ظرفیت کابل کواکسیال: چرا مهم است و چگونه کابل مناسب را انتخاب کنیم

ظرفیت در کابل کواکسیال: مشخصاتی که کیفیت سیگنال را شکل می دهد

یک کابل کواکسیال تک بیشتر از مس و فوم است. ظرفیت اندازه گیری شده بین هادی داخلی و سپر آن، پهنای باند، تاخیر فاز، بارگذاری تقویت کننده و میزان مسافتی را که یک سیگنال می تواند پیش از اینکه به زیر سطح قابل قبول برسد، کنترل می کند.

هنگامی که یک دیتاشیت کواکسی را باز می کنید، ظرفیت خازنی در هر متر معمولاً چند خط زیر امپدانس و تضعیف قرار می گیرد. همچنین این عددی است که اغلب در بحث های مشخصات ذکر می شود. قانون معمول - کمتر بهتر است - برای بسیاری از مسیرهای ویدئویی و داده صادق است، اما یک حقیقت جهانی نیست. ظرفیت خازنی با امپدانس سیستم، طول کابل و فرکانس هایی که قصد حمل آن را دارید در تعامل است. این تعامل را درک کنید، و یک رقم ظرفیت به یک ابزار طراحی قابل اعتماد تبدیل می شود تا یک بحث بازاریابی.

در واقع ظرفیت کابل کواکسیال چه چیزی را نشان می دهد

کابل کواکسیال از نظر ساخت، یک خازن است. هادی مرکزی و سپر اطراف دو سطح رسانا را تشکیل می دهند و دی الکتریک بین آنها به طور یکنواخت در طول مسیر شارژ می شود. آن ذخیره بار توزیع شده به عنوان ظرفیت در واحد طول، معمولاً بر حسب پیکوفاراد بر متر (pF/m) یا پیکوفاراد بر فوت (pF/ft) گزارش می‌شود.

برای یک ساختار کواکسیال ایده آل، ظرفیت به صورت C = 2pe / ln(b/a) بیان می شود، که در آن a شعاع هادی داخلی، b شعاع داخلی سپر و ε ثابت دی الکتریک عایق است. هندسه خط مبنا را تعیین می کند: هادی مرکزی ضخیم تر نسبت به سپر باعث کاهش ظرفیت خازنی می شود. دی الکتریک اثر قوی تری دارد. عایق پلی اتیلن فوم شده فیزیکی دارای ثابت دی الکتریک پایین تری نسبت به پلی اتیلن جامد است، به همین دلیل است که کابل های فوم دار معمولاً ظرفیت کمتری نسبت به نمونه های جامد با ابعاد مشابه نشان می دهند.

این همچنین توضیح می دهد که چرا دو کابل با نام RG-6 یکسان می توانند مقادیر خازنی متفاوتی را گزارش کنند. کنوانسیون نامگذاری یک خانواده مکانیکی و الکتریکی گسترده را تعریف می کند، نه دستور دقیق دی الکتریک. سازنده ای که چگالی فوم و اکستروژن را به شدت کنترل می کند، ظرفیت خازنی ثابتی را از یک قرقره به قرقره دیگر ارائه می دهد. کابلی که کابلی تولید نمی کند که به طور قابل قبولی روی کاغذ تست شود، اما در مسافت غیرقابل پیش بینی رفتار می کند.

چرا ظرفیت ظرفیت در مسیرهای سیگنال واقعی مهم است؟

تاثیر عملی در سیگنال های ویدئویی و دیجیتالی باند پایه ساده ترین است. ظرفیت کابل، همراه با امپدانس منبع و مقاومت ورودی گیرنده، یک فیلتر پایین گذر را تشکیل می دهد. ظرفیت خازنی بیشتر در هر متر فرکانس قطع را کاهش می دهد، که لبه ها را گرد می کند، تصاویر آنالوگ را نرم می کند و حداکثر فاصله قابل استفاده را کوتاه می کند. در انتقال RF همسان، همان ظرفیت در تعیین امپدانس مشخصه شرکت می کند. تغییر در طول کابل بازتاب ایجاد می کند.

• پهنای باند و نرخ لبه: ظرفیت خازنی بالاتر فرکانس قطع کمتری ایجاد می کند که لبه های دیجیتال را گرد می کند و ویدیوی آنالوگ را نرم می کند. برای دوربین های HD-TVI، AHD و CVI، این به طور مستقیم طول کابل عملی را محدود می کند.
• بارگذاری منبع: فرستنده ها، مدولاتورها و درایورهای دوربین باید ظرفیت کابل را شارژ کنند. هنگامی که ظرفیت خازنی بالا باشد، مرحله رانندگی زودتر به حد فعلی خود می رسد و فاصله قابل استفاده کاهش می یابد.
• تاخیر فاز: سرعت انتشار به اندوکتانس و ظرفیت خط بستگی دارد. ظرفیت خازنی بالاتر به معنای انتشار آهسته تر است، که باعث تاخیر در طولانی مدت می شود و می تواند در برنامه های زمان بندی توزیع شده اهمیت داشته باشد.
• تداوم امپدانس: امپدانس مشخصه جذر L/C است. اگر ظرفیت در طول کابل تغییر کند، امپدانس با آن تغییر می کند و در هر انتقال بازتاب ایجاد می کند.

ظرفیت پایین تر عموماً در برنامه های ویدئویی آنالوگ و داده های فرکانس بالا مفید است زیرا محتوای با فرکانس بالا را حفظ می کند. اما این یک قانون نیست که کورکورانه اعمال شود. یک کابل 50 اهم که برای فیدرهای RF طراحی شده است، دارای ظرفیت متفاوتی نسبت به کابل ویدئویی 75 اهم است و این تفاوت عمدی است: از هندسه مورد نیاز برای دستیابی به امپدانس صحیح ناشی می شود. مقایسه مقادیر pF/m در کابل‌های امپدانس متفاوت بدون زمینه می‌تواند منجر به انتخاب‌های ضعیف شود.

مقادیر ظرفیت خازنی معمولی برای کابل های کواکسیال مشترک

برای عملی کردن اعداد، در اینجا مقادیر ظرفیت خازنی برای خانواده کابل های مورد استفاده در سیستم های دوربین مدار بسته، CATV و RF آورده شده است. آنها را به عنوان محدوده مرجع به جای ارقام دقیق در نظر بگیرید. هر سازنده بسته به عایق و ساخت و ساز، اعداد کمی متفاوت را منتشر می کند.

خانواده‌های ویدیویی 75 اهم نزدیک به 53 pF/m هستند، اما تفاوت‌های ظریفی بین مدل‌ها به دلیل قطر دی الکتریک و چگالی فوم وجود دارد. لایه‌های محافظ - استاندارد، سه‌شیلد یا چهار شیلد - بر ایمنی و نشت تأثیر می‌گذارند، نه ظرفیت خازنی به همان میزان. در یک دوره کوتاه مسکونی، این تفاوت ها به ندرت مهم هستند. هنگامی که دویدن به 100 متر یا بیشتر برسد، ترکیب ظرفیت و محافظ تعیین کننده می شود. این زمانی است که عملکرد دی الکتریک ثابت از عدد اسمی روی میز بیشتر باشد.

نحوه استفاده از ظرفیت خازنی در هنگام انتخاب کابل

یک ترتیب عملی برای مقایسه کابل های کواکسیال این است که ابتدا امپدانس سیستم را ثابت کنیم، سپس ظرفیت خازن، سپس تضعیف و سپس محافظ را ارزیابی کنیم. اگر امپدانس اشتباه باشد، ظرفیت خازن نمی تواند آن را برطرف کند. اگر ظرفیت خازنی به طور غیرعادی برای خانواده محصول زیاد است، انتظار از دست دادن سیگنال بیشتر در مسافت و تقاضای بیشتر در مدار رانندگی را داشته باشید.

• فاصله را تعریف کنید: در زیر 50 متر، اکثر انواع RG-59 و RG-6 کار می کنند. در بالای 100 متر، ظرفیت کم و تضعیف کم به بالای لیست حرکت می کند.
• فرمت سیگنال را بشناسید: ویدئوی کامپوزیت آنالوگ بخشنده است. فرمت های HD-over-coax به پهنای باند بیشتری نیاز دارند و از کابل با ظرفیت خازنی پایین پایدار بهره می برند.
• نوع عایق را بررسی کنید: دی الکتریک فوم دار و چگالی فوم ثابت ظرفیت خازنی و امپدانس پایدار را حفظ می کند. عایق مجدد یا بازیافتی با کنترل ضعیف می تواند جابجا شود.
• اسناد کیفیت را بررسی کنید: برخی از تامین کنندگان مقادیر واقعی آزمایش شده را ارائه می دهند. ظرفیت خازنی، تضعیف و تحمل امپدانس را به جای تکیه بر یک دیتاشیت، مقایسه کنید.

برای اکثر توزیع‌های ویدئویی و پهنای باند، یک محافظ استاندارد یا سه‌شیلد RG-6 ظرفیت خازن کم، قطر قابل کنترل و عملکرد ثابت شده را متعادل می‌کند. ما راهنمای کابل کواکسیال 75 اهم RG6 توضیح می دهد که کجا در یک سیستم قرار می گیرد و چه زمانی خانواده کابل دیگری بهتر است.

تست پذیرش و شیوه های نصب

ظرفیت ظرفیت نیز یک معیار پذیرش است. اگر اندازه یک دسته به طور محسوسی بالاتر از مقدار دیالکتریک باشد، ممکن است دی الکتریک ناسازگار باشد یا هندسه تغییر کرده باشد. یک LCR متر اولیه با فرکانس 1 کیلوهرتز، یا یک آنالایزر کابلی، قبل از نصب صدها متر، تغییرات دسته به دسته را نشان می دهد.

"شکل خازنی در یک دیالکتریک اثر انگشتی است که نشان می دهد دی الکتریک با چه دقتی ساخته شده است. هنگامی که دریفت می شود، تضعیف و امپدانس با آن حرکت می کند."

در حین نصب، ظرفیت خازن را به عنوان چیزی که می توانید به آن آسیب برسانید در نظر بگیرید. خمش های تند فاصله هادی را به صورت موضعی تغییر می دهد، ظرفیت خازنی را افزایش می دهد و یک ناپیوستگی امپدانس ایجاد می کند. کشش کشش دی الکتریک را کشیده و ابعاد را تغییر می دهد. حداقل شعاع خمش و حداکثر کشش کششی سازنده را دنبال کنید. از کانکتورهایی استفاده کنید که هندسه دی الکتریک را حفظ کرده و با دقت خاتمه می دهند.

این جزئیات نصب در مسیرهای افقی طولانی بیشتر از پچ کوردهای کوتاه اهمیت دارد. اگر از دست دادن سیگنال نگرانی اصلی شماست، مرور تکنیک های نصب توصیه شده برای به حداقل رساندن تلفات سیگنال قبل از کشیدن کابل زمان خوبی است.

برای بخش‌های بلند تغذیه یا تنه، طراحی 75 اهم ضخیم‌تر مانند RG-11 تضعیف را کاهش می‌دهد و ظرفیت خازن را در فواصل جایی که RG-6 حاشیه‌ای است پایین نگه می‌دارد.

نمایی متعادل از ظرفیت کابل کواکسیال

ظرفیت کابل کواکسیال یک نقص یا یک امتیاز عملکرد مستقل نیست. هندسه و کیفیت دی الکتریک کابل را منعکس می کند و تنها زمانی مضر می شود که با کاربرد مطابقت نداشته باشد. برای سیستم‌های ویدئویی و پهنای باند، ظرفیت پایین پایدار نشانه‌ای از تولید خوب کنترل شده است. برای سیستم های RF با امپدانس عمدی 50 اهم، محدوده ظرفیت متفاوتی طبیعی است. رویکرد صحیح این است که ظرفیت خازن را به یکی از چندین ویژگی تبدیل کنیم که باید با هم کار کنند.

هنگام مقایسه تامین کنندگان، بپرسید که چگونه ظرفیت در تولید کنترل می شود، نه اینکه چه عددی در بروشور چاپ شده است. چگالی فوم دی الکتریک ثابت، مواد تایید شده و داده های آزمایش مستند دلایلی هستند که دو کابل با ظاهر یکسان می توانند در این زمینه بسیار متفاوت عمل کنند.