สายอากาศที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบันคือสายโคแอกเชียล RF สะดวกสบายและให้ประสิทธิภาพในระดับที่ดี ด้วยเหตุนี้จึงมีการผลิตสายโคแอกเชียลจำนวนมากเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ
ใช้
สายเคเบิลประเภทนี้ใช้สำหรับส่งสัญญาณไฟฟ้าความถี่วิทยุ การใช้งานที่ชัดเจนที่สุดคือการเผยแพร่ภาพไปยังโทรทัศน์ที่บ้าน แต่เป็นที่ต้องการในพื้นที่อื่น ๆ อีกมากมาย สายโคแอกเชียลยังใช้สำหรับการเฝ้าระวังวิดีโอและการเชื่อมต่อเครื่องรับและเสาอากาศโดยผู้บริโภคเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม มีความจำเป็นในกรณีที่จำเป็นต้องส่งสัญญาณความถี่สูงในระยะไกล
การออกแบบสายโคแอกเชียลช่วยลดการสูญเสียและการรบกวน ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมต่อเครือข่าย ตัวอย่างเช่น มีการใช้สายโคแอกเชียลดิจิทัลในช่วงต้นรูปแบบของเครือข่ายท้องถิ่นแบบอีเทอร์เน็ต แม้ว่าในปัจจุบันนี้จะถูกแทนที่ด้วยใยแก้วนำแสงเพื่อให้อัตราการถ่ายโอนข้อมูลเร็วขึ้นและคู่บิดเบี้ยวที่ถูกกว่าเมื่อความถี่ของสัญญาณไม่สูงนัก
ประวัติศาสตร์การสร้างสรรค์
สายโคแอกเชียล RF เป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ การใช้งานที่เป็นที่รู้จักครั้งแรกของมันปรากฏขึ้นในปี 1884 เมื่อ Ernst von Siemens (หนึ่งในผู้ก่อตั้งของ Siemens) ได้จดสิทธิบัตรแนวคิดของเขา แต่ในขณะนั้นยังไม่มีการใช้งานใด ๆ จนกระทั่งปี 1929 Bell Laboratories ได้จดสิทธิบัตรสายโคแอกเชียลเชิงพาณิชย์สมัยใหม่ ถึงแม้ว่าการใช้งานจะค่อนข้างน้อยก็ตาม ตัวอย่างเช่น มีการใช้ในปี 1934 เพื่อส่งภาพโทรทัศน์จากการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกที่เบอร์ลินไปยังเมืองไลพ์ซิก ในปีพ.ศ. 2479 ได้มีการวางสายโคแอกเชียลสำหรับการเชื่อมต่อโทรศัพท์ 40 สายระหว่างลอนดอนและเบอร์มิงแฮม และในสหรัฐอเมริกา ระหว่างนิวยอร์กและฟิลาเดลเฟีย มีการสร้างสายทดลองเพื่อส่งภาพทางโทรทัศน์
หลังจากเริ่มใช้งานเชิงพาณิชย์ แอปพลิเคชั่นอื่นๆ ได้รับการค้นพบซึ่งเป็นที่ยอมรับและใช้กันอย่างแพร่หลายในธุรกิจและที่บ้าน
สายโคแอกเชียลคืออะไร
ดูเหมือนสายไฟหนาๆ ผลิตจากชิ้นส่วนที่ให้การส่งสัญญาณ RF สูญเสียต่ำ องค์ประกอบหลักคือ:
- วาทยกรกลาง;
- ฉนวนอิเล็กทริก;
- ตัวนำด้านนอก;
- กักกันด้านนอก
ตัวนำตรงกลางทำจากทองแดงเกือบทุกครั้ง บางครั้งใช้โลหะผสมทองแดงหรืออลูมิเนียม อาจประกอบด้วยสายไฟอย่างน้อยหนึ่งเส้น
ฉนวนฉนวนแยกตัวนำและเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการลดทอนสัญญาณ อาจเป็นของแข็งหรือกึ่งอากาศ ดำเนินการในรูปของหลอดยาวที่ทำจากโพลีเอทิลีนหรือฟลูออโรเรซิ่นหรือโฟมซึ่งส่วนใหญ่เป็นอากาศ
ตัวนำด้านนอกมักจะเป็นเปียทองแดง ทำให้สายบิดเกลียวโคแอกเซียลมีความยืดหยุ่นเพียงพอ บางครั้งใช้ 2 หรือ 3 ชั้นเพื่อปรับปรุงการป้องกัน โดยปกติแล้วทำได้โดยการวางเปียหนึ่งเส้นไว้ทับอีกด้านหนึ่ง แม้ว่าอาจใช้ฟอยล์ทองแดงหรือเทปกาวในบางกรณี ด้วยการใช้ชั้นป้องกันเพิ่มเติม ระดับการรบกวนและการแผ่รังสีจะลดลงอย่างมาก
เปลือกป้องกันด้านนอกป้องกันการก่อตัวของปรสิต นอกจากนี้ยังช่วยป้องกันสิ่งสกปรกและความชื้นเข้า และป้องกันความเสียหายของสายเคเบิลด้วยวิธีการทางกลอื่นๆ
หลักการทำงาน
สายโคแอกเชียลนำกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำด้านในและด้านนอก กระแสเหล่านี้มีค่าเท่ากันและมีขั้วตรงข้ามอันเป็นผลมาจากการที่ทุกสนามยังคงอยู่ในสายเคเบิลไม่แผ่รังสีเกินกว่านั้นและไม่ถูกรบกวน ดังนั้นจึงไม่มีวัตถุภายนอกส่งผลกระทบต่อฟิลด์ ดังนั้นตัวป้อนโคแอกเซียลจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้งภายในหรือใกล้อาคารหรือวัตถุอื่นๆนี่คือข้อได้เปรียบหลักเมื่อเทียบกับตัวอย่างเช่น twisted pair
เมื่อเลือกประเภทของสายโคแอกเซียล ต้องคำนึงถึงข้อกำหนดและพารามิเตอร์ด้วย
อิมพีแดนซ์
ลักษณะที่สำคัญที่สุดของสายโคแอกเชียลคืออิมพีแดนซ์ซึ่งกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางและวัสดุไดอิเล็กทริก พารามิเตอร์วัดเป็นโอห์ม ความหมายที่พบบ่อยที่สุดคือ:
- สายโคแอกเชียล 50 โอห์ม ให้การสูญเสียสัญญาณน้อยที่สุดสำหรับน้ำหนักตัวนำที่กำหนด มักใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางวิชาชีพ
- สายโคแอกเชียล 75 โอห์ม มีน้ำหนักขั้นต่ำสำหรับระดับการสูญเสียที่กำหนด ใช้กันอย่างแพร่หลายในทีวีที่บ้านและอุปกรณ์ไฮไฟ
- ก่อนหน้านี้ใช้สาย 93 โอห์มเพื่อเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์และเชื่อมต่อจอภาพ
มีค่าอิมพีแดนซ์อื่น ๆ ให้เลือก แต่มีความต้องการน้อยกว่ามาก
จางหายไป
พารามิเตอร์ที่สำคัญอีกประการของสายเคเบิลโคแอกเซียลบิดเบี้ยวคือการสูญเสียการส่งสัญญาณ ระดับจะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ รวมถึงคุณภาพของวัสดุอิเล็กทริกและตัวนำ การลดทอนสัญญาณเป็นสัดส่วนกับความยาวสายเคเบิล ข้อมูลจำเพาะมักจะระบุการสูญเสียเป็นเดซิเบลต่อหน่วยความยาว ตัวอย่างเช่น สายโคแอกเชียล RG-6A/U มีการลดทอน 1.0 dB/10 ม. ที่ 100 MHz ขออภัย ผู้ผลิตบางรายไม่ได้ใช้ความยาวเท่ากัน ดังนั้นจึงอาจต้องมีการคำนวณเพิ่มเติมสำหรับการเปรียบเทียบ
กำลังสูงสุด
แม้ว่าข้อกำหนดนี้จะไม่สำคัญมากสำหรับแอปพลิเคชั่นที่มีสัญญาณต่ำ แต่ก็อาจกลายเป็นปัญหาได้เมื่อส่งสัญญาณกำลังสูง โดยปกติ ข้อจำกัดเกิดขึ้นเนื่องจากการสูญเสียความร้อนในสายเคเบิล หากคาดว่าจะมีการส่งกำลังสูง ให้ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าขณะทำงาน
ตัวประกอบการสั้น
นี่คืออัตราส่วนของความเร็วในการส่งสัญญาณในสายโคแอกเชียลต่อความเร็วของการแพร่กระจายในสุญญากาศ (ความเร็วของแสง)
ในบางกรณี ค่าของปัจจัยความเร็วอาจมีความสำคัญอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น เมื่อเฟสของสัญญาณมีความสำคัญ มันน้อยกว่า 1 เสมอ ในหลาย ๆ ด้าน มันถูกกำหนดโดยวัสดุของอิเล็กทริก สำหรับสายโคแอกเชียลดิจิทัลที่มีโพลีเอทิลีนไดอิเล็กทริกแบบแข็ง ค่าช็อตเทนนิ่งแฟคเตอร์คือ 0.66 และด้วยโฟมโพลีเอทิลีน - ในช่วง 0.80-0.88
ความจุ
เนื่องจากตัวนำด้านในและด้านนอกสร้างประจุ มันจึงเป็นสัดส่วนกับเส้นผ่านศูนย์กลาง ความยาวสายเคเบิล และค่าคงที่ไดอิเล็กตริก
แรงดันไฟสูงสุด
ในบางกรณี แรงดันไฟฟ้าถึงค่าสูง ด้วยเหตุนี้สายเคเบิลจึงอาจล้มเหลว แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากคลื่นนิ่งและกำลังสูงในระดับสูง ก่อนเลือกสายโคแอกเชียลชนิดใดชนิดหนึ่ง จำเป็นต้องตรวจสอบก่อนว่าทนทานต่อแรงดันไฟที่คาดไว้อย่างไร
ขนาดร่างกาย
ลักษณะนี้สำคัญด้วยเหตุผลหลายประการ ตัวนำเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่กว่ามักจะมีการสูญเสียที่ต่ำกว่าและพิกัดกำลังที่สูงกว่า ตัวอย่างเช่น สายโคแอกเชียล 75 โอห์ม RG-6/U ยอดนิยมมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 6.86 มม.
นอกจากนี้ สายเคเบิลจะต้องตรงกับขนาดรูที่มีอยู่และตรงกับประเภทปลั๊กที่ถูกต้อง มักจะทำแบบหลังให้พอดีกับสายเคเบิลยอดนิยม
คู่มือการติดตั้ง
RF สายโคแอกเชียลใช้กันอย่างแพร่หลายในการส่งสัญญาณจากเครื่องส่งหรือเครื่องรับ แม้ว่าจะติดตั้งง่ายมาก แต่ต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขบางประการเพื่อให้มีอายุการใช้งานยาวนาน สิ่งนี้สำคัญอย่างยิ่งเพราะมักจะติดตั้งกลางแจ้งและต้องทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
สิ่งต่างๆ เช่น ความชื้นอาจทำให้ประสิทธิภาพลดลงเมื่อเวลาผ่านไป การลดลงดังกล่าวไม่มีใครสังเกตเห็นจนกว่าจะถึงจุดที่ไม่สามารถใช้งานได้ ข้อควรระวังง่ายๆ สองสามข้อจะทำให้สายโคแอกซ์ของคุณมีประสิทธิภาพและชะลอการเสื่อมสภาพของสายเคเบิลอย่างมีนัยสำคัญ
เลือกคำสั่งซื้อ
มีสายโคแอกเชียลมากมายในตลาด และในแวบแรก ทางเลือกอาจดูยาก การตัดสินใจครั้งแรกคือการเลือกอิมพีแดนซ์ที่เหมาะสม เสาอากาศ Hi-Fi และเสาอากาศวิดีโอใช้สายโคแอกเชียล 75 โอห์ม ผู้ใช้มืออาชีพและนักวิทยุสมัครเล่นมักจะเลือกอิมพีแดนซ์ 50 โอห์ม
การตัดสินใจครั้งต่อไปคือระดับของการลดทอนสัญญาณที่ยอมรับได้ ยังไงการสูญเสียน้อยกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลที่ใหญ่ขึ้นรวมถึงค่าใช้จ่าย โดยทั่วไปแล้ว คุณจะพบแบรนด์ต่างๆ ที่มีลักษณะเหมือนกัน และบ่อยครั้งที่การตัดสินใจเลือกประเภทใดประเภทหนึ่งจะขึ้นอยู่กับตำแหน่งของซัพพลายเออร์
เมื่อพบสายเคเบิลที่เหมาะสมแล้วก็สามารถซื้อและติดตั้งได้
ปกป้องจากสภาพอากาศเลวร้าย
เมื่อติดตั้งภายนอกอาคาร เช่น สายโคแอกเชียลสำหรับกล้องวงจรปิด จะต้องแน่ใจว่าได้รับการปกป้องอย่างเหมาะสม สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากความชื้นจะทำให้สูญเสียเพิ่มขึ้นอย่างมาก หากไดอิเล็กตริกที่แยกตัวนำด้านในและด้านนอกเปียกจะทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลงและเพิ่มการลดทอน ความชื้นยังออกซิไดซ์ถักเปียและลดการนำไฟฟ้าด้วย
การปิดผนึกปลายสายจึงสำคัญมาก หากใช้กลางแจ้งและกันความชื้น จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าเปลือกนอกยังคงไม่บุบสลายและไม่เสียหายระหว่างการติดตั้งและการใช้งานต่อไป
วิธีการเพิ่มเติมในการป้องกันความชื้นจำนวนมากไม่ให้เข้าไปในสายเคเบิลคือการวนขึ้นและลง เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำที่ไหลผ่านเข้าไปข้างใน อย่างไรก็ตาม ความชื้นจะยังคงแพร่กระจายโดยการกระทำของเส้นเลือดฝอย ดังนั้นควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าปิดปลายและป้องกันอย่างเหมาะสมเสมอ
คำแนะนำในการติดตั้งทั่วไป
สายทั้งหมดมีรัศมีโค้งงอ เพื่อป้องกันความเสียหายไม่ควรงอเกินค่านี้ มิฉะนั้นในกรณีนี้ โครงสร้างภายในอาจเสียหายและความสูญเสียจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก
ควรดูแลสายไม่ให้เสียรูปด้วย ซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในขนาดและความต้านทานคลื่น นอกจากนี้ ความเสียหายที่เกิดกับไดอิเล็กตริกอาจเพิ่มระดับความสูญเสียได้
หากสายไฟชำรุดเสียหาย ตรวจสอบให้แน่ใจว่าปลอกหุ้มไม่เสียหาย หากความสมบูรณ์ของมันถูกทำลาย สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การแทรกซึมของความชื้น การเกิดออกซิเดชันของลวดและการทำให้อิเล็กทริกเปียก ซึ่งจะเพิ่มระดับของการสูญเสีย
ในบางกรณีจำเป็นต้องฝังสายโคแอกเชียล แสตมป์ธรรมดาไม่สามารถวางบนพื้นได้ เนื่องจากเปลือกไม่ได้ออกแบบมาสำหรับเงื่อนไขเหล่านี้ แต่สามารถวางในช่องที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับสิ่งนี้ มีข้อดีตรงที่เปลี่ยนสายได้ง่าย อย่างไรก็ตามตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีน้ำเข้าไปในช่อง อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้สายเคเบิลที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับปูบนพื้น ซึ่งปลอกหุ้มสามารถทนต่อสภาวะดังกล่าวได้
ตอนจบ
เมื่อติดตั้งสายโคแอกเซียล จำเป็นต้องถอดสายให้ถูกวิธี ในกรณีส่วนใหญ่ การสิ้นสุดทางกายภาพคือปลั๊กและอุปกรณ์ปลายทางอาจเป็นเสาอากาศหรือเครื่องรับ การเชื่อมต่อจะต้องทำอย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ
แม้ว่าตัวเชื่อมต่อที่อยู่อาศัยมักจะมีประสิทธิภาพ RF ต่ำ แต่ก็มีทางเลือกไม่กี่ทาง การเชื่อมต่อคุณภาพสูงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานระดับมืออาชีพ แม้ว่าในกรณีนี้ คุณควรตรวจสอบให้แน่ใจด้วยให้เหมาะสมกับความถี่ที่ใช้ รุ่นราคาถูกบางรุ่นไม่เป็นไปตามข้อกำหนดและทำให้ประสิทธิภาพของสายโคแอกเซียลลดลง ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะซื้อตัวเชื่อมต่อจากผู้ขายที่เชื่อถือได้
การติดตั้งสายโคแอกเชียลอย่างเหมาะสมจะให้บริการได้หลายปี อย่างไรก็ตาม การสึกหรอและอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมจะทำให้ต้องเปลี่ยนใหม่หลังจากผ่านไปครู่หนึ่ง เนื่องจากประสิทธิภาพการทำงานลดลงอย่างช้าๆ จึงอาจมองไม่เห็น จะเห็นได้ชัดเจนก็ต่อเมื่อเปลี่ยนสายเคเบิลอย่างครบถ้วน
