В этой части поговорим еще немного об характеристиках коаксиальных кабелей и приведем несколько конкретных примеров разных кабелей.
Многообразие вариантов конструкций и применяемых материалов коаксиальных кабелей, показанных во второй части проистекает от необходимости обеспечения сочетания требуемых характеристик. А характеристики соответственно определяются условиями использования и сферой применения кабелей.
Попробую привести более менее развернутый перечень характеристик коаксиальных кабелей.
- Волновое сопротивление.
- Удельные потери.
- Максимальная допустимая мощность и напряжение пробоя.
- Максимальная частота (Граничная и рабочая).
- КСВ.
- Коэффициент экранирования.
- Коэффициент укорочения длины волны и диэлектрическая проницаемость.
- Погонная емкость/индуктивность.
- Фазовая стабильность. От температуры или от перегибов.
- Диапазон температур при хранении и при эксплуатации.
- Массо-габаритные характеристики.
- Цена.
- Гибкость. Гибкие, жесткие, полужесткие и.т.д.
- Минимальный радиус изгиба, однократный и многократный.
- Защищенность. От окружающей среды - Солнечная радиация, осадки и.т.д. Или от механических воздействий, грызунов и.т.д.
- Прочность при растяжении.
- Устойчивость к спец факторам. Космос, радиация и.т.д.
- Стабильность параметров при вибрации и других воздействиях.
- Сопротивление проводника и оплетки.
- Сопротивление изоляции.
- Срок службы.
- Параметры экологичности и пожаробезопасности.
И это еще некоторые пункты не развернуто изложил. Наверняка можно добавить что-то еще и далеко не все будет высосано из пальца. Всегда найдутся случаи, когда будет важен тот или иной параметр.
Например к измерительным кабелям обычно предъявляются следующие требования: Стабильность КСВ и коэффициента передачи по фазе и амплитуде при перегибах. Низкий КСВ и приемлемые потери (совсем низкие потери не обязательно). Долговечность кабеля и разъемов. Приемлемая гибкость, обеспечивающая удобство измерений. В некоторых случаях могут быть предъявлены особые дополнительные требования, например повышенная стабильность при изменении температуры и.т.д.
Вследствие вышеуказанных требований измерительные кабели обычно имеют следующую конструкцию: Одиночная медная жила, покрытая серебром (в некоторых случаях стальная жила). Диэлектрик на основе фторопласта (чаще низкой плотности) или других фторополимеров. Чаще всего используется двойной или тройной экран (не считая внешних защитных слоев). Корпуса разъемов из нержавеющей стали, центральные жилы из бериллиевой бронзы и покрыты золотом. Дополнительная защитная/армирующая оболочка той или иной конструкции. В редких случаях обходятся без дополнительных оболочек, когда требуется повышенная гибкость и малые габариты.
Ниже представлены примеры измерительных кабелей Gore inc серии PHASEFLEX и HUBER+SUHNER серии SUCOFLEX.
Еще небольшое отступление. Как правило высококачественные кабели используют в качестве диэлектрика фторопласт низкой плотности. Но несмотря на все достоинства у фторопласта/тефлона есть один недостаток - так называемое "тефлоновое колено". Суть этого явления в том, что в районе комнатной температуры достаточно резко меняется фаза коэффициента передачи кабелей на основе фторопласта/тефлона. В интернете можно найти много сравнительных графиков, как правило они приведены в нормированном виде. Я решил дать пару графиков в обычном масштабе "как измерено", единственно приведя "ноль" к температуре 20 градусов. Ниже дана фаза коэффициента передачи на частоте 3ГГц двух кабелей длиной примерно 3.5 метра. Один из них SilverLine фирмы Times Microwave (сплошной фторопласт), другой какой-то измерительный кабель от Gore inc (марку точно не знаю). Разница довольно существенная. Если бы вместо сплошного фторопласта был кабель с фторопластом низкой плотности, то общий разброс фазы был бы меньше, но перегиб в районе комнатной температуры стал бы виден еще отчетливее.
Причина данного явления в том, что у фторопласта при температуре примерно в районе 20 градусов Цельсия скачком меняется плотность.
Причем данное явление обладает гистерезисом, то есть начало процесса находится в разных точках при изменении температуры в минус или в плюс.
В итоге характер изменения фазы от температуры определяется в основном двумя явлениями - изменение размеров проводника и изменение плотности и соответственно диэлектрической проницаемости изолятора. Процессы разнонаправлены и в некоторых случаях частично уравновешивают друг друга. Однако в случае с "тефлоновым коленом" в районе комнатной температуры имеется заметный скачок фазы.
Ведущие производители кабелей борются с данным явлением, предлагая кабели на основе других диэлектриков, например сверхчистого FEP (обычно используемого для оболочек) или фтороуглерода TF4 (Times Microwave). Некоторые находят выход в совершенствовании технологий производства фторопласта/тефлона низкой плотности. Подробности найти трудно, секреты никто не стремится раскрывать. На этом отступление закончим.
Дальше просто приведу несколько конкретных примеров распространенных кабелей с их основными характеристиками.
RG-405.
Достаточно массовый для специализированных профессиональных кабелей. Еще есть аналогичный по конструкции RG-402, потолще, менее гибкий, но с более низкими потерями. В основном используются относительно короткие отрезки кабеля в различной аппаратуре. Иногда может использоваться как измерительный (Часто идет в комплекте с NanoVNA).
Основные характеристики RG-405:
- Волновое сопротивление - 50 Ом.
- Центральная жила - 0.51 mm (бывают вариации). Материал - медь покрытая серебром.
- Диэлектрик - Сплошной фторопласт (solid ptfe). Диаметр по диэлектрику обычно 1.67 - 1.68 мм. Но вообще есть некоторый разброс у разных производителей.
- Экран - Пропаянная медная оплетка. Но бывают и другие варианты.
- Оболочка - FEP. Диаметр по оболочке около 2.6 мм.
- Максимальная частота - обычно 20 - 40 ГГц в зависимости от исполнения и разъемов (63 ГГц макс). Однако у некоторых производителей есть варианты до 67 ГГц. В частности у HUBER ZHUNER MULTIFLEX 86_HE, который они относят к RG-405. Правда он несколько отличается по конструкции, проводник и диэлектрик чуть тоньше, экран тройной, совпадает лишь внешний диаметр. SUCOFORM 86 у них же больше похож на RG-405. Вообще в стандарте "RG" цифры это просто порядковый номер, который косвенно может говорить в внешнем диаметре, сфере применения и эксплуатационных характеристиках кабеля (гибкость и.т.д.), конкретная конструкция это уже на совести производителя.
- Экранирование - около 100 дБ.
RG-6 и SAT-703.
Это массовые, можно сказать ширпотребные кабели, предназначенные для передачи телевизионного сигнала. Причем SAT 703 тоже вполне относится к стандарту RG-6. Однако как-то сложилась такая ситуация, что под RG-6 понимают обычно максимально удешевленный кабель, предназначенный для работы на частотах до 1000 МГц (обычное эфирное ТВ). SAT-703 обычно несколько более качественный и предназначен для частот до 2500 МГц (спутниковое ТВ).
Основные характеристики:
- Волновое сопротивление - 75 Ом.
- Центральная жила - около 1мм, Для RG-6 как правило сталь, покрытая медью. В случае с SAT-703 чаще можно встретить чисто медный проводник, но и сталь, покрытая медью тоже встречается.
- Диэлектрик - Вспененный полиэтилен. Диаметр 4.5 - 4.8 мм, но может и отличаться немного. Коэффициент укорочения как правило чуть выше 0.8. В SAT-703 может использоваться полиэтилен физического вспенивания, в RG-6 скорее химического.
- Экран - Алюмо-лавсановая (майларовая лента) + оплетка из проволоки. В RG-6 обычно лента с односторонней металлизацией, в SAT-703 можно встретить и с двухсторонней. Оплетка в RG-6 как правило довольно редкая из алюминиевых проволок 0.12-0.15мм. На фото выше у RG-6 в оплетке 32 алюминиевых нити. У SAT-703 оплетка более плотная, в качестве материала медь (иногда луженая) или омедненный алюминий. На фото выше у SAT-703 оплетка состоит из 64 нитей омедненного алюминия. Впрочем более плотную оплетку можно иногда встретить и у RG-6.
- Оболочка - PVC поливинилхлорид. Диаметр по оболочке в среднем 6.7 - 6.9 мм, но иногда бывают и отклонения.
- Максимальная частота - для RG-6 как правило до 1000 МГц. SAT-703 до 2500 МГц (или даже 3000 МГц).
- Экранирование - около 80 дБ, зависит от диапазона и конкретного исполнения кабеля.
Часто можно встретить значения потерь для RG-6 подобные приведенным в таблице ниже. На мой взгляд это несколько оптимистичные цифры. Я измерил несколько образцов и для RG-6 получается в лучшем случае 0.3 - 0.32 дБ/м на частоте 1000 МГц. Для SAT-703 около 0.22 - 0.23 дБ/м на частоте 1000 МГц. Разница думаю не только за счет потерь в металле. Возможно дело еще в диэлектрике физического или химического способа вспенивания. Еще если судить по размерам, что приводят в сети, то SAT-703 в среднем скорее чуть потолще на 0.1 мм или даже больше. Те образцы, что мне попадались были примерно одинаковы, отличие если и было, то меньше 0.1. Единственный образец RG-6, который был заметно тоньше, отличался за счет внешней оболочки, все остальное было примерно такое же.
LMR-300.
Коаксиальный кабель производства Amphenol (Times Microwave). Существует целая серия кабелей LMR разной толщины и вариантов исполнения. Например есть варианты 75 Ом и многожильные. У LMR-300 есть аналоги: 5D-FB, РК 50-4,8-32 а также просто разный контрафакт под оригинальным названием. По большому счету кабель по конструкции и размерам похож на RG-6 и SAT-703, только тут все как положено - сплошная медная жила, полиэтилен физического вспенивания, полноценная оплетка и.т.д. Ну и цена выше на порядок. Используется в телекоммуникациях, обычно короткой, реже средней длины.
Основные характеристики LMR-300:
- Волновое сопротивление - 50 Ом
- Центральная жила - Сплошная медь, 1.78 мм.
- Диэлектрик - Полиэтилен физического вспенивания. диаметр по диэлектрику - 4.83 мм. Коэффициент укорочения длины волны 0.85.
- Экран - Алюминиевая лента и оплетка из луженой медной проволоки.
- Оболочка - В зависимости от варианта исполнения. как правило полиэтилен или ПВХ. Диаметр по оболочке 7.62 мм.
- Максимальная частота - 5.8 ГГц.
- Экранирование - не менее 90 дБ.
Вообще на официальном сайте почему-то пропала информация про базовый вариант исполнения LMR-300, про другие есть.
1/4" Гофрированный.
Я бы сказал существует целый отдельный класс гофрированных кабелей. Экран - гофрированная трубка из меди или реже из алюминия. Заполнение вспененное или полувоздушное. Общее обозначение обычно по диаметру в дюймах 1/4", 3/8", 1/2", 7/8", 1 1/4" и.т.д. Вроде бы имеется ввиду диаметр по диэлектрику (примерно). Дальше у каждого производителя конкретно свои обозначения. Рассмотрим на примере RFS LCF14-50J. Применяется в телекоммуникациях и вещании. Используется 1/4" как правило в виде коротких перемычек и средних отрезков. В качестве магистрального кабеля используются уже более толстые, начиная с 1/2".
Основные характеристики RFS LCF14-50J:
- Волновое сопротивление - 50 Ом.
- Центральная жила - Алюминий, покрытый медью, диаметр 2.4 мм.
- Диэлектрик - Вспененный полиэтилен. Диаметр по диэлектрику 6 мм. Коэффициент укорочения длины волны 0.83.
- Экран - Медная гофрированная трубка.
- Оболочка - Полиэтилен. Диаметр по оболочке 10 мм. Это кстати довольно толстый для 1/4", у Andrew например LDF1-50 толщиной 8.763 мм. Гофр немного разный.
- Максимальная частота - 15.8 ГГц. Реально обычно используют на более низких частотах, характерных для сотовой связи.
- Экранирование - Цифры не даны, имеется ввиду, что сплошной экран обеспечивает полное экранирование.
MULTIFLEX 53-02.
Кабель производства HUBER+SUHNER. Чисто для примера кабеля, работающего до 100 ГГц. Поставляется только в виде готовых кабельных сборок. Используется в измерительных системах и в высокотехнологичной и аэрокосмической аппаратуре, а также там где особенно важна гибкость.
Основные характеристики MULTIFLEX 53-02:
- Волновое сопротивление - 50 Ом.
- Центральная жила - Медь, покрытая серебром, диаметр 0.31 мм.
- Диэлектрик - Сплошной фторопласт. Диаметр по диэлектрику 0.99 мм.
- Экран - Тройной. Два слоя медной фольги, покрытой серебром и медная оплетка, покрытая серебром.
- Оболочка - FEP, диаметр по изоляции 1.74 мм .
- Максимальная частота - 100 ГГц.
- Экранирование - выше 90 дБ (до 18 ГГц).
РК 50-4-46 и РК 50-9-44.
Ну и еще вдогонку из экзотики без подробностей. РК 50-4-46 (потоньше) и РК 50-9-44 (потолще). Кабели с достаточно широким температурным диапазоном от -150 до +200 градусов Цельсия. Вследствие используемого диэлектрика - фторопласта в виде витого каркаса (кордели) сохраняют определенную гибкость при отрицательных температурах.
MWX0A5.
Ну и совсем из последнего. В 2025 году компанией Junkosha представлена кабельная сборка MWX0A5, предназначенная для работы на частотах до 250 ГГц. Потери примерно 7 дБ на частоте 250 ГГц при длине сборки 6 дюймов (152 мм).
На этом пока все.
Другие части материала про кабели: