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同軸電纜的種類及選擇時的注意事項詳解

    同軸電纜是一種廣泛應用於通訊、廣播、測量設備等領域的電纜。然而,由於同軸電纜的種類繁多,許多人可能會困惑該使用哪一種。

    這次,我們將詳細解釋從同軸電纜的基本知識到如何閱讀產品名稱符號和類型。我們也介紹瞭如何選擇,因此請在選擇最合適的同軸電纜時將此作為參考。

    同軸電纜的基礎知識

    同軸電纜通常在電子產品零售商處出售。然而,由於同軸電纜的類型很多,因此很難選擇適合您用途的同軸電纜。首先,我們來講解一下同軸電纜的基本知識。

    什麼是同軸電纜?

    同軸電纜是一種設計用於高效傳輸電訊號的電纜,尤其擅長傳輸高頻訊號。因此,它們被用於多種應用,包括電視天線、網路連接、無線通訊和監視攝影機。

    另一個好處是同軸電纜具有較高的屏蔽效果,使其不易受到外部幹擾,從而減少訊號損失。由於它作為電纜相對較軟,因此可以在狹窄的空間和複雜的佈線路線中使用,因此安裝自由度很高,因此非常有用。

    同軸電纜的結構

    同軸電纜由四個主要部分組成:中心導體、絕緣體、外導體(屏蔽)和外護套。中心導體負責傳輸訊號,通常由銅或鋁製成。絕緣體的作用是將中心導體與外導體隔離,以防止訊號洩漏。外導體也稱為屏蔽層,可保護訊號免受電磁幹擾 (EMI) 並確保訊號穩定性。外護套可保護整條電纜並防止物理損壞。

    什麼是同軸連接器?

    同軸連接器是一種連接到同軸電纜末端以將其連接到其他同軸電纜或電子設備的裝置。同軸電纜需要基於特定標準的連接器,因為中心導體和外導體位於同一軸上。同軸連接器可最大限度地減少訊號損失並有效傳輸高頻訊號。

    同軸連接器的類型有很多種,根據用途來使用。典型類型有 F 型連接器、BNC 連接器、N 型連接器和 SMA 連接器。 F型連接器主要用於電視天線電纜,BNC連接器廣泛用於廣播設備和測量設備。 N型連接器還具有優異的耐用性和高頻特性,常用於無線通訊設備和基地台。 SMA連接器適用於高頻段,用於無線區域網路、手機基地台等。

    什麼是阻抗?

    阻抗是同軸電纜的基本特性之一,表示電訊號通過電纜時的電阻值。一般常用50Ω(歐姆)和75Ω。請記住,50Ω 主要用於通訊和資料傳輸,75Ω 用於電視天線電纜等。此阻抗通常在產品名稱符號中指定,是選擇電纜預期用途時的重要指標。

    要理解下面所描述的產品名稱符號,還需要了解阻抗。

    同軸電纜的類型

    根據使用目的,同軸電纜有許多不同類型。其中,經常使用JIS和MIL標準同軸電纜。要了解同軸電纜的類型,檢查產品名稱符號非常重要。同軸電纜產品名稱符號用於傳達基於標準的特定訊息。

    產品名稱符號是立即了解電纜特性和規格的重要資訊。在這裡,我們將解釋同軸電纜的類型,包括如何閱讀JIS和MIL標準的產品名稱符號。

    JIS標準

    JIS標準是日本工業標準電纜。根據JIS標準製造的同軸電纜具有高度可靠性和安全性,並且適合多種用途。

    在JIS標準中,產品名稱符號通常由字母和數字組合而成,每個字母都有特定的意義。

    數字和字母的意思如下。

    1.相容頻率如果相容BS/CS廣播,將會新增“S”。
    如果不支持,則不會顯示任何字元。
    2.電纜粗細(直徑)1.5:2.9~3.4毫米
    3:5.3~6.5毫米
    5:7.3~8.3毫米
    7:10~10.4毫米
    數量越粗,數量越高,損耗越低。
    3.電纜阻抗C:75Ω(電視用)
    D:50Ω(無線)
    4.絕緣類型2:聚乙烯
    F:發泡聚乙烯
    HF:高發泡聚乙烯
    5.外部導體/護套類型B:雙編織/鋁箔膠帶編織線
    V:單編織層/乙烯基
    W:雙編織層/乙烯基
    T:三層編織/乙烯基

    以「S-5C-2V」為例,可以解釋如下。

    S:BS/CS廣播相容

    5:厚度7.7mm

    C:75Ω(電視用)

    2:聚乙烯

    V:單編織層/乙烯基

    單編織和雙編織表示外導體編織了多少層。如果是雙辮子,那就是雙辮子,如果是三辮子,那就是三辮子。另外,同軸電纜越粗,損耗越低,但電纜越細,使用越方便。

    以下是每種 JIS 標準的厚度和損耗指南。

    電纜類型範例近似厚度(外殼外徑)衰減量(損耗)指南
    1.5D(50Ω)、1.5C(75Ω)約2.9-3.4毫米10MHz @82~106dB/km左右
    3D(50Ω)、3C(75Ω)約5.3~6.5mm10MHz @35~47dB/km左右
    5D(50Ω)、5C(75Ω)約7.3~8.3mm10MHz @25~30dB/km左右
    7C(75Ω)約10~10.4mm10MHz @20~22dB/km左右
    8D(50Ω)約11~12.4mm10MHz @17~20dB/km左右
    10D(50Ω)約13.1~14.7mm約10MHz@14dB/km
    資料來源:Toconne,一家同軸連接器和電纜加工公司,「同軸電纜的類型」https://www.to-conne.co.jp/about-connector-cable/Type-of-coaxis-cables. html,(參考2024年(10月7日)

    軍用標準

    MIL(軍事規範和標準)是由美國國防部製定的標準,被廣泛採用作為保證同軸電纜性能和品質的標準。 MIL標準產品名稱符號乍看之下可能很複雜,但每個部分都有其含義。透過了解產品名稱符號,您將能夠準確地了解電纜的特性和用途。

    通常,MIL 標準產品名稱符號分為幾個部分。第一段以“MIL-C-17”等格式開頭,這表明它是MIL標準同軸電纜。本部分是表示MIL標準類別的重要元素。

    接下來是字串“RG”。這代表「無線電指南」*,指的是電纜類型。例如,後面的數字,如RG-58和RG-59,與電纜的特性有關,特別是其阻抗和直徑。 RG-58的阻抗為50Ω,RG-59的阻抗為75Ω,其用途與JIS標準的說明相同。

    *還有一個理論認為它是射頻同軸電纜General Purpose的縮寫。

    此外,後面的數字或字母表示更具體的特徵。例如,“A/U”和“B/U”等符號表示電纜版本和改進。 「A」是第一個版本,「B」是改良版。 “U”代表“通用”,表示它適合一般用途。

    可以添加其他符號來指示護罩的蒙皮材料和類型。例如“PTFE”是指聚四氟乙烯塗層,可以在高溫環境下使用。

    如果是“RG-58A/U”,則可以解釋如下。

    RG:無線電指南

    58:型號(與JIS標準不同,依建立順序而非厚度)

    A:賦值符號(以字母順序賦值)

    U:通用

    MIL 標準電纜的範例如下所示。

    電纜範例大約厚度特長
    RG-174 / U2.5毫米左右比 1.5D 電纜更細且更容易操作的電纜。
    RG-316 / U2.4毫米左右一種高品質電纜,其絕緣體和外塗層採用聚四氟乙烯材料。
    RG-58 / U5.0mm左右3Ω電纜比50D稍細。 RG-58A/U的中心導體是絞線。
    RG-62 / U6.2mm左右阻抗為 93Ω 的電纜。 RG-62A/U的外塗層是非遷移性PVC。
    此外,材料、結構和尺寸通常是相同的。
    RG-8 / U10.3mm左右8Ω電纜比50D稍細。
    RG-14 / U13.8mm左右10Ω電纜相當於50D。雙編織時接近10-2W。
    資料來源:Toconne,一家同軸連接器和電纜加工公司,「同軸電纜的類型」https://www.to-conne.co.jp/about-connector-cable/Type-of-coaxis-cables. html,(參考2024年(10月7日)

    高頻測量電纜

    高頻測量電纜用於需要精度和可靠性的系統,特別是在測量高頻段訊號時。頻段範圍為18至60GHz,由於傳輸極高的頻率,因此其電氣和物理特性受到嚴格控制。

    此外,高頻測量電纜還可連接至“SMA”和“N”等高頻用小型連接器。連接器也設計用於高頻段,要求嚴格的機械精度和電氣特性。

    此外,溫度特性也是必須考慮的因素。高頻測量通常在惡劣的環境條件下進行,因此電纜在高溫和低溫下保持穩定的性能非常重要。因此,常常選擇耐熱性和耐寒性優異的材料。

    半柔性

    半柔性電纜結合了普通柔性電纜和剛性電纜的最佳特點,具有柔性與穩定性良好平衡的特點。半柔性電纜在內導體和外導體之間使用具有特定形狀的絕緣體,這使得它們能夠保持柔性和良好的電氣性能。

    半柔性電纜在傳輸高頻訊號方面表現出色,應用廣泛,特別是在測量設備和高頻測試設備等應用中。其彎曲半徑較小,即使在狹小的空間內也能輕鬆操縱,以便於安裝和接線。此外,在比剛性電纜更輕的同時,它還具有出色的屏蔽性能。

    此外,頻段範圍為18至40 GHz,還可附加用於高頻的小型連接器。

    半剛性

    半剛性電纜的特點是具有靈活性,但有一定的剛度。它支援18至50GHz頻段,在傳輸高頻訊號方面表現出優異的性能。它可以在比柔性電纜更高的頻率下工作,適合在20GHz及以上的高頻段使用。

    半剛性電纜比半柔性電纜具有更好的屏蔽性能和更小的衰減。優異的屏蔽性能,有效防止外界電磁幹擾。

    半剛性電纜還具有易於加工的特性。半剛性電纜可彎曲,可讓您根據安裝位置調整其形狀。然而,它們不能像柔性電纜那樣自由彎曲,因此必須小心處理。特別是,如果您的空間狹窄或需要複雜的佈線,請提前檢查將要彎曲的形狀。

    半剛性電纜還具有耐高溫環境和機械應力的優點。由於其高耐用性,可以長期提供穩定的性能。

    如何選擇同軸電纜

    這裡我們將介紹您在選擇自己的同軸電纜時應該了解的要點。我們建議按以下順序選擇同軸電纜。

    1. 阻抗
    2. 頻帶
    3. 電纜粗細
    4. 電纜長度
    5. 電纜硬度

    首先,最好確定與您要連接的設備相符的連接器類型,然後選擇同軸電纜。

    1. 阻抗

    JIS標準同軸電纜依阻抗分為50Ω和75Ω。選擇阻抗時,應根據發射/接收設備和天線來選擇。如果你想購買用於電視,請選擇75Ω,如果你想用於數據通訊或無線,請選擇50Ω。

    無意中使用不同阻抗的電纜可能會導致訊號反射和損耗,從而顯著降低通訊品質。因此,選擇符合您所使用的設備和系統阻抗標準的電纜非常重要。特別是當預期在高頻段使用時,阻抗匹配是影響通訊性能的重要因素。

    2、頻段

    同軸電纜被設計為在特定頻率範圍內最佳工作,不同類型的電纜適用於不同的頻段。例如,相對柔軟且粗的電纜適合在低頻段(幾MHz或更低)中使用。另一方面,在高頻段(幾 GHz 及以上)中使用需要更硬、更細的電纜,以最大限度地減少訊號損失。

    此外,還需要根據頻段考慮電纜的屏蔽性能。為了在高頻段使用,需要具有高屏蔽性能的電纜,以抵抗外部電磁幹擾(EMI)和射頻幹擾(RFI)。高屏蔽效能有助於保持訊號純度並防止通訊錯誤和資料遺失。

    另外,在選擇同軸電纜時,請檢查電纜的傳輸損耗(衰減)。傳輸損耗隨著頻率的增加而增加,因此在高頻段使用時應選擇傳輸損耗低的電纜。例如,根據特定應用和環境(例如 5 GHz 頻段 Wi-Fi 通訊或衛星通訊)為每個頻段選擇最佳電纜非常重要。

    3.電纜粗細

    同軸電纜有多種厚度。同軸電纜的厚度對訊號傳輸性能和易於操作有重大影響。粗電纜電阻低,非常適合長距離傳輸訊號,但它們難以處理且缺乏靈活性。另一方面,較細的電纜更容易處理並且在狹小的空間中工作得很好,但其較高的電阻會導致更多的訊號衰減。

    選擇電纜厚度時,重要的是要考慮所使用的設備、安裝環境和所需的性能。例如,如果您處理高頻段或需要長距離傳輸,建議選擇較粗的電纜。另外,如果安裝環境較小,走線困難,建議使用細電纜。

    4. 電纜長度

    同軸電纜的長度是極大影響訊號品質的重要點。電纜太長會削弱訊號,尤其是在處理高頻訊號時。因此,最好選擇所需的最小長度。

    確定電纜長度時也應考慮阻抗匹配。如果電纜的阻抗與所連接的設備不匹配,可能會造成訊號幹擾。使用電纜時要非常小心,尤其是長距離時。

    根據電纜的用途選擇合適的長度也很重要。對於家庭使用,短的、易於處理的電纜是最好的,但對於商業或長途使用,則需要選擇高品質的電纜以防止訊號衰減。

    5. 電纜剛度

    同軸電纜越硬,就越耐用,並且能夠抵抗外部物理衝擊和磨損。因此,適合在固定安裝或不經常移動的環境中使用。例如,在建築物內佈線或連接到固定天線時,剛性電纜非常有用。然而,剛性電纜難以彎曲,因此不適合狹小空間或複雜佈線。

    另一方面,柔性同軸電纜更加靈活,可以在狹小的空間和複雜的佈線路線中使用。即使您必須彎曲或扭曲電纜,安裝也會更容易。柔性電纜最適合經常移動或需要經常更換接線的設備。柔性電纜也可用於實驗室設備和可移動天線。但是,請小心,因為軟電纜容易受到物理撞擊和磨損。

    摘要

    同軸電纜有多種用途,因此選擇正確的同軸電纜非常重要。特別是,透過考慮訊號類型、距離、環境條件等,您可以選擇提供最佳性能的電纜。此外,透過加深你的理解,你將能夠做出更好的選擇。

    如何選擇同軸電纜很大程度上取決於其用途和用途。如果您有基礎知識,您可以選擇最合適的電纜並有效地使用它。透過正確閱讀電纜產品名稱符號並了解電纜類型和標準,您將能夠建立更可靠的通訊環境。

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