Коаксијален кабел

Коаксијален кабел или соосен кабел — кабел што се состои од заштитна надворешна обвивка направена од изолатор под кој е поставена метална мрежа обвиена околу изолирани проводни жици. Сите овие делови се наоѓаат на истата заедничка оска од каде и потекнува името на овој вид кабел. Коаксијалниот кабел е откриен од страна на англискиот инженер и математичар Оливер Хевајсајд, патентирајќи го дизајнот за првпат во 1880 година.
Коаксијалниот кабел се употребува за пренесување на телефонски, телеграфски, телевизиски, а во поново време и пренос на интернет сигнали со висока честота, под земја, над земја или под море, за пренос на податоци во компјутерски системи. Една од предностите на коаксијалниот кабел во однос на останатите радио преносни кабли е во тоа што електромагнетното поле коешто се создава во самиот кабел се грижи сигналот да е активен само во просторот помеѓу внатрешните и надворешните спроводници. Оваа предност овозможува инсталација на коаксијален кабел во близина на метални објекти обезбедувајќи заштита на сигналот од надворешни електромагнетни интерференци (пречки).
Коаксијалниот кабел се разликува од другите заштитни (изолирани) кабли коишто се користат за пренос на понискочестотни сигнали како што се аудио сигналите, во тоа што опсегот на кабелот е контролиран да обезбеди прецизно константно т.н спроводливо растојание, коешто е потребно за да фукнкционира ефикасно како што се радиочестотните трансмисиони(преносни) кабли.
1 Како работи коаксијалниот кабел
Како и секој електричен кабел така и коаксијалниот кабел спроведува наизменична струја помеѓу одредени локации. Се состои од два спроводника, централна жица и цилиндрична мрежа. Во секој момент струјата патува низ еден од спроводниците а се враќа по другиот спроводник. Сепак, додека струјата е наизменична, струјата го менува правецот многупати во секунда. Коаксијалниот кабел се разликува од останатите кабли, бидејќи тој е дизајниран да пренесува радиочестотна струја. Оваа честота е многу повисока од 50 или 60 Hz (Херци) поддржана во основните електрични кабли, менувајќи го правецот од милиони до милијарда пати за време од една секунда. Исто како и другите типови на радио преносни кабли така и коаксијалниот кабел треба специјално да се конструира со цел да се спречи загубата на моќност.
Доколку се употреби обична жица за пренос на високочестотен напон, жицата ќе се однесува како антена, со што високата честота зрачи струја во вид на радио бранови, што придонесува до ослбување на моќноста. За да се спречи ова, во коаксијалниот кабел еден од спроводниците е во форма на цилиндар(цевка), обвиткувајќи го другиот спроводник. Ова ги ограничува радио брановите да се емитираат од централниот спроводник до другиот т.н цилиндричен спроводник. За да се спречи надворешниот спроводник (металната мрежа-обвивката) од зрачење, тој е поврзан со земјата т.е заземјен зачувуваjќи го како константен потенцијал.
Опсегот и просторот на спроводниците мора да бидат еднакви на должината на кабелот. Секоја нагла промена во просторот на двата спроводника по должината на кабелот има тендеција да го рефлектира радиочестотниот бран назад до изворот, предизвикувајќи појава наречена вертикални (постојани) бранови. Ова се однесува како грло на шише(bottleneck), намалувајќи го количеството на енергија потребно да се стигне до крајот на кабелот. За да се задржи мрежата-заштитниот слој на еднакво растојание од централниот спроводник, просторот помеѓу двата спроводника е исполнет со полукрут пластичен изолатор. Производителите дефинираат минимален свиткувачки полупречник, со цел да се избегни засукување на кабелот при што би довело до рефлексија. Конекторите кои се користат за коаксијални кабли се дизајнирани за да го задржат точното растојание низ телото на конекторот.
Секој тип на коаксијален кабел има карактеристична импеданса, во зависност од опсегот и материјалите кои се користат, којашто претставува однос на напонот на струјата во кабелот. Со цел да се спречи рефлексија на крајот од кабелот т.е појава на постојани бранови, каква било опрема прикачена на кабелот мора да репрезентира импеданса еднаква на карактеристичната импеданса т.е да постои т.н совпаѓање. На овој начин со оваа опрема се избегнува настанувањето на рефлексија. Вообичаено вредноста на карактеристичната импеданса на коаксијалниот кабел изнесува помеѓу 50 и 75 ома.
Коаксијалниот кабел може да биде посматран како тип на т.н водач на бранови. Енергијата се пренесува преку радијално електрично поле и периферно магнетно поле во TEM00 попречен мод. Ова е доминантниот мод од нулта честота (DC) до горна граница определена со електричниот опсег на кабелот.
2 Опис на коаксијалниот кабел
За избор на дизајн на коаксијалниот кабел влијае физичката големина, честотните перформанси, ослабувањето, способноста за регулирање на енергијата, флексибилноста, јачината и цената. Внатрешниот спроводник може да биде полн или лиснаст, лиснастиот е пофлексибилен. За да се добие подобри високочестотни перформанси, внатрешниот спроводник може да биде сребрен. Понекогаш за внатрешен спроводник може да се користи бакарна железна жица.
Изолаторот којшто го опкружува внатрешниот спроводник може да биде цврста пластика, пенлива пластика, или можеби само воздух придружувајќи го внатрешниот жица(спроводник). Својствата на изолаторот контролираат некои електрични својства на кабелот. Вообичаено се избира цврст полиетиленски (PE) изолатор, употребуван во кабли со помала загуба. Цврст тефлон (PTFE) е исто така користен како изолатор. Некои коаксијални жици користат воздух (или некој друг гас) и содржат одредени т.н делови (места) за да спречат внатрешниот спроводник да дојде во допир со металната мрежа-обвивката.
Вообичаено многу од коаксијалните кабли користат бакарни жици испреплетени формирајќи ја металната мрежа-обвивката. Ова му овозможува на кабелот да биде флексибилен, но исто така има и празнини во обвивката, па така внатрешната димензија на обвивката варира речиси незначајно бидејќи плетеницата не може да биде рамна-сплесната. Понекогаш плетеницата е сребреникава. За подобри перформанси на металната заштитна мрежа, некои кабли имаат двослојна обвивка. Обвивката може да биде само од две плетенки, но сега е подобро да има тенка обвивка од фолија покриена со плетеницата. Некои кабли може да содржат повеќе од двослојни обвивки како што се "quad-shield" коишто користат четири наизменични слоеви од фолија и плетеница. Некои дизајни за обвивки ја жртвуваат флексибилноста за подобри перформанси, некои обвивки се цврсти метални цевчиња-проводници. Овие кабли не наоѓаат примена при инсталирање на кабел на места со остри кривини бидејќи обвивката ќе се засука што ќе предизвика загуба во кабелот.
За пренос на високи радиочестоти повеќе од 1 GHz коаксијален кабел со цврст бакарен надворешен спроводник е достапен во димензии од 0.25 инчи па нагоре.
Коаксијалниот кабел има потреба од внатрешна структура на некаков вид изолаторен материјал, со цел да може да го одржи просторот помеѓу централниот спроводник и обвивката. Изолаторските загуби растат по овој редослед: Идеален изолатор (без загуба), вакуум, воздух, политетрафлуоретилен (PTFE), полиетиленска пена, и цврст полиетилен. Пониска релативна допустливост овозможува поголема фрквентна искористеност. Еден нехомоген изолатор треба да биде надоместен со некружен спроводник за да се избегнат моменталните т.н жаришта (анг. hot-spots).