آشنایی با کابل کواکسیال

کابل کواکسیال یکی از کابل های مسی و از پر کاربردترین کابل های مورد استفاده در انواع سیستم‌های ارتباطی است. این کابل به دلیل ساختار خاص خود که شامل یک هادی داخلی (معمولاً مسی) و یک هادی بیرونی (شیلد) است، می‌تواند سیگنال‌های الکتریکی را با کیفیت بالا منتقل کند. در این متن سعی بر این شده تا تاریخچه‌ای از کابل کواکسیال، ساختار کابل کواکسیال، انواع آن، امپدانس کابل کواکسیال، انواع کانکتورهای کابل و افت آن را بررسی کنیم.

تاریخچه کابل کواکسیال

سال 1880میلادی دو دانشمند انگلیسی کابل کواکسیال را اختراع نمودند و اولین انتقال اطلاعات را از طریق این کابل به انجام رساندند. کابل کواکسیال، که شامل یک هسته مرکزی از مس یا آلومینیوم، یک عایق، و یک شیلد فلزی است، به طور خاص برای انتقال سیگنال‌های رادیویی و تلویزیونی طراحی شده بودند و در تلویزیون‌های کابلی و سیستم‌های ارتباطی مدرن استفاده می‌شدند. همانطور که می دانید در شبکه‌های اترنت اولیه از کابل‌های کواکسیال استفاده می‌شد که سرعت 10 مگابیت بر ثانیه را پشتیبانی می‌کردند.

با پیشرفت تکنولوژی و توسعه شبکه‌های ارتباطی، کابل کواکسیال به یکی از اجزای اصلی زیرساخت‌های ارتباطی تبدیل شد و در دهه‌های بعدی، به عنوان پایه‌ای برای انتقال داده‌ها در سیستم‌های مختلف ارتباطی از جمله اینترنت و تلفن‌های همراه شناخته شد. در ابتدا از کابل‌های کواکسیال در متصل کردن تلویزیون به ماهواره استفاده می‌شد که کاربرد خانگی و تجاری داشت؛ در برخی اوقات هم شرکت مخابرات برای متصل کردن دفتر مرکزی به دکل‌های تلفن از این نوع کابل ها استفاده می‌کرد.

کابل کواکسیال چیست

کابل کواکسیال متشکل از از چندین لایه است که هر کدام وظیفه خاصی را بر عهده دارد. به طور کلی کابل کواکسیال یک هادی داخلی (معمولاً مسی) و یک هادی بیرونی (شیلد) است که می‌تواند سیگنال‌های الکتریکی را با کیفیت بالا انتقال دهد.

ساختار کابل کواکسیال

کابل کواکسیال به گونه‌ای طراحی شده است که یک هادی الکتریکی در لایه مرکزی آن قرار دارد که عایق بندی می باشد. لایه هادی که در مرکز کابل قرار دارد سیم بسیار نازکی است که به صورت تابیده و یا ساده قرار دارد. یک عایق به دور این سیم پیچیده شده که بر روی این عایق یک لایه مشبک بافته شده از جنس فلز یا مس وجود دارد.

کابل کواکسیال شامل اجزای زیر است:

• هسته: هسته کابل کواکسیال از یک سیم مسی یا آلومینیومی تشکیل شده است که وظیفه انتقال سیگنال‌ها را بر عهده دارد.
• عایق: دور هسته، یک لایه عایق وجود دارد که معمولاً از مواد پلاستیکی مانند PVC ساخته شده است. این لایه به جلوگیری از تداخل الکتریکی و محافظت از هسته کمک می‌کند.
• شیلد: بالای عایق، یک لایه شیلد وجود دارد که می‌تواند از جنس مس یا آلومینیوم باشد. این لایه به کاهش تداخل الکترومغناطیسی و حفاظت از سیگنال در برابر نویزهای خارجی کمک می‌کند.
• عایق بیرونی: در نهایت، کابل کواکسیال با یک لایه عایق بیرونی محافظت می‌شود که معمولاً از PVC یا مواد مشابه ساخته شده و به حفاظت از کابل در برابر آسیب‌های فیزیکی و محیطی کمک می‌کند.

کابل‌های کواکسیال به دلیل ساختار خاص خود، برای انتقال سیگنال‌های تلویزیونی، اینترنت و دیگر سیگنال‌های دیجیتال و آنالوگ بسیار موثر و کاربردی هستند.

انواع کابل کواکسیال

1. Hard-line coaxial cable: سیم‌های مسی به شکل کانال گردی می‌باشد که با محافظ‌هایی همانند مس یا آلومینیوم پوشانده شده‌اند. کابل کواکسیال هارد لاین در اتصال ترانسمیتر به آنتن است.
2. Triaxial cable: این نوع از کابل‌های کواکسیال دارای یک لایه محافظ سومی است که از سیگنال های انتقالی محافظت می‌کند و کاربرد کابل کواکسیال تریاکسیال در ویدیوها می‌باشد.
3. Rigid-line coaxial cable: کابل rigid-line از دو کانال مسی تشکیل شده است که این دو کانال تحت عنوان لوله غیر قابل تاشو عمل می‌کنند. کاربرد کابل های Rigid-line در مصارف داخلی و بین ترانسمیتورهای قوی فرکانس های رادیویی است.
4. Radiating cable: کابل کواکسیال radiating cable مشابه کابل hard-line است و تنها تفاوت آن در طول موج فرکانس رادیویی است.

Impedance کابل کواکسیال

Impedance به معنای مقاومت سیم در برابر جریان الکتریکی است یعنی میزان مقاومتی که با ایجاد اختلاف پتانسیل در برابر جریان الکتریکی به وجود می‌آید را امپدانس می‌گویند. در اکثر کابل‌های کواکسیال امپدانس برابر با  50، 52، 75 و 93 اهم است.

همانطور که متوجه شدید انواع مختلفی از کابل‌های Coaxial در بازار موجود است که تنها تفاوت آن‌ها در امپدانس و اندازه آن می‌باشد؛ اندازه به ضخامت کابل گفته شده و با اعداد RG که مخفف Radio Guide است اندازه گیری می‌شوند. نکته قابل توجه در این است که هر چه اعداد RG بزرگ تر باشند به معنای این است که هسته مرکزی کابل‌ها که یک هادی است باریک تر می‌باشد، و برای انتقال داده‌ها و اطلاعات در فواصل طولانی مانند 500 متر گزینه مناسبی هستند. در حالت کلی می توان دو نوع Thicknet، Thinnet برای کابل‌های کواکسیال در نظر گرفت که فاصله‌های 500 و 185 را پشتیبانی می‌کنند.

متداول ترین کابل ها از نظر اندازه کابل‌های کواکسیال RG6، RG11 و RG59 می‌باشد. کابل RG59/U در مواردی که انتقال با فرکانس پایین انجام می‌شود مورد استفاده قرار می‌گیرد مانند سیستم‌های ویدیویی آنالوگ و دوربین‌های مدار بسته. کابل RG6 برعکس کابل RG59/U در سخت افزارها، فرکانس و پهنای باند بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد تا سیگنال‌های اینترنتی و ماهواره‌ای بتوانند با فرکانس‌های بالا اطلاعات را انتقال دهند؛ کاربرد این نوع از کابل ها در مودم‌های کابلی و تلویزیون‌های ماهواره‌ای است و در آخر کابل‌های RG 214/U است که برای انتقال اطلاعات و داده‌ها در فرکانس‌های بسیار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

افت کابل کواکسیال

افت کابل کواکسیال در کابل‌هایی که ضخامت بیشتری داشته باشند کمتر است و می توان کابل‌ها را برای مسافت‌های طولانی مورد استفاده قرار داد اما در برخی موارد ممکن است از ریپیتر استفاده کنیم تا بتوانیم افت سیگنال را جبران نماییم.

انواع کانکتورهای کابل کواکسیال

• کانکتور BNC: کاربرد کانکتور BNC اغلب در سیگنال های تلویزیونی و رادیویی با فرکانس های کمتر از 4 گیگاهرتز استفاده می شود.
• کانکتور TNC: این کانکتور در موبایل ها و تا فرکانس 12 گیگاهرتز مورد استفاده قرار می گیرد.
• کانکتور SMA: کانکتور SMA در سیستم های میکروویو، موبایل، رادیو و آنتن های بی سیم و تا فرکانس 18 گیگاهرتز استفاده می شوند.
• کانکتور SMB: کانکتور SMB در سخت افزارهای مخابراتی کاربرد دارند.
• کانکتور QMA: این نوع از کانکتورها در سخت افزارهای ارتباطی و صنعتی استفاده می شوند.
• کانکتور RCA: کانکتور RCA را با نام A/V هم می شناسند و به رنگ زرد، سفید و قرمز هستند که در تلویزیون های قدیمی مورد استفاده قرار می گرفتند.
• کانکتور F:کانکتور F-Type یا همان F در تلویزیون های کابلی، دیجیتالی و مودم های کابلی به همراه کابل های کواکسیال RG6 یا RG 59  مورد استفاده قرار می گیرند.