Коаксиальные передающие среды

Коаксиальный кабель является наиболее распространенной средой, используемой для передачи радиочастотных сигналов. Конструкционно он состоит из одножильного или многожильного проводника, окруженного диэлектрическим материалом, как правило, плотным или мягким пенополимером. Диэлектрик помещается в непрерывный алюминиевый экран, ламинированный полистером, а затем в луженую медную сетку. Вся конструкция помещается в оболочку из поливинилхлоридного или огнеупорного полимерного материала.

Для коаксиального кабеля качество передачи сигнала определяется четырьмя электрическими параметрами, относящимися к материалу диэлектрика и геометрическим размерам кабеля - импедансом, затуханием, емкостью и временной задержкой распространения сигнала или скоростью его распространения в передающей среде.

Импеданс. Импеданс (или характеристический импеданс) - сопротивление (0м) волне вой передающей среды переменному электрическому току. Величина импеданса прямо завысит от отношения размеров внутреннего и внешнего проводников и связана обратной зависимостью с диэлектрической постоянной кабеля. В отличие от сопротивления проводника импеданс не изменяется при изменении длины кабеля.

Для того, чтобы система могла работать с максимальной эффективностью, номинальные импедансы передатчика, приемника и кабеля должны очень точно совпадать. Значения импеданса для кабелей определяют электрические требования к коммутационному оборудованию.

Затухание - потери или уменьшение уровня сигнала при прохождении его по передающей среде. Существует два типа потерь, определяющих величину затухания сигнала собственные потери в проводниках (центральном проводнике и экране) и диэлектрические потери. Оба типа потерь растут с увеличением частоты.

Емкость - отношение величины электрического заряда двух проводников к разнице потенциалов между ними или, говоря другими словами, - энергия, накапливаемая кабелем. Емкость измеряется в пФ на единицу длины. Как и импеданс, емкость коаксиального кабеля зависит от размеров внутреннего и внешнего проводников и диэлектрической константы диэлектрического материала. Емкость и импеданс обратно пропорциональны друг другу.

Время задержки распространения сигнала по длине кабеля прямо пропорционально квадратному корню диэлектрической константы. В вакууме электромагнитные волны распространяются со скоростью света. В кабеле волна распространяется несколько медленнее - со скоростью, обратно пропорциональной диэлектрической константе кабеля. Чем меньше диэлектрическая константа, тем ближе скорость распространения сигнала к скорости света. Более низким значениям диэлектрической константы соответствуют более высокие скорости передачи.

Фазовая задержка обусловлена тем, что более высокочастотные сигналы распространяются в передающей среде быстрее по сравнению с низкочастотными. В широкополосной сети информация обычно передается в виде цифрового кода, в котором низкочастотный тон определенной длительности представляет двоичную "1", а высокочастотный тон представляет "0". Вследствие того, что низкочастотные сигналы распространяются медленнее, они обладают тенденцией к отставанию от более быстрых высокочастотных сигналов и приходят к концу линии с фазовым сдвигом.