TopΛεξικό τεχνικών όρωνΕξασθένηση καλωδίου ανά 100 μέτρα

Εξασθένηση καλωδίου ανά 100 μέτρα

Το πιο συχνά χρησιμοποιημένο καλώδιο κεραίας είναι το ομοαξονικό καλώδιο. Το καλώδιο αυτό ονομάζεται επίσης υπαίθριο ή εναέριο καλώδιο – λόγω της δομής του.

 

Εικ. 1. Δομή ενός ομοαξονικού καλωδίου

 

1 - εσωτερικός αγωγός (σύρμα χαλκού)
2 - διηλεκτρικό (μονωτής)
3 - ταινία αλουμινίου ή χαλκού
4 - πλέγμα (μανδύας)
5 - μεμβράνη προστασίας μανδύα
6 - εξωτερική επένδυση

Το ενεργό σήμα μεταδίδεται μέσω του χάλκινου εσωτερικού αγωγού Ο ρόλος του μονωτή είναι η απομόνωση του εσωτερικού αγωγού από τον μανδύα. Η ταινία αλουμινίου δημιουργεί μια πρόσθετη θωράκιση στο καλώδιο. Το πλέγμα έχει ως αποστολή να απομονώνει το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που παράγεται στον εσωτερικό αγωγό, έτσι ώστε να μην εκπέμπεται εξωτερικά, δηλαδή να μην παρεμβάλλει την λειτουργία άλλων κοντινών συσκευών. Η δεύτερη αποστολή του μανδύα είναι να απομονώνει το ενεργό σήμα από το εξωτερικό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο παρεμβολής. Ο μανδύας αυξάνει την αντίσταση σε παρεμβολές και σε διαφωνία καλωδίων.

 

Το φαινόμενο της διαφωνίας συμβαίνει όταν ένα καλώδιο επηρεάζει το άλλο, προκαλώντας την εμφάνιση ανεπιθύμητων σημάτων. Αυτό εκδηλώνεται με την παραμόρφωση της εικόνας σε περίπτωση τηλεοπτικού σήματος και προκαλεί την εντύπωση ανεπαρκούς ποιότητας του σήματος.

 

Για να διασφαλιστεί η ορθή λειτουργία του δικτύου, το ομοαξονικό καλώδιο δεν θα πρέπει να προκαλεί καμία εξασθένηση στο σήμα. Ωστόσο κάθε στοιχείο που εφαρμόζεται για την μετάδοση σήματος έχει καθορισμένες φυσικές και ηλεκτρικές ιδιότητες, όπως:

 

Εξασθένηση κύματος, εκφράζεται σε ντεσιμπέλ ανά 100 m [dB/100m], είναι μια παράμετρος που καθορίζει τη σχέση της ισχύος ενός σήματος στην αρχή διαδρομής της μετάδοσης (του καλωδίου) με την ισχύ του σήματος σε μια απόσταση από την αρχή της μετάδοσης (π.χ. 100 μέτρα).

 

Η εξασθένηση του καλωδίου επηρεάζεται από την ηλικία, την υγρασία, τη συχνότητα του μεταδιδόμενου σήματος και το υλικό που σχηματίζει τον εσωτερικό αγωγό. Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι και η εξασθένηση (εικ. 2). Για την αποφυγή απωλειών είναι απαραίτητη η εφαρμογή καλής ποιότητας ομοαξονικών καλωδίων, κάτι που σημαίνει υψηλότερο κόστος.

 

Εικ. 2. Παράδειγμα διαγράμματος πλάτους-συχνότητας εξασθένησης καλωδίου σε μήκος 100 μέτρων στην περιοχή από 0 ως 2 000 MHz

 

Η εξασθένιση του καλωδίου εξαρτάται από την δομή του και συγκεκριμένα από την ποιότητα των υλικών που χρησιμοποιούνται, κάτι το οποίο επηρεάζει άμεσα τις απώλειες στον εσωτερικό πυρήνα και το διηλεκτρικό. Επιπλέον απώλειες που προκαλούνται λόγω της χρήσης του καλωδίου (λεγόμενη κόπωση υλικού) εξαρτώνται από την απορρόφηση της υγρασίας και από την ηλικία του καλωδίου. Ωστόσο, πρώτα απ' όλα η εξασθένηση της γραμμής μετάδοσης ορίζεται από την συχνότητα λειτουργίας των συσκευών που μεταδίδουν και λαμβάνουν το σήμα.

 

Σύνθετη αντίσταση κύματος, εκφράζεται σε Ohm [Ω], είναι μια παράμετρος που ορίζει την σχέση της εναλλασσόμενης τάσης στην είσοδο με το ρεύμα που ρέει σε αυτήν. Η σύνθετη αντίσταση κύματος εξαρτάται άμεσα από τη γεωμετρία του καλωδίου, την δομή και το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένο. Συνήθως η σύνθετη αντίσταση των καλωδίων κεραίας είναι 50 Ω ή 75 Ω.

 

Υπάρχει επίσης μια παράμετρος που ονομάζεται συντελεστής στάσιμων κυμάτων (εν συντομία WFS ή SWR – αγγ. Standing Wave Ratio), η οποία καθορίζει το βαθμό προσαρμογής της κεραίας στη γραμμή ισχύος. Είναι ο λόγος του μέγιστου πλάτους προς το ελάχιστο, γι' αυτό και είναι μια αδιάστατη τιμή. Ο WFS κυμαίνεται μεταξύ του 1 και του άπειρου [∞].

 

Εικ. 3. Εξάρτηση % ανακλώμενου κύματος από WFS

 

A - % ανακλώμενου κύματος
B - WFS

Η πιο επιθυμητή είναι η κατάσταση όταν το WFS = 1. Αυτό σημαίνει ότι η αντίσταση της κεραίας είναι ίση με την αντίσταση της γραμμής ισχύος. Τότε παρουσιάζεται προσαρμογή σύνθετης αντίστασης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μετάδοση 100% της ισχύος του σήματος – δεν υπάρχει ενεργή αντανάκλαση. Ωστόσο, όταν το WFS = 3, ακολουθεί αντανάκλαση του 25% της ισχύς κύματος. Στην πράξη η επικοινωνία είναι δυνατή έως ότου η τιμή WFS είναι περίπου 2.

 

Όσο μεγαλύτερη είναι η αναντιστοιχία, τόσο μεγαλύτερο μέρος του σήματος επιστρέφει στον πομπό. Ταυτόχρονα, το μικρότερο μέρος του σήματος θα ληφθεί από τον δέκτη. Επομένως στην πράξη, η επιλογή της σύνθετης αντίστασης έχει μεγάλη σημασία. Σε ακραίες περιπτώσεις η μη προσαρμογή της σύνθετης αντίστασης μπορεί να προκαλέσει βλάβη σε κάποιο επίπεδο ισχύος του πομπού.

 

Πυκνότητα πλέγματος, ορίζεται σε ποσοστό [%] – όσο υψηλότερη είναι η τιμή πυκνότητας πλέγματος ενός καλωδίου, τόσο καλύτερη είναι η αποτελεσματικότητα της θωράκισης. Στην πράξη, όταν υπάρχουν περισσότερα σύρματα που συνθέτουν το πλέγμα του ομοαξονικού καλωδίου, σημαίνει καλύτερη πυκνότητα πλέγματος.

 

Αποτελεσματικότητα θωράκισης, εκφράζεται σε ντεσιμπέλ [dB] – ορίζεται ως η αναλογία της τιμής του ηλεκτρικού ή μαγνητικού πεδίου χωρίς την θωράκιση προς την τιμή του ηλεκτρικού ή μαγνητικού πεδίου στο εξωτερικό μέρος του καλωδίου με χρήση θωράκισης. Στην πράξη, μια κατάλληλα υψηλή τιμή αποτελεσματικότητας θωράκισης προσφέρει την δυνατότητα τοποθέτησης πολλών ομοαξονικών καλωδίων δίπλα-δίπλα χωρίς καμιά αρνητική επίπτωση.

 

Η εξασθένιση των ομοαξονικών καλωδίων και η πυκνότητα του πλέγματός τους έχει μεγάλη σημασία σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις κατοικήσιμων κτιρίων. Κατά την επιλογή καλωδίωσης για τέτοιες εγκαταστάσεις θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψιν ο ισχύων Κανονισμός του Υπουργού Υποδομών της 22ης Απριλίου 2002 (η θέση του Υπουργού Υποδομών είχε ισχύ μέχρι τις 31 Οκτωβρίου 2005, αυτή τη στιγμή το ρόλο του Υπουργού Υποδομών αναλαμβάνει ο Υπουργός Υποδομών και Κατασκευών) σχετικά με τους τεχνικούς όρους, τους οποίους πρέπει να πληρούν τα κτίρια και η θέση που βρίσκονται (ενοποιημένο κείμενο ΦΕΚ 2015 σημ. 1422).

 

Στο πλαίσιο του παρακάτω άρθρου, η πιο σημαντική είναι η § 192f σημ 6, η οποία αναφέρει ότι σε μία συλλογική εγκατάσταση κεραιών που χρησιμοποιείται για τη λήψη ψηφιακών τηλεοπτικών και ραδιοφωνικών προγραμμάτων που μεταδίδονται σε επίγεια εκπομπή, πρέπει να εφαρμόζονται: »ομοαξονικά καλώδια κατηγορίας RG-6 ή υψηλότερης, κατασκευασμένα σε κλάση A, που περιέχουν διπλή θωράκιση – φύλλο αλουμινίου και πλέγμα πυκνότητας τουλάχιστον 77%, καθώς και εσωτερικός χάλκινος αγωγός διαμέτρου όχι μικρότερης του ενός χιλιοστού, όπου η εξασθένηση κάθε γραμμής που δημιουργείται να μην υπερβαίνει τα 12 dB σε συχνότητα 860 MHz».

 

Πλεονεκτήματα ομοαξονικών καλωδίων:

  • αντοχή στις παρεμβολές χάρη στην θωράκιση, με αποτέλεσμα την μετάδοση καλής ποιότητας·
  • αντοχή στις μηχανικές βλάβες·
  • καλή προσαρμογή σύνθετης αντίστασης· αποτελεσματική θωράκιση.

     

  • Μειονεκτήματα καλωδίων κεραίας:

  • τα χαμηλότερης ποιότητας καλώδια κεραίας δεν είναι ανθεκτικά σε ακραίες ατμοσφαιρικές συνθήκες, γεγονός που οδηγεί στην ταχεία μείωση των ηλεκτρικών και φυσικών τους παραμέτρων·
  • περιορισμένος ρυθμός μετάδοσης – έως 10 Mb;
  • με φθηνότερα καλώδια, μπορεί να προκύψουν προβλήματα τερματισμού του βύσματος BNC λόγω της χρήσης υλικών χαμηλής ποιότητας.