекает на медную поверхность проводника (не экрана, а центрального проводника). Видеосигналы находятся в основной полосе частоты, и поэтому омедненный стальной коаксиальный кабель может подходить для ВЧ‑сигналов, но не для видеонаблюдения. Так что всегда используйте медный коаксиальный кабель.

Рис. 10.7. Минимальный радиус изгиба петли

BNC‑разъемы

В видеонаблюдении широко используется концевая заделка коаксиального кабеля, которая называется BNC‑разъемом (по первым буквам фамилий создателей Bayonet‑Neil‑Concelman ). Существует три типа BNC‑разъемов: с резьбой, запаиваемые и с обжимкой.

Опыт доказывает, что обжимные BNC‑разъемы – самые надежные. Для них требуются специальные и дорогие обжимные инструменты, но траты на них себя оправдывают. Больше 50 % проблем, возникающих при установке систем, являются результатом плохой или неправильной заделки кабеля.

Монтажник не должен знать или понимать досконально все оборудование, используемое в системе (это обязанность проектировщика или поставщика), но если он квалифицировано проложит и заделает кабели, то почти наверняка система будет работать отлично.

Рынок предлагает различные BNC‑изделия. Самые распространенные из них – штекерные (штыревые контакт‑соединения, «папы»). Существуют также гнездовые контакт‑соединения («мамы»), угловые адаптеры, адаптеры BNC‑BNC (их часто называют «barrels »), 75‑омные концевые заделки (или «фиктивные нагрузки»), адаптеры BNC к другим типам соединений и т. д.

Разрыв кабеля посередине и заделка образовавшихся концов приведет к некоторой потере сигнала, особенно, если концы заделаны плохо или использованы некачественные BNC‑разъемы. Хорошая заделка дает потерю сигнала всего в 0.3–0.5 дБ. Если на одном кабеле не слишком много заделок, то сигнал пострадает незначительно.

Рис. 10.8. BNC‑разъем

Существуют посеребренные и даже позолоченные BNC‑разъемы, предназначенные для минимизации контактного сопротивления и защиты разъема от окисления, что особенно важно в прибрежных районах (из‑за воздействия соленой воды и влажного воздуха) и промышленных зонах.

Хороший комплект для установки BNC‑разъемов должен включать позолоченный или посеребренный наконечник для разрезания кабеля, оболочку (основу) соединителя (BNC shell body ), кольцо для обжимания экрана и резиновую трубку‑протектор (ее иногда называют «strain relief boot ») для защиты конца разъема от острых изгибов и окисления.

Рис. 10.9. Обжимные BNC‑элементы (входные и выходные)

Рис. 10.10. Различные BNC‑разъемы и адаптеры

Коаксиальные кабели и концевая заделка BNC

Никогда не заделывайте коаксиальный кабель электрическими резаками или плоскогубцами. Зачищать коаксиальный кабель электрическим резаком очень опасно. Во‑первых, мелкие частицы меди опадают вокруг центральной жилы, что может стать причиной короткого замыкания. Но даже если короткого замыкания не произойдет, меняется импеданс. Во‑вторых, использование обычных плоскогубцев для подсоединения BNC к коаксиальному кабелю никогда не дает надежного результата. В целом, это очень опасные инструменты для заделки обжимных BNC‑разъемов, и их можно использовать лишь в крайнем случае, когда не доступны никакие иные инструменты (при этом следует быть предельно осторожным).

Если вам по роду работы постоянно приходится заделывать коаксиальные кабели, приобретите хороший набор специальных инструментов. Это: специальные кусачки (резаки), инструменты для зачистки провода и для обжимки.

Рис. 10.11. Примеры плохого присоединения BNC‑разъемов

Инструменты для зачистки и обжимки должны соответствовать диаметру кабеля. Если вы используете кабель RG‑59/U (диаметром 6.15 мм), то не путайте

его с RG‑58/U (диаметром 5 мм), хотя они и выглядят почти одинаково. У этих кабелей разный импеданс: у RG‑59/U – 75 Ом, а у RG‑58/U – 50 Ом. Кроме того, у RG‑59/U несколько толще и центральная жила, и экран. BNC‑разъемы для RG‑58/U внешне выглядят так же, но внутри они тоньше.

Лучше всего еще до начала установки, пожертвовав одним разъемом, потренироваться в заделке кабеля. Иногда небольшое различие в размерах кабеля, даже если это RG‑59/U, может обернуться массой проблем при подсоединении разъемов.

Технически лучше использовать коаксиальный кабель с твердой внутренней жилой – и с точки зрения импеданса (кабель более жесткий и сохраняет «прямоту»), и с точки зрения заделки. А именно, заделывать такой кабель проще, чем кабель с витой жилой, который слишком гибок. Некоторые предпочитают витой коаксиальный кабель (stranded ), главным образом, из‑за его гибкости. Но, работая с таким кабелем, необходимо соблюдать осторожность при заделке, поскольку может легко возникнуть короткое замыкание между центральной жилой и экраном.

Если под рукой нет других инструментов, лучше взять спаиваемые BNC‑разъемы и заделывать их, соответственно, при помощи пайки. Помните о температуре пайки железа, а также о качестве пайки, так как можно легко повредить изоляцию и изменить полное сопротивление. В этом случае лучше использовать многожильный коаксиальный кабель.

Если в вашем распоряжении есть различные обжимные разъемы, выбирайте те, которые прослужат дольше, то есть более прочные и стойкие к коррозии, например, посеребренные или позолоченные BNC‑разъемы. Рекомендуем также использовать «резиновые трубки» (иногда их называют «предохранительными») для защиты внутренней части BNC от коррозии и минимизации напряжения на изгиб при соединении и разъединении.

В особых случаях, например, при установке купольных поворотных устройств, может понадобиться очень тонкий и гибкий коаксиальный кабель в 75 Ом, (поскольку телекамера постоянно поворачивается и наклоняется). Производители кабеля предлагают такой кабель, но не забывайте, что для него потребуются специальные BNC‑разъемы и инструменты.

Даже если такой кабель имеет в диаметре всего 2.5 мм (как, например, кабель RG‑179 B/U), его полное сопротивление тоже будет равно 75 Ом, что достигается при помощи специального диэлектрика и толщины центральной жилы. Затухание такого кабеля высоко, но для коротких расстояний это несущественно.

Если требуется проложить длинный кабель, необходимы другие кабели 75 Ом, например, RG‑11B/U с общим диаметром более 9 мм. Само собой разумеется, для RG‑11 также нужны специальные инструменты и BNC‑разъемы. Некоторые техники используют специальные механизмы для зачистки или маркировки коаксиального кабеля. Это довольно дорогие механизмы и их трудно найти, но если вы постоянно занимаетесь установкой больших систем видеонаблюдения, то силы, время и деньги, потраченные на их поиск и приобретение, себя оправдают.

Рис. 10.12. Как правильно подсоединить BNC‑разъем (размеры зависят от инструмента, используемого для зачистки конца кабеля)

Рис. 10.13. Инструменты для заделки кабеля

В таблице 10.1 представлены типичные показатели затухания различных коаксиальных кабелей. Обратите внимание, что затухание показано в децибелах и относится к амплитуде напряжения видеосигнала.

Воспользовавшись таблицей, приведенной в разделе об отношении с/ш для телекамер, можно подсчитать, что 10 дБ эквивалентны ослаблению сигнала на 30 %, то есть 0.3 Vpp. В кабеле RG‑59 длиной 300 м сигнал ослабляется на 10 дБ. Такая низкая амплитуда сигнала может оказаться недостаточной для видеомонитора или видеомагнитофона. При таком затухании потребуется усилитель.

Методы установки

До установки нужно проверить, кабели какой длины предлагают поставщики. Обычно прилагаются катушки с кабелем длиной примерно 300 м (1000 футов), но также встречаются катушки и в 100 м, и в 500 м. Естественно, если это возможно, лучше прокладывать один неразрывный кабель. Если же по каким‑либо причинам требуется более длинный кабель, то его можно удлинить, заделав концы основного и добавляемого кабелей. Хотя обычно в подобном случае соединение выполняется при помощи адаптера BNC‑BNC («barrel »), но, чтобы уменьшить количество точек соединения, лучше использовать один штекер BNC и одно гнездо (то есть обжимные BNC «папу» и «маму»).

Еще до укладки кабеля следует изучить трассу на предмет потенциальных проблем вроде острых углов, забитых кабельных каналов и т. п. После определения жизнеспособного маршрута, следует распределить кабель таким образом, чтобы точки соединения и подключения усилителей находились в доступных местах.

Важно, чтобы в местах будущих соединений был оставлен достаточный запас кабеля. Обычно достаточно перехлеста кабелей в 1 м.

Если возможно, кабель следует укладывать в кабелепровод (conduit) соответствующего размера.

Производители предлагают кабелепроводы разной длины и диаметра, в зависимости от числа кабелей и их диаметров. Для внешней прокладки кабеля необходим специальный кабелепровод с усиленной защитой от действия ультрафиолета. В особых условиях, например, на железнодорожных станциях, используйте специальные металлические кабелепроводы. Они защищают кабель от повышенного электромагнитного излучения в момент прохождения электропоезда.

Те же меры предосторожности необходимо соблюдать и при прокладке коаксиального кабеля под землей. При этом особое внимание следует уделить предотвращению повреждений, вызванных чрезмерной нагрузкой в локальных точках. Такие нагрузки могут возникать в местах контакта кабеля с неоднородным материалом засыпки или неровностями траншеи. Повреждения по этой причине проявятся не сразу, но изображение будет страдать из‑за изменения полного сопротивления в точках деформации кабеля. Так или иначе, затраты на откапывание и ремонт кабеля очень велики, и лучше сразу постараться сделать все возможное для хорошей укладки.

Вы хорошо защитите кабель от повреждений, если уложите кабель на слой песка толщиной примерно 50‑150 мм и присыплете таким же слоем песка сверху. Особое внимание следует уделить выкапыванию траншеи, дно которой должно быть ровным, без выступов. При закапывании траншеи следите за тем, чтобы в засыпке не было камней, которые могут повредить кабель.

Рис. 10.16. Машина для автоматической заделки коаксиального кабеля

Рис. 10.17. Образец отличной организации кабеля

Глубина траншеи зависит от типа почвы и от ожидаемой нагрузки на поверхности. В твердой породе понадобится траншея глубиной всего в 300 мм, а если почва мягкая и траншея пересекает дорогу, то траншея должна иметь глубину 1 м. Траншея в обычных условиях должна иметь глубину 400–600 мм и песчаную подстилку толщиной 100–300 мм.

Размещение коаксиального кабеля в кабельном лотке (желобе) требует соблюдения все того же главного правила: минимального радиуса изгиба.

Как уже говорилось, минимальный радиус изгиба зависит от размера коаксиального кабеля, но общее правило гласит, что радиус петли должен быть не меньше 5 диаметров (или 10 радиусов) кабеля. Правило минимального изгиба должно соблюдаться даже тогда, когда используется кабельный лоток. Не следует стремиться к аккуратности и изгибать кабель, пытаясь уложить его рядом с силовыми и другими кабелями.

Помните, что изгиб кабеля, превышающий минимальный радиус, влияет на полное сопротивление и ведет к потере качества видеосигнала.

Рис. 10.18. Точная организация и маркировка кабелей требует немало времени и сил

Рис. 10.19. Устройство для автоматической маркировки кабеля

Протяжка коаксиальных кабелей выполняется с использованием стальных или пластмассовых «проводников» (направляющих). Все большую популярность приобретают предназначенные для этой цели средства из новых жестких пластмасс. Их называют «змеями».

Используемые обычно средства скрепления кабелей вполне приемлемы, но помните, что при этом нельзя прикладывать чрезмерную силу, чтобы не раздавить коаксиальный кабель и не изменить его полное сопротивление.

Если требуется использовать смазку, обратитесь за рекомендацией к производителю кабеля. Для уменьшения трения можно использовать также тальк или гранулы из полистирола (bean‑bag‑type polystyrene beans ).

В некоторых случаях кабель уже имеет концевые разъемы. При прокладке кабеля они должны быть хорошо защищены. Отверстия в таком случае должны быть больше.

Между конечными точками крепления кабеля лучше оставить небольшую слабину, а не класть кабель в натяг, в случае чего он будет плохо «реагировать» на колебания температуры и вибрацию.

Если во время установки кабель получил какие‑то повреждения, оставьте запас кабеля рядом с поврежденным участком, чтобы можно было вставить дополнительные BNC‑разъемы.

Динамический рефлектометр

Если предстоит прокладка сложной и длинной трассы коаксиального кабеля, то для обнаружения дефектных участков кабеля вам будет полезен динамический рефлектометр (time domain reflectometer , TDR).

Основной принцип работы рефлектометра состоит в том, что он генерирует короткие и сильные импульсы и измеряет отраженную энергию. Определяя время задержки между введенным и отраженным сигналами, можно довольно точно определить локализацию дефектной заделки кабеля и/или острых изгибов. Это особенно важно, если кабель проходит в недоступных местах.

Рис. 10.20. Динамический рефлектометр

Коаксиальный кабель широко используется для передачи пакетов сигналов информации в компьютерных сетях, телевизионных сигналов в системах кабельного телевидения, видеонаблюдения и многих других радиотехнических инженерных комплексах. С появлением беспроводных технологий передачи данных Bluetooth или более современной и высокоскоростной Wi-Fi интенсивность использования коаксиального кабеля снизилась.

Коаксиальный кабель для передачи пакетов информации

Недостатки новых технологий:

• незначительный радиус действия;
• низкая помехозащищенность;
• малая скорость процесса передачи информации.

Сети с использованием коаксиальных кабелей ещё востребованы и широко применяются, особенно на военных объектах, где помехозащищенность имеет первостепенное значение.

Конструкция кабеля

Коаксиальный кабель имеет две токопроводящие жилы:

1. Центральная монолитная медная жила. В некоторых стандартах встречается её многожильное витое исполнение из сплавов меди и с напылением серебряного слоя. Эта жила является сердечником кабеля, она находится в диэлектрической оболочке из полиэтилена.
2. Внешний экранирующий проводник выглядит как плетёная сетка из меди, медных сплавов или алюминия. Некоторые варианты исполнения кабелей допускают два экранирующих слоя, между которыми диэлектрический слой. Первый используется, как центральная жила для передачи сигналов, другой рассеивает внешние электромагнитные помехи.

Общий вид конструкции коаксиального кабеля

В большинстве случаев внешняя защита кабеля от механических воздействий выполняется устойчивой к ультрафиолетовым лучам полихлорвинидной оболочкой. Есть более дорогие варианты защиты с тефлоновым покрытием.

Виды коаксиальных кабелей

Существует много разновидностей коаксиальных кабелей, некоторые из них достигают несколько сантиметров в диаметре. Они применяются для передачи радиотелевизионных сигналов большой мощности на антенны в передатчиках 1-5 кВт.

Разновидность коаксиальных кабелей

Для построения локальных компьютерных сетей используются кабеля двух стандартов:

1. Категории RG-58/U или 58A/U, стандарта 10BASE-2 . Его называют тонкий коаксиальный кабель, с диаметром до 6 мм, с волновым сопротивлением 50 Ом, модель RG-58/U – с цельным медным проводом в центре кабеля, в категории 58A/U сердечник состоит из витого многожильного медного провода. Кабель способен передавать информацию без существенных потерь сигнала, скоростью до 10 Мбит/сек, до 185м, соединяются кабели напрямую к компьютерной плате сетевого адаптера.

1. Категории RG-11 или RG-8, стандарта 10BASE-5:

• 10BASE-5 – в быту называют толстый коаксиальный кабель, с сечением 12 мм, центральная жила, диаметр, которой значительно толще, позволяет передавать сигналы с меньшим затуханием.
• В категории RG-11 сопротивление 75 Ом, в модели RG- 8 – 50 Ом. Скорость передачи сигналов 10 Мбит/сек, как в кабелях стандартов 10BASE-2, но расстояние значительно больше до 500 м. Очень часто этот кабель используют как магистральный соединяющий несколько отдельных локальных сетей, подключая его через трансивер. Это устройство, оснащённое коннектором «зуб вампира», который при подключении прокалывает изоляционную оболочку и обеспечивает электрический контакт, с проводником.

Одним из передовых изготовителей коаксиальных кабелей является компания Belden её разработки по усовершенствованию производства, повышению помехозащищенности, дальности передачи сигналов используются многими фирмами. Некоторые технические решения приняты как международные стандарты в производстве.

Кабель Belden

Кабельные сети получили широкое распространение благодаря предоставлению компаниями определённых услуг для потребителей в получении и обработке информации. С переходом на цифровое вещание улучшилось качество кабельного ТВ, появился высокоскоростной интернет, пакеты спутникового телевидения и IP-телефония. Стал активнее использоваться диапазон до 2100 МГц и частоты от 5-65 МГц для передачи сигналов обратного канала.

Кабель Belden отлично зарекомендовал себя в развитии этих технологий, разработчики поняли, что затраты на создание помехозащищенной аппаратуры беспроводной связи очень большие. Дешевле и эффективнее исключить электромагнитные помехи, создавая надёжную экранировку коаксиальных кабелей.

Общий вид кабеля Belden

Технология экранирования DUOBOND® PLUS в кабелях фирмы Belden соответствует самым передовым требования, которые выдвигают потребители.

Особенности технических решений кабеля DUOBOND® PLUS:

1. Экранировку обеспечивает листовая алюминиевая фольга и медная плетёная сетка, структура внешней экранирующей оболочки трёхслойная, алюминий, полиэстер, и снова алюминий. Всё это надёжно приклеено вокруг диэлектрического слоя из вспененного, азотом полиэтилена, который разделяет центральный провод и многослойный экран. Такая технология изготовления кабеля предотвращает смещение экранирующего слоя, при разделке для крепления разъёмов и при загибах в процессе прокладки. Это техническое решение разработанное, специалистами от компании Belden является уже промышленным стандартом для всех производителей.
2. Для повышения механической прочности экранирующего слоя и обеспечения эффективности защиты от помех на уровне 85 Дб используется гальваническая медь 99,99% покрытая слоем олова.
3. Внешняя трёхслойная экранирующая оболочка имеет уникальный способ соединения с замыкающим перекрытием, которое обеспечивает электрический контакт алюминиевого покрытия. Таким образом, создаётся цельная экранирующая трубка из ламинированной фольги.
4. Кабеля, DUOBOND® PLUS, создаются с экранировкой, которые полностью соответствуют стандартам RG 6, RG 11 и RG 59. Это значительно упрощает работу операторов при монтаже, используются те же технологические приёмы, инструменты и разъёмы как в работе с другими кабелями этих стандартов.

Основные параметры кабелей DUOBOND® PLUS

Параметры	RG 59	RG 6	(PRG 11)
Волновое R, в Ом	75	75	75
Емкость, в пФ/м	55	56	55
Эффект экранировки, в дБ	>85	>85	>90
Ø центрального провода, в мм	0.8	1	1.55
Ø диэлектрика, в мм	3.66	4.75	7.25
Тип фольги	Al/Pe/Al	Cu	Cu
Плотность оплетки, в %	50	50	50
Ø внешнего проводника, в мм	4.2	5.25	7.9
Ø оболочки, в мм	6	6.9	10.1
Минимум радиуса загиба, в мм	35	35	100
Тактовая частота передаваемых сигналов в МГц		затухания сигналов в дБ/100м
5	1.8	1.7	0.9
50	4	4.5	2.7
100	5.6	6.4	3.9
200	7.4	9.1	5.7
300	12.6	11	6.9
400	16.2	13.2	8.2
800	23.2	19.2	12
1350	30.7	25.6	16.1
1750	35.3	29.6	18.7
2400	41.9	35.5	22.5

Отечественные производители производят коаксиальные кабели с индивидуальной маркировкой, но с соблюдением международных стандартов.

Кабель РК-75 и РК-50

Экранирующая сетка этих кабелей выполнена из тонкой мягкой медной проволоки плотность, которой 90%. Бывают комбинированные варианты, лавсановое алюминиевое покрытие обёрнуто сеткой из луженой медной проволоки с плотностью 50%. Комбинированный экран обеспечивает большую помехозащищенность.

Изоляция центрального провода состоит из вспененного азотом полиэтилена, это обеспечивает малый коэффициент затухания передаваемого сигнала. Центральный стержень выполнен из цельной отожженной медной проволоки или из тонкой многожильной структуры. Это придаёт большую гибкость проводу и лучшую проводимость для электрических сигналов. Структура коаксиального кабеля РК-75 одинакова со РК-50, различие в диаметре отдельных элементов и волновом сопротивлении. Оно определяет их назначение и область применения:

• РК-75 чаще применяется в магистральных компьютерных сетях между локальными ветвями большой сети;
• РК-50 имеет большую область применения, его используют на радиопередающих и радиоприёмных устройствах, для соединений плат различного назначения в отдельных блоках, передачи видеосигналов, в локальных компьютерных сетях.

Для эксплуатации кабеля снаружи помещений используются марки с внешней оболочкой из светостабилизирующего полиэтилена, для прокладки внутри зданий применяют кабели с оболочкой из пластика ПВХ.

Технические характеристики РК кабелей

Марка кабеля	Внутренняя жила	Волновое сопротивление W, Ом	Затухание, дБ/м на частоте		Диаметр D, мм
			10 МГц	100 МГц
РК-50-2-11 (РК-119)	Однопроволочная	50±2	0.05	0.18	4,0±0,3
РК-50-2-13 (РК-19)	"	50±2	0.05	0.18	4,0±0,3
РК-50-3-11 (РК-159)	"	50±2	0.04	0.13	5,3±0,3
РК-50-3-13 (РК-55)	"	50±2	0.03	0.13	5,0±0,3
РК-50-4-11 (РК-129)	"	50±2	0.03	0.1	9,6±0,6
РК-50-4-13 (РК-29)	"	50±2	0.03	0.1	9,6±0,6
РК-50-7-11 (РК-147)	Многопроволочная	50±2	0.02	0.08	10,3±0,6
РК-50-7-15 (РК-47)	"	50±2	0.02	0.08	10,3±0,6
РК-50-7-12 (РК-128)	"	50±2	0.02	0.09	11,2±0,7
РК-50-7-16 (РК-28)	"	50±2	0.02	0.09	11,2±0,7
РК-50-11-11 (РК-148)	"	50±2	0.018	0.06	14,0±0,8
РК-50-11-13 (РК-48)	"	50±2	0.018	0.06	14,0±0,8
РК-75-4-11 (РК-101)	Однопроволочная	50±2	0.032	0.1	7,3±0,4
РК-75-4-15 (РК-1)	"	50±2	0.032	0.1	7,3±0,4
Примечание: Таблица содержит данные, приводимые заводами-изготовителями. Для оценки затухания на частоте 27 МГц может быть использована линейная интерполяция.

Комбинированный кабель КВК-В(П)-2

Особенность такой марки заключается в том, что к обычному коаксиальному кабелю между экраном и внешней изолирующей оболочкой добавлены два медных изолированных провода. Дополнительные провода многожильные сечением 0,5 для управления опциями системы и 0,75 мм/кв, для питания. ТВ сигнал передаётся по коаксиальной составляющей кабеля, а управление или питание камерой осуществляется по дополнительным проводам.

Общий вид комбинированного кабеля КВК-В(П)-2

Такой кабель обеспечивает качественную передачу цветного и чёрно-белого видеосигнала, на расстояние до 450 м.

Конструкции и технические параметры комбинированных кабелей

Маркировка отечественных кабелей РК

Основой маркировки является последовательность букв и чисел:

• первое число 50 или 75 – величина волнового сопротивления Ом;
• второе число – Ø изоляции центральной жилы;
• в третьем числе, первая цифра – это материал изоляции с категорией теплостойкости, вторая и третья цифры определяют номер разработки.

Пример расшифровки РК 75-4,9-322А:

• Р – радиочастотный;
• К – коаксиальный кабель;
• число 75 – волновое сопротивление в Ом/м;
• 4 или 9 – Ø по внешней изоляции;
• 3 — полувоздушная, вспененная изоляция с теплостойкостью 1250 С;
• число 22 – номер производственной разработки;
• последняя в группе символов буква А, обозначает основную категорию назначения «Антенный».

В зависимости от задачи и спроса производители делают много разных марок коаксиальных кабелей. Для систем видеонаблюдения и домофонов широко распространены комбинированные модели кабелей.

Особенности монтажа

Каждый описанный коаксиальный кабель обладает хорошей гибкостью.

Радиус поворота при прокладке не должен превышать 12 кратной величины радиуса оболочки кабеля. Перегибы могут со временем привести к продавливанию центральной жилой диэлектрического слоя и замыканию на экран. Не желательно подвешивать кабель на длительное время, под собственным весом на расстоянии более 15 м, это приводит к растяжению и обрыву центральной жилы. Большое значение имеет правильная разделка концов кабеля для присоединения разъёмов.

Последовательность и описание разделки кабеля для крепления разъёмов

Оболочка кабеля рассчитана для защиты его от влаги и внешних повреждений при эксплуатации в помещениях и на поверхности. Не прокладывайте кабель под водой или под землёй. Капиллярное просачивание воды разрушит экранирующую оболочку и центральный стержень.

Допускается эксплуатация на поверхности в дождливую погоду, но в местах соединения рекомендуется использовать силиконовые герметики, в крайнем случае, изоленту и пластилин. Существуют специальные влагоустойчивые разъёмы, модели SO-239 или PL-259, PL-258.

Последовательность расположения соединительных разъёмов PL-259 и PL-258

Соединения выполнены пайкой, изменяют величину волнового сопротивления, являются источником отражённых волн, что приводит к искажению сигнала. Используйте промышленные соединительные разъёмы.

Волновое сопротивление

Работая с электронным оборудованием, сигналы которого передаются по коаксиальному кабелю необходимо понимать, что волновое сопротивление невозможно измерить по центральной жиле обычным омметром. Оно рассчитывается исходя из диаметра центрального провода и диаметра экранирующей сетки:

• Rw = 91lg (dD);
• Rw – волновое сопротивление в Ом;
• D – Ø внутреннего диэлектрического слоя в мм;
• d – Ø внутреннего центрального стержня в мм.

Существуют рассчитанные графики зависимости волнового сопротивления от диаметров диэлектрического слоя и центральной жилы.

График зависимости волнового сопротивления от отношения диаметров диэлектрического слоя и центрального провода

По вертикальной оси отмечаем величину отношения Dd, по горизонтали измеряется величина Rw (волновое сопротивление). Из графика видна прямо пропорциональная зависимость, с увеличением отношения увеличивается сопротивление. Таким образом, делая замеры диаметров и вычисления, по графику можно самостоятельно определить Rw.

Выбор кабеля. Видео

Как правильно выбрать кабель для ТВ, рассказывает это видео.

Используя коаксиальный кабель при монтаже радиоэлектронного оборудования, рекомендуется руководствоваться инструкциями по монтажу, где обычно указывается маркировка. Применяя указанные марки кабелей современные инструменты, разъёмы и другие комплектующие несложно выполнить монтаж своими силами.

Коаксиальный кабель (коаксиальная пара) - Пара, проводники которой расположены соосно и разделены изоляцией.

Коаксиальный кабель (от лат. co - совместно и axis - ось, то есть «соосный»), также известный как коаксиал (от англ. coaxial), - электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана и служащий для передачи высокочастотных сигналов.

1. Внутреннего проводника в виде одиночного прямолинейного (как на рисунке) или свитого в спираль провода, многожильного провода, трубки, выполняемых из меди, медного сплава, алюминиевого сплава, омеднённой стали, омедненного алюминия, посеребренной меди и т. п.

Коаксиальный кабель состоит из:

Устройство коаксиального кабеля

2. Изоляции, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.) диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения (соосность) внутреннего и внешнего проводников;

3. Внешнего проводника (экрана) в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава;

4. Оболочки (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала.

История создания

• 1929 год - Ллойд Эспеншид (англ. Lloyd Espenschied) и Герман Эффель из AT&T Bell Telephone Laboratories запатентовали первый современный коаксиальный кабель.
• 1936 год - AT&T построила экспериментальную телевизионную линию передачи на коаксиальном кабеле, между Филадельфией и Нью-Йорком.
• 1936 год - Первая телепередача по коаксиальному кабелю, с Берлинских Олимпийских Игр в Лейпциге.
• 1936 год - Между Лондоном и Бирмингемом, почтовой службой (теперь BT) проложен кабель на 40 телефонных номеров.
• 1941 год - Первое коммерческое использование системы L1 в США, компанией AT&T. Между Миннеаполисом, (Миннесота) и Стивенс Пойнт (Висконсин) запущен ТВ-канал и 480 телефонных номеров.
• 1956 год - Проложена первая трансатлантическая коаксиальная линия, TAT-1.

Применение

• системы связи;
• вещательные сети;
• антенно-фидерные системы;
• АСУ и другие производственные и научно-исследовательские технические системы;
• системы дистанционного управления, измерения и контроля;
• системы сигнализации и автоматики;
• системы объективного контроля и видеонаблюдения;
• каналы связи различных радиоэлектронных устройств мобильных объектов (судов, летательных аппаратов и др.);
• внутриблочные и межблочные связи в составе радиоэлектронной аппаратуры;
• каналы связи в бытовой и любительской технике;
• военная техника и другие области специального применения.

Кроме канализации сигнала, отрезки кабеля могут использоваться и для других целей:

• кабельные линии задержки;
• четвертьволновые трансформаторы;
• симметрирующие и согласующие устройства;
• фильтры и формирователи импульса.

Классификация

По назначению - для систем кабельного телевидения, для систем связи, авиационной, космической техники, компьютерных сетей, бытовой техники и т. д.

По волновому сопротивлению (хотя волновое сопротивление кабеля может быть любым), стандартными являются пять значений по российским стандартам и три по международным:

• 50 Ом - наиболее распространённый тип, применяется в разных областях радиоэлектроники. Причиной выбора данного номинала была, прежде всего, возможность передачи радиосигналов c минимальными потерями в кабеле, а также близкие к предельно достижимым показания электрической прочности и передаваемой мощности (Изюмова, Свиридов, 1975, стр. 51-52);
• 75 Ом - распространённый тип, применяется преимущественно в телевизионной и видеотехнике (был выбран по причине хорошего отношения механической прочности и себестоимости и применяется там, где мощности небольшие, а метраж велик; при этом потери в кабеле чуть выше, чем для 50 Ом);
• 100 Ом - применяется редко, в импульсной технике и для специальных целей;
• 150 Ом - применяется редко, в импульсной технике и для специальных целей, международными стандартами не предусмотрен;
• 200 Ом - применяется крайне редко, международными стандартами не предусмотрен.

По диаметру изоляции:

• субминиатюрные - до 1 мм;
• миниатюрные - 1,5-2,95 мм;
• среднегабаритные - 3,7-11,5 мм;
• крупногабаритные - более 11,5 мм.

По гибкости (стойкость к многократным перегибам и механический момент изгиба кабеля):

• жёсткие;
• полужёсткие;
• гибкие;
• особогибкие.

По степени экранирования:

• со сплошным экраном:

1. с экраном из металлической трубки
2. с экраном из лужёной оплётки

• с обычным экраном

1. с однослойной оплёткой
2. с двух- и многослойной оплёткой и с дополнительными экранирующими слоями
   излучающие кабели, имеющие намеренно низкую (и контролируемую) степень экранировки

Обозначения
Обозначения советских кабелей

По ГОСТ 11326.0-78 марки кабелей должны состоять из букв, означающих тип кабеля, и трёх чисел (разделённых дефисами).

Первое число означает значение номинального волнового сопротивления. Второе число означает:

• для коаксиальных кабелей - значение номинального диаметра по изоляции, округлённое до ближайшего меньшего целого числа для диаметров более 2 мм (за исключением диаметра 2,95 мм, который должен быть округлен до 3 мм, и диаметра 3,7 мм, который округлять не следует):
• для кабелей со спиральными внутренними проводниками - значение номинального диамет­ра сердечника;
• для двухпроводных кабелей с проводниками в отдельных экранах - значение диаметра по изоляции, округлённое так же, как и для коаксиальных кабелей;
• для двухпроводных кабелей с проводниками в общей изоляции или скрученных из отдельно изолированных проводников - значение наибольшего размера по заполнению или диаметра по скрутке.

Третье - двух- или трёхзначное число - означает: первая цифра - группу изоляции и катего­рию теплостойкости кабеля, а последующие цифры означают порядковый номер разработки. Кабелям соответствующей теплостойкости присвоено следующее цифровое обозначение:

1 - обычной теплостойкости со сплошной изоляцией;
2 - повышенной теплостойкости со сплошной изоляцией;
3 - обычной теплостойкости с полувоздушной изоляцией;
4 - повышенной теплостойкости с полувоздушной изоляцией;
5 - обычной теплостойкости с воздушной изоляцией;
6 - повышенной теплостойкости с воздушной изоляцией;
7 - высокой теплостойкости.

К марке кабелей повышенной однородности или повышенной стабильности параметров в конце через тире добавляют букву С.

Наличие буквы А («абонентский») в конце названия обозначает пониженное качество кабеля - отсутствие части проводников, составляющих экран.

Кабели делятся по шкале Radi Guide. Наиболее распространённые категории кабеля:

• RG-8 и RG-11 - «Толстый Ethernet» (Thicknet), 50 Ом. Стандарт 10BASE5;
• RG-58 - «Тонкий Ethernet» (Thinnet), 50 Ом. Стандарт 10BASE2:

1. RG-58/U - сплошной центральный проводник,
2. RG-58A/U - многожильный центральный проводник,
3. RG-58C/U - военный кабель;

• RG-59 - телевизионный кабель (Bradband/Cable Televisin), 75 Ом. Российский аналог РК-75-х-х («радиочастотный кабель»);
• RG-6 - телевизионный кабель (Bradband/Cable Televisin), 75 Ом. Кабель категории RG-6 имеет несколько разновидностей, которые характеризируют его тип и материал исполнения. Российский аналог РК-75-х-х;
• RG-11- магистральный кабель, практически незаменим, если требуется решить вопрос с большими расстояниями. Этот вид кабеля можно использовать даже на расстояниях около 600 м. Укреплённая внешняя изоляция позволяет без проблем использовать этот кабель в сложных условиях (улица, колодцы). Существует вариант S1160 с тросом, который используется для надёжной проброски кабеля по воздуху, например, между домами;
• RG-62 - ARCNet, 93 Ом

«Тонкий» Ethernet

Был наиболее распространённым кабелем для построения локальных сетей. Диаметр примерно 6 мм и значительная гибкость позволяли ему быть проложенным практически в любых местах. Кабели соединялись друг с другом и с сетевой платой в компьютере при помощи Т-коннектора BNC (Baynet Neill-Cncelman). Между собой кабели могли соединяться с помощью I-коннектора BNC (прямое соединение). На обоих концах сегмента должны быть установлены терминаторы. Поддерживает передачу данных до 10 Мбит/с на расстояние до 185 м.

«Толстый» Ethernet

Более толстый, по сравнению с предыдущим, кабель - около 12 мм в диаметре, имел более толстый центральный проводник. Плохо гнулся и имел значительную стоимость. Кроме того, при присоединении к компьютеру были некоторые сложности - использовались трансиверы AUI (Attachment Unit Interface), присоединённые к сетевой карте с помощью ответвления, пронизывающего кабель, т. н. «вампирчики». За счёт более толстого проводника передачу данных можно было осуществлять на расстояние до 500 м со скоростью 10 Мбит/с. Однако сложность и дороговизна установки не дали этому кабелю такого широкого распространения, как RG-58. Исторически фирменный кабель RG-8 имел жёлтую окраску, и поэтому иногда можно встретить название «Жёлтый Ethernet» (англ. Yellw Ethernet)

Вспомогательные элементы коаксиального тракта

• Коаксиальные разъёмы - для подключения кабелей к устройствам или их сочленения между собой, иногда кабели выпускаются из производства с установленными разъёмами.
• Коаксиальные переходы - для сочленения между собой кабелей с непарными друг другу разъёмами.
• Коаксиальные тройники, направленные ответвители и циркуляторы - для разветвлений и ответвлений в кабельных сетях.
• Коаксиальные трансформаторы - для согласования по волновому сопротивлению при соединении кабеля с устройством или кабелей между собой.
• Оконечные и проходные коаксиальные нагрузки, как правило, согласованные - для установления нужных режимов волны в кабеле.
• Коаксиальные аттенюаторы - для ослабления уровня сигнала в кабеле до необходимого значения.
• Ферритовые вентили - для поглощения обратной волны в кабеле.
• Грозоразрядники на базе металлических изоляторов или газоразрядных устройств - для защиты кабеля и аппаратуры от атмосферных разрядов.
• Коаксиальные переключатели, реле и электронные коммутирующие коаксиальные устройства - для коммутации коаксиальных линий.
• Коаксиально-волноводные и коаксиально-полосковые переходы, симметрирующие устройства - для состыковки коаксиальных линий с волноводными, полосковыми и симметричными двухпроводными.
• Проходные и оконечные детекторные головки - для контроля высокочастотного сигнала в кабеле по его огибающей.