了解同轴电缆指南:同轴电缆是什么、类型和用途

探索同轴电缆相对于标准屏蔽电缆的独特设计和功能。了解同轴电缆的特殊结构如何实现卓越的信号传输,并找到满足您需求的完美同轴电缆。

目录

什么是同轴电缆?

同轴电缆是一种用于传输无线电频率的电缆。 (射频)信号 干扰最小。 同轴电缆又称 同轴它具有独特的结构,由绝缘层包围的中央导体、金属屏蔽层和外部绝缘层组成。这种设计使同轴电缆能够长距离传输数据、视频和音频信号,并且效率高、信号损耗低。它通过 20 千赫至 300 千兆赫的无线电频率传输模拟和数字电信号。人们通常以连接类型来称呼同轴电缆,如"RCA"或"XLR."因此,您可能在不知不觉中使用了不止一种同轴电缆。

同轴电缆的结构

同轴电缆的特点是分层结构:

  • 内导体:通常由铜或铜包钢制成,是传输信号的核心。
  • 电介质绝缘体:这种非导电材料包围着内部导体,可防止信号泄漏并提供绝缘。
  • 外屏蔽层:铜编织层或铝箔层:用于保护信号免受外部电磁干扰(EMI)。
  • 外护套:包裹电缆的塑料或橡胶层,不用于传输信息,但提供物理保护和耐环境性。

同轴电缆如何工作?

同轴电缆由同心层导体和绝缘材料组成,可确保信号受到保护并免受干扰。内导体通常由实心铜或编织铜制成,用于传输电信号。环绕导体的是绝缘层,由具有明确电气特性的绝缘材料制成,可将信号限制在电缆内并防止泄漏。然后,这一层被金属屏蔽层包裹,金属屏蔽层通常由铜编织物或金属箔制成,可阻挡外部电磁干扰。

整个结构包裹在绝缘外套中,以保护其不受环境因素的影响。外屏蔽层通过连接器连接两端,以过滤不必要的传输,确保信号清晰。这种设计使同轴电缆能够在长距离内保持信号完整性,是电视广播、互联网连接和电信等应用的理想选择。

同轴电缆有哪些不同类型?

较短的电缆通常用于家庭系统,如 AV 设置或个人以太网连接。较长的电缆是连接广播、电视或长途电信线路等大型网络的理想选择。此外,微型和迷你同轴电缆因其设计紧凑、用途广泛,在消费类电子产品、军事设备、航空航天系统和医疗设备中发挥着重要作用。

以下是一些最常见的 同轴电缆类型 及其支持的应用程序。

硬线同轴电缆

硬线同轴电缆的特点是外导体由铝或铜制成,与其他同轴电缆相比,直径更大(直径≥ ½ 英寸),由于其耐用性和低信号损耗,这些同轴电缆通常用于电信和大功率信号传输。

柔性同轴电缆

柔性同轴电缆适应性强,可弯曲和移动而不影响信号完整性。这些电缆的特点是内部导体由柔性聚合物介电层包围,便于在狭小空间内布线。它们通常用于需要电缆频繁移动或具有灵活性的应用场合,如机器人、消费电子产品和便携式通信设备。

可成形同轴电缆

可成形同轴电缆是半刚性电缆的替代品,具有类似的性能和更大的灵活性。这些电缆不使用刚性铜外鞘,而是使用柔性金属外鞘,可在安装过程中塑形和弯曲。这使得它们非常适合需要精确布线的应用,如航空航天、医疗设备和定制通信系统。

辐射同轴电缆

辐射电缆也称为泄漏电缆,其设计在外层导体上开槽,允许信号泄漏。这些电缆非常适合应用于隧道、矿井和其他普通无线信号难以传播的环境。

双轴同轴电缆

双轴电缆由两个内导体和一个外屏蔽层组成。它们通常用于短距离数据传输应用,如高速计算机网络。

三轴同轴电缆

三轴电缆具有额外的绝缘层和屏蔽层,可提供更好的抗干扰保护。这些电缆通常用于专业视频设备和高安全性数据传输。

半刚性同轴电缆

半刚性同轴电缆具有坚固的金属外导体,提供出色的屏蔽和性能。它们通常用于需要精确信号传输的应用中,如航空航天和军事系统。

刚性线路同轴电缆

刚性线路同轴电缆具有坚固的金属外导体,专为大功率应用(如广播天线)中的永久性安装而设计。

RG-6 同轴电缆

RG-6 电缆是最常见的同轴电缆之一,主要用于中继有线电视信号。中央导体由铜包钢(CCS)或裸纯铜(BC)制成,在强度和导电性之间取得平衡。RG-6 电缆起源于二战时期的军用规格 "无线电指南",现已发展成四种特定的变体,用于不同的应用:

  • 标准:专为典型的室内和室外家庭布线而设计。
  • 淹没式:具有额外的防水凝胶,适用于地下导管。
  • 挎包:内含钢丝,可承受电线杆之间空中坠落的拉力。
  • 管腔:包裹在 PTFE(聚四氟乙烯)护套中,符合消防安全规范,可用于空气处理空间和通风管道。

同轴电缆连接器类型

市场上有这么多类型的同轴连接器,它们应该如何搭配使用呢?由于种类太多,可能需要花一些时间逐一说明。下面简要介绍十种最常用的类型:F 型、BNC、TNC、SMB、MCX、SMA、RCA、UHF 和 7/16 DIN。上述连接器都是以公/母、插头/插孔的形式相互 "适配 "的。可以是公头或母头插头,也可以是公头或母头插孔。公头和母头通常也称为极性。

F 型连接器

最常用于有线电视或互联网连接的标准 "电缆 "连接器,常见于 RG-6/U 电缆上。

卡口式 Neil-Concelman (BNC) 连接器

卡口式 Neil-Concelman 的缩写,用于描述其连接方式,因为卡口式适用于快速扭转连接。这些射频同轴连接器的尺寸从微型到超小型不等,可让您快速连接电视、无线电、射频设备和测试仪器,也可让您快速断开连接。

螺纹式 Neil-Concelman (TNC) 连接器

有些人可能会认为这种连接器与 BNC 名称相似,但 TNC 是 Threaded Neil-Concelman 的缩写,只是 BNC 的螺纹和耐候版本。它的工作频率为 12GHz,适用于创建射频/天线和手机连接,同时最大限度地减少稳定性和泄漏问题。

超小型 B 版 (SMB) 连接器

紧凑型连接器采用简易卡入式设计,非常适合需要不频繁连接的应用中的半刚性电缆。它们在直流至 4 GHz 范围内具有出色的电气性能。

7/16 DIN

7/16 Deutsches Institut für Normung (DIN) 连接器。这种样式被定义为 7 毫米和 16 毫米 DIN 连接器。DIN 指的是最初将连接器样式标准化的组织 - Deutsches Institute Fur Normung(德国标准化协会)。这种样式在蜂窝天线应用中最受欢迎。

微型同轴 (MCX) 连接器

这是另一种有多种变化的样式。MCX 代表微型同轴连接器,与 MMCX(微型同轴连接器)、MMBX、SMB(超小型 B 版)、SSMB(小型 SMB)、SMC、SSMC、SSMCX 等连接器密切相关。上述所有连接器都采用卡入式连接,一般不会交叉连接。

美国无线电公司 (RCA) 连接器

"(《世界人权宣言》) RCA 连接器 以其设计公司美国无线电公司的名字命名。这是一种非常常见的连接器,用于基本的快速视频和音频连接。您会在电视机背面看到这些红色、白色和黄色的电线。RCA 连接器也被称为束紧式连接器,通过环绕在公连接器一端的圆环很容易辨认。

超高频连接器

UHF 连接器通常称为安费诺同轴连接器,是一种专为低频无线电应用而设计的标准化 50 欧姆射频连接器。这种多功能连接器已广泛应用于各种无线电通信系统,包括业余无线电业务、市民波段(CB)无线电设备和船用 VHF 无线电装置。虽然它在这些应用中表现出可靠的性能,但值得注意的是,它的有效工作范围通常可达 300 MHz,因此特别适合这些领域的低频射频传输要求。

SMA 连接器

SMA(超小型 A 版)连接器是一种设计用于同轴电缆连接的紧凑型接口,具有螺纹耦合系统。这些连接器保持一致的 50 欧姆阻抗额定值,具有出色的多功能性,可在从直流(0 Hz)到 18 GHz 的频率范围内有效工作。它们性能可靠,外形小巧,特别适合各种应用,包括微波设备安装、便携式无线电设备和蜂窝天线系统。SMA 连接器兼具尺寸效率和宽频能力,已成为射频和微波工程领域的标准选择。

选择同轴电缆时应考虑的关键因素

选择合适的同轴电缆需要对应用、环境条件、阻抗要求和电缆的物理特性进行评估。匹配良好的电缆可确保高效的信号传输、耐用性和系统可靠性。请务必考虑项目的具体需求,以便做出明智的决定。

同轴电缆长度和厚度

同轴电缆的长度和厚度对其性能有很大影响。较长的电缆会导致信号损失,因此必须选择既能满足需求又能最大限度减少衰减的电缆长度。较粗的电缆通常电阻较低,更适合长距离传输。

同轴电缆阻抗(欧姆)

阻抗以欧姆为单位,是电缆对交流电的阻抗。整个电缆系统的阻抗匹配(如射频应用为 50 欧姆,视频为 75 欧姆)对于避免电视信号的信号衰减、回声和重影至关重要。

同轴电缆无源互调(PIM)

PIM 是一种信号干扰,会降低通信系统的性能。在蜂窝网络等对信号质量要求较高的应用中,低 PIM 电缆至关重要。

同轴电缆护套额定值

同轴电缆的外护套保护电缆不受环境因素的影响。根据您的应用,您可能需要具有特定护套等级的电缆,如抗紫外线、防水或阻燃特性。考虑电缆的安装环境(如室外、地下或高热区域)。

同轴电缆连接器

所用同轴电缆连接器的类型对于兼容性和信号完整性至关重要。确保连接器与电缆阻抗和所连接的设备相匹配。高质量的连接器可以减少信号损耗,提高整体系统性能。

同轴电缆应用

不同的同轴电缆专为军事行动、广播或普通消费电子产品等特定用途而设计。在选择电缆之前,请确定您的应用范围和频率要求。例如
短距离、低频需求可能只需要基本的 RG6 电缆。
高频或长距离应用可能需要带有额外屏蔽的专用电缆。

同轴电缆环境

潮湿、阳光和腐蚀性元素等环境因素会影响电缆的使用寿命和性能:
地下电缆应安装在防水导管中。
室外电缆可能需要抗紫外线或铠装护套。
对于恶劣环境,可考虑使用锡或银涂层的电缆来增加保护性。

工作电压和额定功率

同轴电缆的最大额定电压由介电材料和导体决定。请务必选择工作电压超过系统要求的电缆,以确保安全性和可靠性。

特定频率下的信号损耗

高频(甚高频和超高频)可能会出现严重的信号损失。制造商通常使用金属箔或编织屏蔽来减少干扰和保持信号质量。请查看电缆的规格,确保它能满足您的频率要求,并将损耗降至最低。

常见应用 - 同轴电缆有哪些用途?

bnc 电缆

同轴电缆是众多电信和信号传输应用中的关键部件。同轴电缆设计独特,中央导体被绝缘层和屏蔽层包围,因此非常适合传输各类信号,同时最大限度地减少干扰和信号损耗。

电视和视频系统

  • 使用 75 欧姆 RG-6 电缆将有线电视从提供商传输到家庭和企业
  • 利用 RG-11 电缆安装高清电视,提高信号容量
  • 采用 RG-59 和 RG-6 电缆的闭路电视系统
  • 电视与天线和卫星接收器的连接
  • 视频传输,数字信号首选 RG-6,无损模拟传输首选 RG-59

互联网和数据传输

  • 从有线电视提供商向家庭提供宽带互联网服务
  • 电缆调制解调器与主要电缆线路之间的连接
  • 高速数据传输,衰减损失最小
  • 与个人住宅和办公室的最后一英里连接

手机通信

手机信号增强器,包括

  • 室外天线和放大器之间的连接
  • 放大器与室内天线之间的链接
  • 绕过信号屏蔽建筑材料
  • 增强室内手机接收能力

无线电通信

  • 火腿无线电天线连接,信号传输更强
  • 基本 RF(射频)系统
  • 无线电设备安装
  • 无需互联网基础设施即可在偏远地区传输信号

具体同轴电缆类型的选择取决于应用:

  • RG-6:常用于电视、互联网和视频应用中的数字信号
  • RG-59:首选用于模拟视频传输和闭路电视系统
  • RG-11:专门用于需要更大信号容量的高清电视应用

同轴电缆的优缺点

同轴电缆的优势

  • 高带宽和信号传输能力。
  • 有效屏蔽电磁干扰
  • 经久耐用,成本效益高。

同轴电缆的缺点

  • 与其他电缆相比,体积大,灵活性差。
  • 不经放大的长距离信号损耗。
  • 高速数据应用的可扩展性有限。

一些常见问题

同轴电缆的传输速度是多少?

同轴电缆的数据传输速度可达 1 Gbps 或更高,具体取决于电缆类型和应用。

同轴电缆的主要优势是什么?

同轴电缆具有带宽高、屏蔽性能好、信号传输距离远等特点。

RG-6 和 RG-59 同轴电缆有什么区别?

  • RG-6:介质绝缘体更厚,屏蔽效果更好,适用于更高的频率和更长的距离。
  • RG-59:更薄、屏蔽更少,更适合短距离、低频应用,如闭路电视系统。

同轴电缆可以安装在室外吗?

是的,但室外安装需要防紫外线的耐候电缆和防水连接器。

如何识别同轴电缆的类型?

检查电缆护套上的标签,通常包括电缆类型(如 RG-6、RG-59)和规格。

结论

同轴电缆用途广泛,广泛应用于从广播和互联网连接到高速数据传输等各种领域。了解同轴电缆的不同类型、结构和用途有助于选择适合您需求的产品。同轴电缆性能可靠、经久耐用,是现代通信系统的基石。

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