Типы радиочастотных кабелей: практическое руководство по стилям коаксиальных кабелей, потерям сигнала и выбору

Перемычка РГ58 длиной 1 м обходится вам примерно в 1 дБ на частоте 2,4 ГГц, что составляет примерно 20% потребляемой мощности. Замените ее на полужесткий кабель 0,141 дюйма, и на той же трассе потеряется чуть более половины этой суммы. Больше ничего в сборке не менялось — менялся только тип кабеля.

Вот почему семейство кабелей обычно является первым решением, которое стоит принять правильно при сравнении типов ВЧ-кабелей. Импеданс определяет, к чему разрешено подключение кабеля, конструкция определяет, какой объем сигнала достигнет дальнего конца, а интерфейс разъема ограничивает частоту, которую может передавать готовая сборка. Ниже рассказывается, чем различаются семейства, что на самом деле означают номера в технических характеристиках и где заказы чаще всего идут не так.

Контент

1 Сравнение основных типов радиочастотных кабелей
2 Импеданс на первом месте: 50 или 75 Ом.
- 2.1 50 Ом
- 2.2 75 Ом
3 Внутри кабеля: четыре слоя, четыре задания
4 Чтение данных о потерях и не обмануться
5 Интерфейсы разъемов устанавливают потолок
6 Подбор кабеля к разъему и к работе
7 Пять деталей, которые вызывают переделки
8 Часто задаваемые вопросы

Сравнение основных типов радиочастотных кабелей

Почти каждый каталожный кабель относится к одному из пяти семейств. Они перекрываются по импедансу и вариантам разъемов, поэтому реальные различия сводятся к потерям для данного диаметра, к тому, насколько сильно вы можете их согнуть и будет ли когда-либо перенаправлена трасса.

Ориентировочное затухание на частоте 1 ГГц для распространенных семейств с сопротивлением 50 Ом; Значения меняются в зависимости от диаметра, диэлектрика и производителя, поэтому сверяйте их с техническими данными поставщика.
Семья	Типовые размеры	Потери на частоте 1 ГГц (дБ/м)	Лучше всего подходит для	Главный компромисс
Гибкий (в стиле RG)	РГ316, РГ58, РГ213, 1,9–10,3 мм.	0,3–1,2	Прыжки на скамейке, короткие пробежки, лабораторные работы.	Самые высокие потери для данного диаметра
Гибкий с низкими потерями	0,240 дюйма, 0,400 дюйма, пенопласт или с воздушным зазором	0,1–0,45	Антенные фидеры, внутридомовые трассы	Более жесткая оболочка, более широкий радиус изгиба
Полужесткий	0,047–0,250 дюйма, твердый ПТФЭ, медная трубка	0,2–1,2	Критические по фазе пути, плотная внутренняя маршрутизация	Невозможно изменить маршрут после формирования
Соответствующий	0,086–0,250 дюйма, формуется вручную	0,25–1,0	Герметичные корпуса, маршрутизация прототипов	Менее повторяемость, более короткий срок службы гибкости
Гофрированный (жесткий)	1/2 дюйма, 7/8 дюйма	0,05–0,15	Длинные кормушки, высокая мощность, бег на открытом воздухе	Радиус изгиба и стоимость соединителя

На расстоянии 10 м при частоте 2 ГГц RG58 теряет примерно 9 дБ, тогда как 0,240 в кабеле с низкими потерями теряет около 3 дБ. Этот зазор возникает из-за диэлектрика и экрана, а не из меди.

Импеданс на первом месте: 50 или 75 Ом.

Два импеданса охватывают почти всю радиочастотную работу и не являются взаимозаменяемыми.

50 Ом

Беспроводная связь, радар, GPS, контрольно-измерительные приборы
Стандарт для интерфейсов СМА, N, ТНК и 2,4 мм.
По умолчанию для всего, что несет модулированный сигнал.

75 Ом

Трансляция видео, кабельное телевидение, спутниковое распространение ПЧ
Общий для разъемов БНК и F.
N-тип редко выпускается на 75 Ом.

75-омный штекер на 50-омном разъеме не выходит из строя напрочь — он отражает. Соединение увеличивает обратные потери, источник видит худшую нагрузку, а развертка показывает пульсации, в которых часто обвиняют кабель. Легче всего ошибиться при смешивании с разъемом BNC, где версии на 50 и 75 Ом внешне выглядят одинаково и отличаются только диэлектриком и центральным контактом.

Внутри кабеля: четыре слоя, четыре задания

Каждый слой перемещает разное число в таблице данных, поэтому два кабеля с одинаковым импедансом могут вести себя совершенно по-разному.

Вид коаксиального кабеля в разрезе: диэлектрик задает потери и коэффициент укорочения, экран задает утечку и экранирование.

Центральный проводник: сплошная медь для минимальных потерь и стабильной фазы; пережил гибкую жизнь.
Диэлектрик: твердый полиэтилен (коэффициент скорости около 0,66) дешев и стабилен, вспененный полиэтилен (0,80–0,88) снижает потери, но мягче, твердый ПТФЭ (около 0,70) выдерживает нагревание и подходит для полужестких конструкций.
Экран: одна оплетка обеспечивает покрытие 90–95 %, а фольга и оплетка приближаются к полному покрытию и улучшают экранирование на высоких частотах — за счет жесткости.
Оболочка: ПВХ внутри помещения, ФЭП для устойчивости к температуре и химическому воздействию, ТПУ для защиты от истирания на открытом воздухе.

Фактор скорости – это товар, который покупатели чаще всего пропускают. Кабель с твердым полиэтиленом с коэффициентом 0,66 электрически в 1,5 раза превышает свою физическую длину, поэтому 3 м коаксиального кабеля ведут себя как 4,5 м свободного пространства. Это имеет значение для синхронизированных по фазе пар, линий задержки и антенных жгутов, где два кабеля одинаковой физической длины все равно могут идти не синхронно, если их диэлектрики различаются.

Чтение данных о потерях и не обмануться

Затухание, указанное в технических характеристиках, измеряется на анализаторе с качающейся частотой при комнатной температуре на согласованной нагрузке 50 Ом и указывается либо в дБ на 100 футов, либо в дБ на 100 м. При преобразовании единиц измерения закрадываются ошибки: 0,5 дБ/100 футов — это тот же кабель, что и 1,6 дБ/100 м, однако в котировочном листе эти две цифры выглядят далеко друг от друга.

Ориентировочное затухание на частоте 1 ГГц, дБ на метр. Цифры представляют собой типичные опубликованные значения и различаются в зависимости от допуска и конструкции.

Затухание в зависимости от частоты, в дБ на метр, при условии, что потери растут пропорционально квадратному корню из частоты.

Потери растут примерно пропорционально квадратному корню из частоты, поэтому в кабеле, указанном на частоте 1 ГГц, потери примерно в 2,4 раза больше на частоте 6 ГГц. Если канал работает на частоте 3,5 ГГц, запросите затухание на частоте 3,5 ГГц, а не указанное в заголовке число, и подтвердите допуск — плюс-минус 5 % между производственными партиями является нормальным.

Super Low-Loss Flexible RF Cable Assembly

Гибкая радиочастотная кабельная сборка со сверхмалыми потерями Сборка с предварительной заделкой для высокочастотных каналов, обеспечивающая сверхнизкие вносимые потери и стабильные характеристики фазы, где важен каждый децибел. Посмотреть продукт →

Когда каждая десятая децибела имеет значение, гибкая сборка с предварительно заделанными разъемами и сверхмалыми потерями исключает как обжим, так и догадки из этих расчетов.

Интерфейсы разъемов устанавливают потолок

Интерфейс завершает сборку. Кабель с разъемом SMA не будет обеспечивать частоту 40 ГГц просто потому, что коаксиальный кабель имеет более высокий рейтинг — верхний предел разъема определяет, а также подключение к плате или модулю, с которым он соединяется.

Типичная максимальная рабочая частота для обычных 50-омных интерфейсов; реальный предел зависит от конкретного корпуса разъема, кабеля и запуска.
Интерфейс	Типичный максимум	Общее сопряжение кабелей	Примечания
BNC	4 ГГц	РГ58, РГ174	Байонетное соединение, быстрая лабораторная установка
TNC	11 ГГц	РГ58, РГ316	Вариант с резьбой BNC, лучше выдерживает вибрацию
N-тип	11–18 ГГц	0,400 дюйма, 1/2 дюйма, гофрированный	Кормушки уличные, средней мощности
SMA	26,5 ГГц	.141 в полужестком исполнении, RG316	Самый распространенный микроволновый интерфейс
2,4 мм	50 ГГц	0,086 дюйма, 0,141 дюйма	Прецизионный тест, порты для инструментов
1,85 мм	67 ГГц	0,047–0,086 дюйма	Высокочастотные приборы и модули

Сначала выберите интерфейс, затем подходящий к нему кабель. Каждый корпус разъема обрабатывается для определенного диапазона диаметров кабеля, поэтому разъем, созданный для RG58, не будет сидеть на 0,240 в кабеле с низкими потерями, даже если оба имеют сопротивление 50 Ом.

Серия коаксиальных разъемов SMA RF Резьбовые разъемы 50 Ом, работающие от постоянного тока до 26,5 ГГц, с вариантами «папа» и «мама», а также таблицами совместимости кабелей для подбора интерфейсов к сборкам. Посмотреть продукт →

SMA остается рабочей лошадкой для настольных и микроволновых работ, поэтому он используется во многих сборках, которые мы создаем.

Подбор кабеля к разъему и к работе

Большинство аргументов выбора исчезают после присвоения приложению имени. Эти пары охватывают большинство заказов:

Стенд и лаборатория, до 1 м: RG316 или RG58 с SMA. Несколько десятых децибела вряд ли имеют значение по сравнению с гибкостью и стоимостью.
Наружный фидер, 10–50 м: 0,400 дюйма с низкими потерями или 1/2 дюйма гофрированный Н-типа. Защита соединения от атмосферных воздействий имеет большее значение, чем последние 0,3 дБ.
Фазокритическая жгут: полужесткий или гибкий кабель, поставляемый в виде согласованного по фазе комплекта с установленным допуском в градусах на указанной частоте.
Объекты с низким PIM: сборки, определяемые значением PIM при двухтональном тесте, обычно около -150 дБн, а не только по вносимым потерям.
Переборка, граница вакуума или давления: герметичные соединители и уплотнения стекло-металл, где соединение должно выдерживать давление, а также передавать сигнал.

Если обжимка собственными силами нецелесообразна, сборки с предварительно заделанными разъемами поставляются проверенными и маркированными; этот обзор что делают сборки радиочастотных кабелей покрывает дополнительные проверки, которые идут с ними.

Серия коаксиальных радиочастотных разъемов N-типа Резьбовые разъемы 50 Ом и 75 Ом, рассчитанные на DC–18 ГГц и DC–3 ГГц, подходят для фидерных линий, подверженных погодным условиям, крутящему моменту и многократному соединению. Посмотреть продукт →

Для питающих линий корпус N-типа обычно является решающей частью спецификации, поскольку он должен выдерживать погодные условия, крутящие моменты и многократное соединение.

Пять деталей, которые вызывают переделки

Смешивание дБ/100 футов и дБ/100 м на одном сравнительном листе. Сначала все конвертируй, а потом сравнивай.
Цитирование совпавшей пары только по длине. Коэффициент скорости также должен совпадать, иначе пара согласуется только на одной частоте.
Заказ разъема без проверки его кабельной группы. В техническом описании указаны типы кабелей, для которых был изготовлен корпус.
Игнорирование радиуса изгиба. Излом навсегда меняет импеданс; Гибкие кабели обычно оцениваются в десять раз больше внешнего диаметра.
Оставляя температуру и проникновение неуказанными. Оболочка из ПВХ хороша в помещении и является плохим выбором для мачты, тогда как FEP или TPU обычно стоят немного дороже.

Часто задаваемые вопросы

Какие существуют типы коаксиального кабеля?

Основными типами радиочастотных кабелей являются гибкие кабели типа RG, гибкие с низкими потерями, полужесткие, гибкие и гофрированные жесткие кабели, каждый из которых снова разделен по импедансу и диаметру.

50 Ом лучше, чем 75 Ом?

Ни то, ни другое не лучше. 50 Ом подходит для беспроводного, радарного и испытательного оборудования; 75 Ом подходит для передачи видео и кабельного телевидения. Смешивание этих двух веществ вызывает отражения в месте соединения.

В чем разница между RG58 и RG316?

Оба кабеля представляют собой гибкие кабели с сопротивлением 50 Ом, но диаметр RG316 составляет около 2,5 мм с диэлектриком из ПТФЭ, а диаметр RG58 — примерно 5 мм с твердым полиэтиленом. RG316 гнется сильнее и теряет больше на метр.

Какой тип радиочастотного кабеля имеет наименьшие потери?

Жесткая линия с крупными гофрами имеет самый низкий уровень, обычно значительно ниже 0,15 дБ/м на частоте 1 ГГц. Среди небольших кабелей практичным выбором обычно является гибкий кабель диаметром 0,400 дюйма с низкими потерями.

Могу ли я использовать разъем SMA на кабеле RG58?

Только с корпусом разъема, обработанным для данной группы кабелей. SMA изготавливается в нескольких размерах для разных диаметров, и неправильный вариант не будет правильно обжиматься или удерживать сопротивление.

Для чего используется кабельная сборка с низким PIM?

Сборки с низким PIM используются там, где слабые сигналы разделяют площадку с сильными передатчиками, например, в сотовых установках. Они поддерживают пассивную интермодуляцию ниже заданного предела, обычно около -150 дБн.