A sorozat 1. részében az antenna fontosságát vizsgáltuk a megbízható és rugalmas adat- vagy hangkommunikációs kapcsolat biztosításában. Jelen befejező részben azt vizsgáljuk, hogy a megfelelő kábel és csatlakozó kiválasztása szintén döntő fontosságú.
Amint azt az 1. részből megtudtuk, egy vezeték nélküli adóegység teljesítménye az összes alkatrész függvénye, az adóegység teljesítményerősítő fokozatának kimenetétől az antennáig, beleértve az átviteli vezetéket és a használt csatlakozókat. Ez a megközelítés ugyanilyen fontos a vételi jelútvonal esetében is, ahol alacsony µV jelekről van szó. A legtöbb kis teljesítményű rádiófrekvenciás alkalmazás, például a Wi-Fi, Bluetooth, LTE esetében az átviteli vezeték egyszerű, általában csak egy hosszú koaxiális kábel.
A koaxiális kábel műszaki adatai
Egy tipikus koaxiális (rövidítve: koax) kábel egy belső, általában réz középső vezetőt tartalmaz, amelyet egy dielektromos műanyag mag vesz körül, amit pedig egy vagy több vezető réteg, majd egy végső külső köpeny borít. A középső vezető lehet egyetlen tömör mag, vagy jellemzően több szálból álló. A külső vezető jellemzően egy ónozott rézfonatból és néha egy kiegészítő rézfóliából áll, amely további árnyékolást biztosít. A külső köpeny egy külső védőréteget biztosít a nedvesség és a szennyeződés bejutásának megakadályozására, és fizikailag védi a kábelt.
A koaxiális kábel teljes átmérője jelentős mértékben befolyásolja a méterenkénti súlyt és a minimális hajlítási sugarat. Az alkalmazott beépítési módot és a megfelelő alkalmazások típusait azonban az elektromos tényezők határozzák meg.
A koaxiális kábel legfontosabb paraméterei
Jellemző impedancia: Az impedancia lényeges kiválasztási kritérium. A legnagyobb jelátviteli hatékonyság elérése érdekében az egyik végén az antennának, a másik végén pedig az adóegységnek vagy a vevőegységnek kell megfelelnie. A legtöbb koaxiális kábel 50 Ohm vagy 75 Ohm impedanciával rendelkezik. A professzionális alkalmazások impedanciája jellemzően 50 Ohm. A koaxiális kábel impedanciája összetett, ezért szükség lehet a középső és a külső vezető közötti dielektromos kapacitás vizsgálatára.
Veszteség vagy csillapítás: Ugyanilyen fontos kiválasztási kritérium a kábel veszteség- vagy csillapítási jellemzői. A csillapítási jellemzők, amelyeket általában 100 méterenként és különböző frekvenciákon dB-ben adnak meg, azt mutatják, hogy az adóteljesítmény vagy a fogadott jel mekkora része veszik el a kábel hossza mentén. A kábel ellenállási és dielektromos tulajdonságai jelentősen befolyásolják a csillapítási tulajdonságokat.
Teherbíró képesség: A kábel maximális teljesítménye több tényezőtől függ, beleértve a dielektrikum által elviselhető üzemi csúcsfeszültségeket, az ellenállási veszteségeket, amelyek hő formájában jelentkezhetnek, és hatással lehetnek a maximális üzemi hőmérsékletre, valamint az antenna illesztési veszteségét (VSWR).
Terjedési sebesség: Szabad térben az elektromágneses hullámok fénysebességgel terjednek, azonban a koaxiális kábelben a kapacitív és induktív tulajdonságok, a bőrhatás és a dielektromos veszteségek csökkentik a jelek terjedési sebességét. A sebesség befolyásolja az átvitt és a fogadott jelek fázisait, ami több antenna esetén kritikus lehet.
Példák a rádiófrekvenciás koaxiális kábelre
Az évek során számos rádiófrekvenciás koaxiális szabvány alakult ki, a legelterjedtebb az RG rendszer. Ilyen például az RG58, az RG59 vagy az RG174.
RG58 – a Bedea 50 Ohm-os koaxiális kábelének (lásd:1. ábra) külső átmérője 5 mm, árnyékolása rézfonatból készült, a sebességtényezője pedig 0,66. A csillapítás 100 m és 100 MHz esetén 15,2 dB, ami 500 MHz esetén 34,4 dB/100 m értékre emelkedik. Mechanikai szempontból a minimális hajlítási sugár 25 mm, a súlya pedig 36 kg/km.
RG59 – a Tasker RG59 Flex típus a 75 Ohm impedanciájú koaxiális kábelre példa. A kábel 6,1 mm külső átmérőjű és 2000 V maximális feszültségtűréssel rendelkezik. 200 MHz esetén 15,7 dB/100 m, 800 MHz esetén 33,6 dB/100 m a csillapítási jellemzője.
RG174 (LMR-100A) – a Bedea RG174 koaxiális kábel átmérője 2,8 mm, impedanciája 50 Ohm, és maximálisan 1100 V feszültséget bír el. A csillapítás 200 MHz esetén 41,5 dB/100 m, 500 MHz esetén pedig 68 dB/100 m.
RF-csatlakozók
A rádiófrekvenciás csatlakozók nagyjából két kategóriába sorolhatók. Vannak olyanok, amelyeket kívülről is fel lehet szerelni a berendezésekre, és vannak olyanok, amelyek a burkolaton belül használhatók. Az összekapcsoláshoz használt csatlakozók többsége általában vastagabb koaxiális kábelek befogadására alkalmas, bizonyos fokú tehermentesítést biztosít, és jellemzően a dugaszok és aljzatok egymáshoz való rögzítését teszi lehetővé. Ilyen csatlakozók például: N-típus, TNC, BNC, UHF(PL259), SMA és RPSMA (fordított polaritású SMA).
A rádiófrekvenciás csatlakozók antennák belső csatlakoztatására is használhatók, például egy vezeték nélküli modulról egy belsőleg rögzített antennára. Ilyen például a Hirose u.Fl sorozata vagy az IPEX MHF sorozata. Mindkét sorozat bizonyos fokú keresztkompatibilitással rendelkezik.
Mint a legtöbb csatlakozót, ezeket is nemenként határozzák meg, és jellemzően korlátozott számú koaxiális kábeltípushoz illeszkednek. A legtöbb itt azonosított csatlakozó maximális működési frekvenciája több tíz GHz. A csatlakozók kiválasztásakor ellenőrizze az illesztési veszteséggel kapcsolatos jellemzőket és a teherbíró képességet is.
A 2. ábra az RND által gyártott krimpelt SMA dugaszt (apa) szemlélteti. A csatlakozó 50 Ohm impedanciával rendelkezik, és jellemzően 20 GHz-ig képes működni. Az eszköz 7,9 mm átmérőjű sárgaréz házzal, teflon szigetelővel és aranyozott középső csapszeggel rendelkezik. A támogatott kábeltípus az RG-174. Fordított nemű sorozat (RPSMA) is rendelkezésre áll.
A 3. ábrán egy Rosenberger N-típusú dugasz látható. A 11 GHz-ig méretezett, 1 GHz-en akár 1000 W rádiófrekvenciás teljesítményt is képes kezelni, 2,5 GHz-ig pedig 32 dB-nél jobb illesztési veszteséggel rendelkezik.
Az u.FL csatlakozót általában gyárilag az antennák koaxiális kábeleire szerelik fel. Mérete 2 mm, és nem rendelkezik feszültségmentesítéssel vagy reteszelési képességgel. Az u.FL aljzatokat általában a NYÁK-ok felületére szerelik. A 4. ábrán a Würth Elektronik u.FL – u.FL csatlakozókábele látható.
A rádiófrekvenciás alkalmazások számára megfelelő antenna, koaxiális kábel és csatlakozók kiválasztása biztosítja, hogy a vezeték nélküli eszközök megbízható kapcsolatot tudjanak létrehozni. Ebben a rövid, kétrészes sorozatban kiemeljük azokat a legfontosabb adatlapi paramétereket, amelyeket a kiválasztási folyamat során át kell néznie.
