Typy kabli RF: praktyczny przewodnik po stylach kabli koncentrycznych, utracie sygnału i wyborze

Zworka RG58 o długości 1 m kosztuje około 1 dB przy 2,4 GHz, co stanowi w przybliżeniu 20% pobieranej mocy. Zamień ją na półsztywny kabel 0,141, a ten sam przebieg straci nieco ponad połowę tej wartości. Nic innego w zespole się nie zmieniło – zmienił się tylko typ kabla.

Dlatego właśnie rodzina kabli jest zazwyczaj pierwszą decyzją, którą warto podjąć przy porównywaniu typów kabli RF. Impedancja decyduje o tym, do czego można podłączyć kabel, konstrukcja decyduje o tym, ile sygnału dociera do drugiego końca, a interfejs złącza ogranicza częstotliwość, jaką może przenosić gotowy zestaw. Poniżej omówiono różnice między rodzinami, znaczenie numerów w arkuszach danych i miejsca, w których zamówienia najczęściej się nie zgadzają.

Porównanie głównych typów kabli RF

Prawie każdy kabel katalogowy należy do jednej z pięciu rodzin. Nakładają się na siebie pod względem impedancji i opcji złączy, więc prawdziwe różnice sprowadzają się do strat dla danej średnicy, tego, jak mocno można je zgiąć i czy bieg będzie kiedykolwiek zmieniony.

Orientacyjne tłumienie przy 1 GHz dla typowych rodzin 50-omowych; wartości zmieniają się w zależności od średnicy, dielektryka i producenta, dlatego należy sprawdzić je w arkuszu danych dostawcy.
Rodzina	Typowe rozmiary	Strata przy 1 GHz (dB/m)	Najlepiej nadaje się do	Główny kompromis
Elastyczny (w stylu RG)	RG316, RG58, RG213, 1,9–10,3 mm	0,3–1,2	Skoki na ławce, krótkie biegi, ćwiczenia laboratoryjne	Największa strata dla danej średnicy
Elastyczny, niskostratny	0,240 cala, 0,400 cala, pianka lub przestrzeń powietrzna	0,1–0,45	Zasilacze antenowe, biegi wewnątrzbudynkowe	Sztywniejsza kurtka, większy promień zgięcia
Półsztywne	0,047–0,250 cala, stały PTFE, rurka miedziana	0,2–1,2	Ścieżki o znaczeniu krytycznym, gęsty routing wewnętrzny	Nie można go przekierować po utworzeniu
Zgodny	0,086–0,250 cala, formowane ręcznie	0,25–1,0	Ciasne obudowy, trasowanie prototypów	Mniej powtarzalna, krótsza żywotność
Tektura falista (twarda)	1/2 cala, 7/8 cala	0,05–0,15	Długie podajniki, duża moc, wybiegi na świeżym powietrzu	Promień gięcia i koszt złącza

Na 10 m pracy przy 2 GHz, RG58 traci około 9 dB, podczas gdy 0,240 w kablu niskostratnym traci około 3 dB. Ta przerwa pochodzi z dielektryka i ekranu, a nie z miedzi.

Na pierwszym miejscu jest impedancja: 50 lub 75 omów

Dwie impedancje pokrywają prawie całą pracę RF i nie można ich stosować zamiennie.

50 omów

Bezprzewodowe, radarowe, GPS, przyrządy testowe
Standard dla interfejsów SMA, N, TNK i 2,4 mm
Wartość domyślna dla wszystkiego, co przenosi sygnał modulowany

75 omów

Transmisja wideo, CATV, dystrybucja satelitarna IF
Powszechne w złączach BNC i F
Typ N jest rzadko produkowany przy 75 omach

Wtyczka 75-omowa podłączona do gniazda 50-omowego nie zawodzi od razu — to odzwierciedla. Złącze zwiększa straty odbiciowe, źródło widzi gorsze obciążenie, a przemiatanie pokazuje tętnienie, za które często obwinia się kabel. Mieszanie najłatwiej popełnić w przypadku BNC, gdzie wersje 50 i 75 omów wyglądają identycznie z zewnątrz i różnią się jedynie dielektrykiem i środkowym pinem.

Wewnątrz kabla: cztery warstwy, cztery zadania

Każda warstwa przesuwa inny numer w arkuszu danych, dlatego dwa kable o tej samej impedancji mogą zachowywać się bardzo różnie.

Przekrój kabla koncentrycznego: dielektryk ustala współczynnik strat i prędkości, ekran określa upływ i ekranowanie.

Przewodnik centralny: lita miedź zapewniająca najniższe straty i stabilną fazę; skazany na elastyczne życie.
Dielektryk: stały PE (współczynnik prędkości około 0,66) jest tani i stabilny, spieniony PE (0,80–0,88) zmniejsza straty, ale jest bardziej miękki, stały PTFE (około 0,70) wytrzymuje ciepło i pasuje do półsztywnych konstrukcji.
Osłona: pojedynczy oplot zapewnia krycie 90–95%, natomiast folia plus oplot zbliżają się do pełnego krycia i poprawiają ekranowanie przy wysokich częstotliwościach – kosztem sztywności.
Kurtka: PVC do zastosowań wewnętrznych, FEP zapewniający odporność na temperaturę i chemikalia, TPU zapewniający odporność na ścieranie na zewnątrz.

Współczynnik prędkości to element, który kupujący najczęściej pomijają. Kabel z litego PE o współczynniku 0,66 jest elektrycznie 1,5 razy dłuższy od jego fizycznej długości, więc 3 m kabla koncentrycznego zachowuje się jak 4,5 m wolnej przestrzeni. Ma to znaczenie w przypadku par dopasowanych fazowo, linii opóźniających i wiązek antenowych, gdzie dwa kable o tej samej długości fizycznej mogą nadal nie pasować, jeśli ich dielektryki się różnią.

Czytanie danych o stratach bez dania się zwieść

Tłumienie podane w arkuszu danych jest mierzone za pomocą analizatora omiatanego w temperaturze pokojowej przy dopasowanych obciążeniach 50 omów i podawane w dB na 100 stóp lub dB na 100 m. Konwersja jednostek ma miejsce tam, gdzie wkradają się błędy: 0,5 dB/100 stóp to ten sam kabel, co 1,6 dB/100 m, a jednak w arkuszu wyceny te dwie liczby wydają się znacznie od siebie odległe.

Orientacyjne tłumienie przy 1 GHz, dB na metr. Dane są typowymi opublikowanymi wartościami i różnią się w zależności od tolerancji i konstrukcji.

Tłumienie w funkcji częstotliwości, w dB na metr, przy założeniu, że strata rośnie wraz z pierwiastkiem kwadratowym częstotliwości.

Straty rosną mniej więcej wraz z pierwiastkiem kwadratowym częstotliwości, więc kabel podany przy 1 GHz jest około 2,4 razy bardziej stratny przy 6 GHz. Jeśli łącze działa z częstotliwością 3,5 GHz, poproś o tłumienie przy częstotliwości 3,5 GHz, a nie o numer nagłówkowy, i potwierdź tolerancję — plus minus 5% między partiami produkcyjnymi jest normalne.

Super Low-Loss Flexible RF Cable Assembly

Elastyczny zespół kabla RF o bardzo niskich stratach Wstępnie zakończony zestaw do łączy wysokiej częstotliwości, oferujący wyjątkowo niskie tłumienie wtrąceniowe i stabilną wydajność fazową, gdzie liczy się każdy decybel. Zobacz produkt →

Kiedy liczy się każda dziesiąta decybeli, wstępnie zakończony, elastyczny zespół o bardzo niskich stratach eliminuje zarówno zaciskanie, jak i domysły z obliczeń.

Interfejsy złączy wyznaczają sufit

Interfejs zakrywa zespół. Kabel zakończony złączem SMA nie zapewni częstotliwości 40 GHz tylko dlatego, że kabel koncentryczny ma wyższą moc znamionową — obowiązuje górna granica złącza, podobnie jak podłączenie do płytki lub modułu, z którym współpracuje.

Typowa maksymalna częstotliwość robocza dla popularnych interfejsów 50-omowych; rzeczywisty limit zależy od konkretnego korpusu złącza, kabla i uruchomienia.
Interfejs	Typowe maksimum	Wspólne parowanie kabli	Notatki
BNC	4 GHz	RG58, RG174	Złącze bagnetowe, szybkie łatanie laboratoryjne
TNC	11 GHz	RG58, RG316	Wariant gwintowany BNC, lepszy w przypadku wibracji
Typ N	11–18 GHz	Tektura falista 0,400 cala, 1/2 cala	Podajniki zewnętrzne, średniej mocy
SMA	26,5 GHz	.141 w wersji półsztywnej, RG316	Najpopularniejszy interfejs mikrofalowy
2,4 mm	50 GHz	0,086 cala, 0,141 cala	Test precyzji, porty przyrządów
1,85 mm	67GHz	0,047–0,086 cala	Instrumenty i moduły wysokiej częstotliwości

Najpierw wybierz interfejs, a następnie pasujący do niego kabel. Każdy korpus złącza jest obrabiany maszynowo dla określonego zakresu średnic kabla, więc złącze zbudowane dla RG58 nie będzie pasować do kabla o niskiej stracie 0,240, nawet jeśli oba mają 50 omów.

Seria złącz koncentrycznych SMA RF Gwintowane złącza 50 Ω obsługujące prąd stały – 26,5 GHz, z wariantami męskimi i żeńskimi oraz tabelami kompatybilności kabli w celu dopasowania interfejsów do zespołów. Zobacz produkt →

SMA pozostaje koniem pociągowym w zastosowaniach laboratoryjnych i mikrofalowych, dlatego pojawia się w tak wielu budowanych przez nas zespołach.

Dopasowanie kabla do złącza i zadania

Większość argumentów wyboru znika po nazwie aplikacji. Te pary obejmują większość zamówień:

Stół i laboratorium poniżej 1 m: RG316 lub RG58 z SMA. Kilka dziesiątych decybeli nie ma większego znaczenia obok elastyczności i kosztów.
Podajnik zewnętrzny, 10–50 m: 0,400 w przypadku tektury falistej typu N. Uszczelnienie złącza przed warunkami atmosferycznymi ma większe znaczenie niż ostatnie 0,3 dB.
Wiązka przewodów fazowo-krytycznych: kabel półsztywny lub elastyczny dostarczany jako zestaw dopasowany fazowo z określoną tolerancją w stopniach przy określonej częstotliwości.
Miejsca o niskim PIM: zespoły określone na podstawie wartości PIM w teście dwutonowym, zwykle około -150 dBc, a nie na podstawie samej tłumienności wtrąceniowej.
Przegroda, granica próżniowa lub ciśnieniowa: hermetycznie uszczelnione złącza i uszczelki szkło-metal, w których złącze musi wytrzymać zarówno ciśnienie, jak i sygnał.

Jeśli zaciśnięcie we własnym zakresie nie jest praktyczne, dostarczane są wstępnie zakończone złącza, przetestowane i oznaczone; ten przegląd do czego służą zestawy kabli RF obejmuje dodatkowe kontrole z nimi związane.

Seria złącz koncentrycznych RF typu N Gwintowane złącza 50 Ω i 75 Ω o parametrach znamionowych DC–18 GHz i DC–3 GHz, dostosowane do linii zasilających, w których występują warunki pogodowe, moment obrotowy i powtarzające się łączenie. Zobacz produkt →

W przypadku podajników korpus typu N jest zwykle decydującą częścią zestawienia materiałów, ponieważ musi wytrzymać warunki atmosferyczne, moment obrotowy i wielokrotne łączenie.

Pięć szczegółów, które powodują przeróbkę

Mieszanie dB/100 stóp i dB/100 m na tym samym arkuszu porównawczym. Najpierw przekonwertuj wszystko, a potem porównaj.
Cytowanie dopasowanej pary wyłącznie według długości. Współczynnik prędkości również musi być zgodny, w przeciwnym razie para jest dopasowywana tylko przy jednej częstotliwości.
Zamawianie złącza bez sprawdzania grupy kabli. Arkusz danych zawiera listę typów kabli, dla których korpus został wykonany.
Ignorowanie promienia zgięcia. Załamanie trwale zmienia impedancję; kable elastyczne są powszechnie podawane w rozmiarach dziesięciokrotności średnicy zewnętrznej.
Temperatura pozostawienia i wnikanie nieokreślone. Kurtka z PVC sprawdza się w pomieszczeniach zamkniętych i jest kiepskim wyborem na maszcie, podczas gdy FEP lub TPU zwykle kosztują niewiele więcej.

Często zadawane pytania

Jakie są różne typy kabli koncentrycznych?

Główne typy kabli RF to elastyczne kable typu RG, elastyczne o niskich stratach, półsztywne, dopasowujące się i o twardej tekturze falistej, każdy ponownie podzielony według impedancji i średnicy.

Czy 50 omów jest lepsze niż 75 omów?

Żadne nie jest lepsze. 50 omów pasuje do sprzętu bezprzewodowego, radarowego i testowego; 75 omów pasuje do dystrybucji wideo i telewizji kablowej. Zmieszanie tych dwóch powoduje odbicia na stawie.

Jaka jest różnica między RG58 i RG316?

Obydwa są kablami elastycznymi o rezystancji 50 omów, ale RG316 ma średnicę około 2,5 mm z dielektrykiem PTFE, natomiast RG58 ma około 5 mm z litym PE. RG316 ugina się mocniej i traci więcej na metr.

Który typ kabla RF ma najniższe straty?

Najniższa jest duża falista twarda linia, zwykle znacznie poniżej 0,15 dB/m przy 1 GHz. Wśród małych kabli, zazwyczaj praktycznym wyborem jest 0,400 w wersji elastycznej o niskich stratach.

Czy mogę używać złącza SMA na kablu RG58?

Tylko z korpusem złącza wykonanym dla tej grupy kabli. SMA jest produkowany w kilku rozmiarach dla różnych średnic, a niewłaściwy nie będzie prawidłowo zaciśnięty lub nie utrzyma impedancji.

Do czego służy zestaw kabli o niskim PIM?

Zespoły o niskim PIM są stosowane tam, gdzie słabe sygnały dzielą miejsce z silnymi nadajnikami, takimi jak instalacje komórkowe. Utrzymują intermodulację pasywną poniżej określonego limitu, zwykle około -150 dBc.