동축케이블

동축 케이블 또는 동축( / ˈko ʊ. æks/로 발음)은 내부 도체로 구성된 전기 케이블의 일종으로, 내부 도체가 동심 도체 실드로 둘러싸여 있으며, 두 도체는 유전체(절연 재료)로 분리되어 있으며, 많은 동축 케이블에는 보호 외피 또는 재킷이 있습니다. 동축이라는 용어는 내부 도체와 기하학적 축을 공유하는 외부 차폐물을 말합니다.

동축 케이블은 전송 선로의 일종으로 손실이 적은 고주파 전기 신호를 전달하는 데 사용됩니다. 전화 간선, 광대역 인터넷 네트워킹 케이블, 고속 컴퓨터 데이터 버스, 케이블 텔레비전 신호, 라디오 송신기와 수신기를 안테나에 연결하는 등의 응용 분야에서 사용됩니다. 케이블과 커넥터의 치수를 제어하여 정확하고 일정한 도체 간격을 제공하기 때문에 전송선로로서 효율적인 기능을 하기 위해 필요하기 때문에 다른 차폐 케이블과 다릅니다.

동축 케이블은 최초(1858년)와 대서양 횡단 케이블 설치 이후에 사용되었지만, 동축 케이블의 이론은 1880년까지 영국의 물리학자이자 공학자이자 수학자인 올리버 헤비사이드에 의해 기술되지 않았습니다(영국 특허 제1,407호).^[1]

적용들

동축 케이블은 무선 주파수 신호의 전송선로로 사용됩니다. 그 응용 분야에는 라디오 송신기와 수신기를 안테나에 연결하는 급전선, 컴퓨터 네트워크(예: 이더넷) 연결, 디지털 오디오(S/PDIF) 및 케이블 텔레비전 신호의 분배가 포함됩니다. 다른 유형의 무선 전송선로에 비해 동축이 갖는 한 가지 장점은 이상적인 동축 케이블에서 신호를 전달하는 전자기장이 내부 도체와 외부 도체 사이의 공간에만 존재한다는 것입니다. 이를 통해 다른 유형의 전송 선로에서 발생하는 전력 손실 없이 구터와 같은 금속 물체 옆에 동축 케이블 주행을 설치할 수 있습니다. 동축 케이블은 또한 외부 전자파 간섭으로부터 신호를 보호합니다.

묘사

동축 케이블은 절연 층으로 둘러싸인 내부 도체(보통 고체 구리, 연선 구리 또는 구리 도금 강철 와이어)를 사용하여 전기 신호를 수행하며, 일반적으로 금속 땋음 및 금속 테이프로 1~4겹으로 둘러싸여 있습니다.^[2] 케이블은 외부 절연 재킷으로 보호됩니다. 일반적으로 실드 외부는 접지 전위로 유지되고 중앙 도체에 신호 전달 전압이 인가됩니다. 차동 신호를 사용하는 경우 동축 케이블은 내부 도체와 외부 도체 내부에서 동일한 푸시-풀 전류를 제공하여 신호의 전기장과 자기장을 유전체로 제한하고 실드 외부의 누출은 거의 없습니다.^{[citation needed]} 또한 케이블 외부의 전기장과 자기장은 선로의 수신단에서 동일하지 않은 전류가 걸러질 경우 케이블 내부의 신호를 방해하는 것을 크게 방지합니다. 이러한 특성으로 인해 동축 케이블은 환경의 간섭을 견딜 수 없는 약한 신호를 전달하는 데 유용하며, 또한 인접한 구조물이나 회로에 방사하거나 결합하는 것을 허용해서는 안 되는 더 강한 전기 신호를 전달하는 데 유용합니다.^[3] 직경이 더 큰 케이블과 여러 개의 실드가 있는 케이블은 누출이 적습니다.

동축 케이블의 일반적인 응용 분야로는 비디오 및 CATV 분배, RF 및 마이크로파 전송, 컴퓨터 및 계측 데이터 연결 등이 있습니다.^[4]

케이블(Z₀)의 특성 임피던스는 내부 절연체의 유전 상수와 내부 및 외부 도체의 반경에 의해 결정됩니다. 케이블 길이가 전송되는 신호의 파장과 비슷한 무선 주파수 시스템에서는 손실을 최소화하기 위해 균일한 케이블 특성 임피던스가 중요합니다. 소스 및 부하 임피던스는 케이블의 임피던스와 일치하도록 선택되어 최대 전력 전송과 최소 정상파 비율을 보장합니다. 동축 케이블의 다른 중요한 특성으로는 주파수, 전압 처리 능력 및 실드 품질의 함수로서의 감쇠가 있습니다.^[3]

시공

동축 케이블 설계 선택은 물리적 크기, 주파수 성능, 감쇠, 전력 처리 능력, 유연성, 강도 및 비용에 영향을 미칩니다. 내부 도체는 견고하거나 좌초될 수 있으며, 좌초될 경우 더 유연합니다. 더 나은 고주파 성능을 얻기 위해 내부 도체는 은도금이 될 수 있습니다. 구리 도금 강선은 케이블 TV 산업에서 사용되는 케이블의 내부 도체로 자주 사용됩니다.^[5]

내부 도체를 둘러싸는 절연체는 고체 플라스틱, 발포 플라스틱 또는 내부 와이어를 지지하는 스페이서가 있는 공기일 수 있습니다. 유전체 절연체의 특성은 케이블의 전기적 특성 중 일부를 결정합니다. 일반적인 선택은 저손실 케이블에 사용되는 고체 폴리에틸렌(PE) 절연체입니다. 솔리드 테프론(PTFE)은 절연체로도 사용되며, 플레넘 등급 케이블에서만 사용됩니다.^{[citation needed]} 일부 동축 라인은 공기(또는 일부 다른 가스)를 사용하며 내부 도체가 실드에 닿지 않도록 스페이서가 있습니다.

기존의 많은 동축 케이블은 실드를 형성하는 땋은 구리 와이어를 사용합니다. 이를 통해 케이블을 유연하게 할 수 있지만 실드 층에 간격이 있음을 의미하며, 브레이드가 평평할 수 없기 때문에 실드의 내부 치수가 약간 다릅니다. 때때로 브레이드는 은색으로 도금됩니다. 더 나은 실드 성능을 위해 일부 케이블에는 이중 레이어 실드가 있습니다.^[5] 방패는 단 두 개의 땋을 수 있지만, 이제 얇은 호일 방패가 와이어 땋음으로 덮인 것이 더 일반적입니다. 일부 케이블은 "쿼드 실드(quad-shield)"와 같이 4개의 호일 및 브레이드(braid) 층을 교대로 사용하는 2개 이상의 실드 층에 투자할 수 있습니다. 다른 실드 디자인은 더 나은 성능을 위해 유연성을 희생합니다. 일부 실드는 견고한 금속 튜브입니다. 이 케이블들은 날카롭게 구부릴 수 없습니다. 쉴드가 꼬여서 케이블에 손실이 발생하기 때문입니다. 호일 실드를 사용하면 호일에 포함된 작은 와이어 도체가 실드 종단을 납땜하기 쉽게 만듭니다.^{[examples needed]}

약 1GHz까지의 고전력 무선 주파수 전송을 위해 고체 구리 외부 도체가 있는 동축 케이블을 0.25인치 상향 크기로 사용할 수 있습니다. 외부 도체는 벨로우즈처럼 주름지게 형성되어 유연성을 확보하고 내부 도체는 플라스틱 나선에 의해 위치를 유지하여 공기 유전체에 근접합니다.^[5] 그러한 케이블의 브랜드 이름 중 하나는 Heliax입니다.^[6]

동축 케이블은 중앙 도체와 실드 사이의 간격을 유지하기 위해 절연성(유전체) 재료의 내부 구조가 필요합니다. 유전체 손실은 다음 순서로 증가합니다. 이상적인 유전체(손실 없음), 진공, 공기, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌 폼, 고체 폴리에틸렌입니다. 불균일한 유전체는 전류 핫 스팟을 방지하기 위해 비 원형 도체에 의해 보상되어야 합니다.

많은 케이블이 고체 유전체를 가지고 있는 반면, 다른 많은 케이블들은 더 큰 직경의 중앙 도체를 사용할 수 있도록 하여 손실을 줄이기 위해 가능한 많은 공기 또는 기타 가스를 포함하는 폼 유전체를 가지고 있습니다. 폼 동축은 약 15%의 감쇄 효과가 적지만 일부 폼 유전체는 습기가 많은 환경에서 특히 많은 표면에서 수분을 흡수하여 손실이 크게 증가합니다. 별이나 스포크 모양의 지지대는 훨씬 더 좋지만 비용이 많이 들고 수분 침투에 매우 취약합니다. 20세기 중반에 일부 도시 간 통신에 사용된 공기 공간 동축은 훨씬 더 비쌌습니다. 중앙 도체는 몇 센티미터마다 폴리에틸렌 디스크에 매달렸습니다. RG-62 타입과 같은 일부 저손실 동축 케이블에서는 내부 도체가 폴리에틸렌의 나선 스트랜드에 의해 지지되어 대부분의 도체와 재킷 내부 사이에 공기 공간이 존재합니다. 공기의 더 낮은 유전 상수는 동일한 임피던스에서 더 큰 내경을 허용하고 동일한 컷오프 주파수에서 더 큰 외경을 허용하여 오믹 손실을 낮춥니다. 내부 도체는 표면을 매끄럽게 하고 피부 효과로 인한 손실을 줄이기 위해 은도금을 하기도 합니다.^[5] 거친 표면은 전류 경로를 확장하고 전류를 피크로 집중시켜 옴 손실을 증가시킵니다.

단열재킷은 다양한 소재로 제작할 수 있습니다. 일반적인 선택은 PVC이지만 일부 용도에서는 내화성 재료가 필요할 수 있습니다. 야외용은 재킷이 자외선, 산화, 설치류 손상 또는 직접 매장에 저항해야 할 수 있습니다. 침수된 동축 케이블은 물 차단 젤을 사용하여 재킷의 사소한 절단을 통해 물이 스며들지 않도록 케이블을 보호합니다. 내부 섀시 연결의 경우 절연 재킷이 생략될 수 있습니다.^{[examples needed]}

신호 전파

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트윈 리드 전송선은 선 아래로 전파되는 전자파가 평행선을 둘러싼 공간으로 확장되는 특성을 가지고 있습니다. 이러한 라인은 손실이 적지만 바람직하지 않은 특성도 있습니다. 특성 임피던스를 변경하지 않고는 구부리거나, 팽팽하게 비틀거나, 그렇지 않으면 형상을 만들 수 없기 때문에 신호가 소스 쪽으로 반사됩니다. 또한 확장된 필드는 근처 도체에 전류를 유도하여 원치 않는 방사선을 발생시키고 선로를 차단하기 때문에 도체에 묻히거나 달리거나 전도성이 있는 것에 부착할 수 없습니다. 스탠드형 절연체는 평행한 금속 표면에 접근하지 못하게 하는 데 사용됩니다. 동축선은 대부분 전자파를 케이블 내부의 영역에 국한시킴으로써 이 문제를 해결합니다. 따라서 동축 라인은 부정적인 영향 없이 구부러지고 적당히 뒤틀릴 수 있으며, 케이블에서 차동 신호 푸시-풀 전류를 보장하기 위한 준비가 되어 있는 한 원치 않는 전류를 유도하지 않고 전도성 지지대에 묶을 수 있습니다.

수 기가헤르츠까지의 무선 주파수 응용에서 파동은 주로 TEM(횡방향 전기자기) 모드로 전파되며, 이는 전기장과 자기장이 모두 전파 방향에 수직임을 의미합니다. 그러나 특정 컷오프 주파수 이상에서는 중공 도파관에서와 같이 횡방향 전기(TE) 또는 횡방향 자기(TM) 모드도 전파될 수 있습니다. 신호를 차단 주파수 이상으로 전송하는 것은 일반적으로 바람직하지 않습니다. 왜냐하면 서로 다른 위상 속도를 가진 여러 모드가 전파되어 서로를 방해할 수 있기 때문입니다. 외경은 컷오프 주파수에 대략 반비례합니다. 중앙 도체만 포함하는 전파 표면파 모드도 존재하지만 기존 기하학 및 공통 임피던스의 동축 케이블에서는 효과적으로 억제됩니다. 이 TM 모드의 전기장 라인은 종방향 구성 요소가 있으며 반파장 이상의 라인 길이가 필요합니다.

동축 케이블은 도파관의 일종으로 볼 수 있습니다. TEM 모드에서는 반경방향 전기장과 원주방향 자기장을 통해 전력이 전달됩니다. 이 모드는 케이블의 전기적 크기에 따라 결정되는 0 주파수(DC)에서 상한까지의 지배적인 모드입니다.^[7]

커넥터

동축 커넥터는 연결을 가로질러 동축 형태를 유지하고 부착된 케이블과 동일한 임피던스를 갖도록 설계되었습니다.^[5] 커넥터는 일반적으로 은이나 변색 방지 금과 같은 전도성이 높은 금속으로 도금됩니다. 피부 효과로 인해 RF 신호는 더 높은 주파수에서 도금으로만 전달되며 커넥터 본체로 침투하지 않습니다. 그러나 은은 빠르게 변색되고 생성된 황화은은 전도성이 떨어져 커넥터 성능이 저하되므로 은은 이 용도에 적합하지 않습니다.^[8]

중요 매개변수

동축 케이블은 특정 종류의 전송선로이기 때문에 일반 전송선로용으로 개발된 회로 모델이 적합합니다. 텔레그래퍼 방정식 참조.

물리적 매개변수

다음 섹션에서는 이러한 기호를 사용합니다.

• 케이블 길이,$$ℓ. ${\displaystyle \$\ell ~.}
• 내부 도체의 외경, ${\displaystyle d\text{.}}$ ${\displaystyle$\ d$~.}$
• 실드 내경 ${\displaystyle D\text{.}}$ ${\displaystyle$ \$D~.}$
• 절연체의 유전 상수,$$ϵ. ${\displaystyle$\$\$epsilon ~.$}$유전상수는 ${\displaystyle 종종}$ 상대 유전상수${\displaystyle }$$ϵ$ r ${\displaystyle \epsilon _{\$mathsf {r}}\}를 ${\displaystyle {참조}_{}}$하여${\displaystyle }$자유 공간$$$ϵ$ $o$: {\displaystyle \${\displaystyle {}_{}}$ _{\mathsf {o}\:} $=$ $ϵ$ r $ϵ$ o로 인용됩니다.${\displaystyle \epsilon$ =\$epsilon _{\mathsf {r}}\\epsilon$ _${\mathsf {o}~.}$ 절연체가 서로 다른 유전체 물질의 혼합물인 경우(예: 폴리에틸렌 폼이 폴리에틸렌과 공기의 혼합물인 경우), 유효 유$전$율${\displaystyle {\mathsf{ϵ}}_{}}$ ef ${\displaystyle$ \$epsilon _{\mathsf$${}\$eff}라는 용어가 자주 사용됩니다.
• Magnetic permeability of the insulator, ${\displaystyle \ \mu ~.}$ Permeability is often quoted as the relative permeability ${\displaystyle \ \mu _{\mathsf {r}}\ }$ referred to the permeability of free space ${\displaystyle \ \mu _{\mathsf {o}}\ :}$ ${\displaystyle \mu ={\mu }_{\mathsf{r}}{\mu }_{\mathsf{o}}.}$${\displaystyle \mu =\mu _{\mathsf {r}}\ \mu _{\mathsf {o}}~.}$$$ 상대 투과율은 거의 항상 1입니다.

기본적인 전기 파라미터

• 단위 길이당 션트 커패시턴스(미터당 패러드)입니다.^[9]

${\displaystyle {\frac {\C\}{\ell }}={\frac {2\pi \epsilon }{\ln왼쪽 ({ {\D\}{d}}\right)\}}={\frac {2\pi \epsilon _{\mathsf {o}}\epsilon _{\mathsf {r}}{\ln \left ({ {\d}}\right}}$

• 단위 길이당 직렬 인덕턴스(미터당 헨리 단위)로, 중앙 도체가 (피부 효과로 인해) 얇은 중공 실린더로 간주됩니다.

${\displaystyle {\frac {\L\}{\ell}}={\frac {\mu}{\2\pi \ }}\ln \left ({\frac {\D\}{d}}\right)={\frac {\mu _{\mathsf {o}}\mu _{\mathsf {r}}\ln \left ({\frac {\D\}{d}}\right)}$

• 단위 길이당 직렬 저항(미터당 옴)입니다. 단위 길이당 저항은 낮은 주파수에서 내부 도체와 차폐부의 저항일 뿐입니다. 더 높은 주파수에서 피부 효과는 전도를 각 도체의 얇은 층으로 국한시켜 유효 저항을 증가시킵니다.
• 단위 길이당 션트 컨덕턴스(미터당 지멘스 단위). 션트 컨덕턴스는 보통 유전 특성이 좋은 절연체를 사용하기 때문에 매우 작습니다(매우 낮은 손실 접선). 고주파에서 유전체는 상당한 저항 손실을 가질 수 있습니다.

파생 전기 파라미터

• 특성 임피던스(옴)(ω). 무한 전송 선로 길이의 복소 임피던스 Z는_o 다음과 같습니다.

${\displaystyle Z_{\mathsf {o}}={\sqrt {{\frac {R+sL\ }{G+sC\ }}\ }}}$

여기서 R은 단위 길이당 저항, L은 단위 길이당 인덕턴스, G는 유전체의 단위 길이당 컨덕턴스, C는 단위 길이당 커패시턴스, s = j ω = j2 πf는 주파수입니다. 임피던스 공식에서 "단위 길이당" 치수가 취소됩니다.

DC에서 두 반응 항은 0이므로 임피던스는 실수 값이며 매우 높습니다. 그런 것 같아요.

${\displaystyle Z_{\mathsf {DC}}={\sqrt{\frac {\R\}{G}}\}~.}$

주파수가 증가함에 따라 반응 성분이 영향을 미치고 라인의 임피던스는 복소 값을 갖습니다. 매우 낮은 주파수(오디오 범위, 전화 시스템에 대한 관심)에서 G는 일반적으로 sC보다 훨씬 작으므로 저주파에서의 임피던스는

${\displaystyle Z_{\mathsf {LowFreq}}\약 {\sqrt {\frac {R}{\sC\}\}\},}$

위상 값이 -45도입니다.

더 높은 주파수에서 반응 항은 일반적으로 R과 G를 지배하고 케이블 임피던스는 다시 실제 값이 됩니다. 이 값은 케이블의 특성 임피던스인 Z입니다_o.

${\displaystyle Z_{\mathsf {o}}={\sqrt {{\frac {sL}{\ sC\ }}\ }}={\sqrt {{\frac {L}{\ C\ }}\ }}~.}$

케이블 내부 재료의 유전적 특성이 케이블의 작동 범위에 걸쳐 눈에 띄게 변하지 않는다고 가정하면 특성 임피던스는 실드 컷오프 주파수의 약 5배 이상에서 주파수 독립적입니다. 일반적인 동축 케이블의 경우 차폐 차단 주파수는 600Hz(RG-6A의 경우)에서 2,000Hz(RG-58C의 경우)입니다.^[10]

파라미터 L과 C는 내부(d) 직경과 외부(D) 직경의 비율과 유전 상수( ε)로부터 결정됩니다. 특성 임피던스는 다음과^[11] 같습니다.

${\displaystyle Z_{\mathsf {o}}={\frac {1}{\2\pi \}}{\sqrt {\frac {\mu}{\\epsilon \}}\}}\ln \left ({\frac {D}{\d\}}\right)\approx {\frac {\59.96\ {\mathsf {\Omega}}\}{\sqrt {\epsilon _{\mathsf {r}\}}\ln \left({\frac {D}{\d\}}\right)\n대략 {\frac {\138\{\mathsf {\Omega}}\}{\sqrt {\epsilon _{\mathsf {r}\}}\log _{10}\left({\frac {D}{\d\}}\right)~}$

• 단위 길이당 감쇠(손실)(미터당 데시벨)입니다. 이는 케이블을 채우는 유전체 재료의 손실과 중앙 도체 및 외부 실드의 저항성 손실에 따라 달라집니다. 이러한 손실은 주파수에 따라 다르므로 주파수가 증가할수록 손실이 커집니다. 케이블의 직경을 증가시켜 도체의 피부 효과 손실을 줄일 수 있습니다. 직경이 두 배인 케이블은 피부 효과 저항성이 절반이 됩니다. 유전체 및 기타 손실을 무시하면 케이블이 클수록 dB/미터 손실이 절반으로 줄어듭니다. 시스템을 설계할 때 엔지니어는 케이블의 손실뿐만 아니라 커넥터의 손실도 고려합니다.
• 전파 속도(초당 미터)입니다. 전파 속도는 유전율과 투과율(일반적으로 1)에 따라 달라집니다.

${\displaystyle v={\frac {1}{\sqrt {\epsilon \mu \}}\}}={\frac {c}{\\sqrt {\epsilon _{\mathsf {r}}\mu _{\mathsf {r}\}}\}}$

• 싱글 모드 밴드. 동축 케이블에서 도미넌트 모드(낮은 차단 주파수를 갖는 모드)는 차단 주파수가 ^[7]0인 TEM 모드입니다. 이 모드는 DC까지 전파됩니다. 다음으로 컷오프가 낮은 모드는 TE₁₁ 모드입니다. 이 모드는 케이블의 둘레를 한 바퀴 돌 때 한 번의 '파동'(극성의 두 번의 반전)을 갖습니다. 근사적으로₁₁ TE 모드가 전파되는 조건은 유전체의 파장이 절연체의 평균 원주보다 길지 않다는 것입니다. 즉, 주파수가 적어도

${\displaystyle f_{\mathsf {c}}\approx {\frac {1}{\pi \left ({\frac {D+d}{2}}\right){\sqrt {\mu \epsilon \}}}={\frac {c}{\pi \left ({\frac {D+d}{2}\right){\sqrt {\mathsf {r}\epsilon _{\mathsf {r}\}}}~.}$

따라서 케이블은 DC에서 이 주파수까지 단일 모드이며 실제로는 이 주파수의 90%^[12]까지 사용할 수 있습니다.

• 피크 전압. 피크 전압은 절연체의 항복 전압에 의해 설정됩니다.^[13]

${\displaystyle V_{\mathsf {p}}=\E_{\mathsf {d}}\{\frac {d}{2}}\ln \left ({\frac {\D\}{d}}\right)}$

어디에

V는_p 피크 전압입니다.

E는_d 절연체의 항복 전압(미터당 볼트)입니다.

d는 미터 단위의 내경입니다.

D는 미터 단위의 외경입니다.

계산된 피크 전압은 종종 안전 계수에 의해 감소됩니다.

임피던스의 선택

1929년 벨 연구소에서 실험적으로 확인된 최고의 동축 케이블 임피던스는 저감쇠의 경우 77 ω, 고전압의 경우 60 ω, 고출력의 경우 30 ω입니다. 공기 유전체와 주어진 내경의 실드가 있는 동축 케이블의 경우 76.7 ω의 특성 임피던스를 제공하기 위해 내부 도체의 직경을 선택함으로써 감쇠를 최소화합니다. 더 일반적인 유전체를 고려할 때 가장 낮은 삽입 손실 임피던스는 52 ~ 64 ω 사이의 값으로 떨어집니다. 최대 전력 처리는 30 ω에서 달성됩니다.

자유 공간에서 중앙 급전 다이폴 안테나(즉, 접지 반사가 없는 다이폴)를 일치시키는 데 필요한 대략적인 임피던스는 73 ω이므로 단파 안테나를 수신기에 연결하는 데 일반적으로 75 ω 동축이 사용되었습니다. 이들은 일반적으로 전력 처리 및 고전압 파괴 특성이 감쇄와 비교할 때 중요하지 않을 정도로 낮은 수준의 RF 전력을 포함합니다. CATV와 마찬가지로, 많은 방송 TV 설치 및 CATV 헤드엔드가 300 ω 접힌 다이폴 안테나를 사용하여 방송 신호를 수신하지만, 75 ω 동축은 낮은 감쇠를 가질 뿐만 아니라 이들을 위한 편리한 4:1 발룬 트랜스포머를 만듭니다.

30 ω와 77 ω 사이의 산술 평균은 53.ω이고 기하 평균은 48 ω입니다. 일반적으로 전력 처리 능력과 감쇄 사이의 절충안으로 50 ω를 선택한 것이 그 이유로 꼽힙니다. 50 ω은 또한 "정상" 접지 위에 약 반파가 장착된 반파 쌍극자의 공급점 임피던스와 거의 일치하기 때문에 충분히 잘 작동합니다(이상적으로 73 ω이지만 저행 수평 와이어의 경우 감소).

RG-62는 원래 1970년대와 1980년대 초에 메인프레임 컴퓨터 네트워크에 사용된 93 ω 동축 케이블입니다(IBM 3270 터미널과 IBM 3274/3174 터미널 클러스터 컨트롤러를 연결하는 데 사용된 케이블입니다). 나중에 ARCNET용 데이터포인트와 같은 일부 LAN 장비 제조업체는 RG-62를 동축 케이블 표준으로 채택했습니다. 이 케이블은 비슷한 크기의 다른 동축 케이블과 비교할 때 단위 길이당 용량이 가장 낮습니다.

동축 시스템의 모든 구성 요소는 구성 요소 간의 연결에서 내부 반사를 방지하기 위해 동일한 임피던스를 가져야 합니다(임피던스 매칭 참조). 이러한 반사는 신호 감쇄의 원인이 될 수 있습니다. 그들은 손실을 증가시키고 고출력 전송으로 케이블 절연 파괴를 초래할 수 있는 정상파를 도입합니다. 아날로그 비디오 또는 TV 시스템에서는 반사로 인해 이미지가 고스트됩니다. 여러 반사로 인해 원래 신호에 두 개 이상의 에코가 뒤따를 수 있습니다. 동축 케이블이 열려 있는 경우(끝에 연결되지 않은 경우), 종단은 거의 무한대에 가까운 저항을 갖게 되어 반사가 발생합니다. 동축 케이블이 단락되면 종단 저항이 거의 0에 가까워져서 반대 극성의 반사가 발생합니다. 동축 케이블이 임피던스와 동일한 순수 저항으로 종단되면 반사가 거의 제거됩니다.

동축 특성 임피던스 유도

고주파에서 특성 임피던스를 취하면,

${\displaystyle Z_{0}={\sqrt {\frac {L}{C}}}$

또한 두 개의 동심 원통형 도체(동축 케이블)의 인덕턴스와 캐패시턴스도 알아야 합니다. 정의 $C$ = ${\displaystyle Q}$/ V$${\displaystyle C = Q / V}에 의해 전기장을 무한선의 전기장 공식으로 구하면,

${\displaystyle {\vec {E}}={\frac {Q}{2\pi \epsilon _{o}}{\frac {\hat {r}}{r}}$

${\displaystyle Q_{}}$ ${\displaystyle$ Q$}$가 충전된 경우$$ϵo {\displaystyle$\epsilon_${o}}는 여유$공간$의 유전율이고 r${\displaystyle$ r}은 반경${\displaystyle \stackrel{}{}}거리$이며$r$^ ${\displaystyle {\hat$ {r}}은 축에서 멀어지는 방향의 단위 벡터입니다. 전압, V는.

${\displaystyle V=-\int _{d/2}^{D/2}E\cdot {\hat {r}}dr=-\int _{d/2}^{D/2}{\frac {Q}{2\pi \epsilon _{o}r}}dr={\frac {Q}{2\pi \epsilon _{o}}}\ln {\frac {D}{d}}}$

여기서 $D{\displaystyle }$ ${\displaystyle$ $D$$}$는 외부 도체의 내경이고 $d{\displaystyle }$ ${\displaystyle$ d$}$는 내부 도체의 직경입니다. 용량은 치환으로 해결할 수 있습니다.

${\displaystyle C={\frac {Q}{V}}={\frac {2\pi \epsilon _{o}}{\ln {\frac {D}{d}}}$

그리고 두 개의 동심 도체(동축 와이어)에 대한 앙페르의 법칙에서 인덕턴스의 정의를 취합니다.

$frac$$I}{2\pir}}$ 및 $L$ $=$ $ϕ$ I${\displaystyle }$$=$ $∫$ Bid S {\$displaystyle$ L$=${\frac {\phi}{I}}$=$\int {\frac {B}{$I}}dS}$

$B$ ${\displaystyle$ B$}$는 자기 유도, ${\displaystyle {\mu o}_{}}$ ${\displaystyle \mu$ _${o}$는 자유 공간의 투과도,$$ϕ${\$displaystyle \phi}는 $,$ $dS$ {\$displaystyle$dS}는 차동 표면입니다. 1미터당 인덕턴스를 취하면,

${\displaystyle L}$ = ${\displaystyle \underset{}{\overset{}{}}\frac{}{}\frac{{}_{}}{}}$ D ${\displaystyle \mu o}$ 2 $π$ r d ${\displaystyle r}$ r = μ${\displaystyle o}$ 2 π${\displaystyle }$ln ⁡ D {\displaysty${\displaystyle l}$e L=\i${\displaystyle \mathrm{nt\; \backslash li}}$mits _{d}^{D}{\frac {\mu _{o}}{2\pi${\displaystyle \}}$dr ={\frac {\mu _{o}}{2\pi}}\ln {\frac {D}{d}},

도출된 정전용량과 인덕턴스를 대입하여 내부 도체와 외부 도체 사이에 $투과율$ μ ${\displaystyle \mu}$ 및 유전율$$ϵ {\displaystyle$$\epsilon}의 유전체를 사용하는 경우로 일반화하면,

${\displaystyle Z_{0}={\sqrt {\frac {L}{C}}}={\frac {1}{2\pi }}{\sqrt {\frac {\mu }{\epsilon }}}\ln {\frac {D}{d}}}$^[16]

문제들

신호누설

신호 누출은 케이블의 실드를 통한 전자기장의 통과이며 양방향으로 발생합니다. 입력은 외부 신호가 케이블로 전달되는 것으로 노이즈가 발생하고 원하는 신호가 중단될 수 있습니다. 출력은 케이블 내에 남아 있도록 의도된 신호가 외부로 전달되는 것으로, 케이블 끝에서 신호가 약해지고 주변 장치에 대한 무선 주파수 간섭이 발생할 수 있습니다. 심한 누출은 대개 커넥터가 잘못 설치되었거나 케이블 실드에 결함이 있기 때문에 발생합니다.

예를 들어, 미국에서는 케이블 신호가 항공 및 무선 항법 대역과 동일한 주파수를 사용하기 때문에 케이블 텔레비전 시스템으로부터의 신호 누출이 FCC에 의해 규제됩니다. CATV 운영자는 또한 입력을 방지하기 위해 네트워크의 누출을 모니터링하도록 선택할 수 있습니다. 케이블로 들어오는 외부 신호는 원치 않는 소음과 사진 고스트를 유발할 수 있습니다. 과도한 소음은 신호를 압도하여 무용지물이 될 수 있습니다. 입력 취소를 통해 채널 내 입력을 디지털 방식으로 제거할 수 있습니다.

이상적인 실드는 완벽한 접지에 구멍, 틈새 또는 범프가 없는 완벽한 도체일 것입니다. 그러나 매끄러운 고체의 전도성 실드는 무겁고 유연하지 않으며 비용이 많이 듭니다. 이러한 동축은 상업용 라디오 방송 타워에 대한 직선 피드에 사용됩니다. 더 경제적인 케이블은 유연한 하드 라인의 주름진 표면, 유연한 브레이드 또는 호일 실드와 같이 실드의 효율성, 유연성 및 비용 사이에서 절충해야 합니다. 실드는 완벽한 도체가 될 수 없기 때문에 실드 내부에 흐르는 전류는 실드의 외부 표면에 전자기장을 생성합니다.

피부 효과를 생각해 보세요. 도체에서 교류 전류의 크기는 표면 아래 거리에 따라 지수 함수적으로 감소하며 침투 깊이는 저항의 제곱근에 비례합니다. 즉, 유한한 두께의 실드에서는 도체의 반대쪽 표면에 약간의 전류가 여전히 흐르게 됩니다. 완벽한 전도체(즉, 무저항)를 사용하면 모든 전류가 표면에서 흐르며 전도체 내부 및 내부로 침투하지 않습니다. 실제 케이블은 보통 매우 우수하지만 불완전한 전도체로 만들어진 실드가 있으므로 항상 약간의 누출이 있을 것입니다.

틈이나 구멍을 통해 전자기장의 일부가 다른 쪽으로 침투할 수 있습니다. 예를 들어, 땋은 방패에는 작은 틈이 많습니다. 호일(고체 금속) 실드를 사용할 때 간격이 더 작지만 케이블의 길이를 따라가는 이음새가 여전히 있습니다. 호일은 두께가 증가함에 따라 점점 더 단단해지기 때문에 얇은 호일 층은 종종 땋은 금속 층으로 둘러싸여 있으며, 이는 주어진 단면에 대해 더 큰 유연성을 제공합니다.

케이블의 양쪽 끝에 있는 커넥터에 대한 인터페이스의 접촉이 불량하거나 실드에 파손이 있는 경우 신호 누출이 심각할 수 있습니다.

케이블 내부 또는 외부로의 신호 누출을 1000배 또는 심지어 10,000배까지 크게 줄이기 위해 슈퍼스크린 케이블은 원자로의 중성자 플럭스 카운터와 같은 중요한 용도에 자주 사용됩니다.

핵용 슈퍼스크린 케이블은 1990년 IEC 96-4-1에 정의되어 있지만, 유럽에서는 원자력 발전소 건설에 오랜 공백이 있었기 때문에, 많은 기존 설비들은 IEC 61917에서 참조되는 영국 표준 AESS(TRG) 71181에^[17] 슈퍼스크린 케이블을 사용하고 있습니다.^[18]

접지 루프

동축 케이블의 불완전한 실드를 따라 작은 전류라도 지속적으로 흐르면 가시적 또는 청각적 간섭이 발생할 수 있습니다. 아날로그 신호를 분배하는 CATV 시스템에서는 동축 네트워크와 주택의 전기 접지 시스템 사이의 전위차가 사진에 보이는 "험바"를 유발할 수 있습니다. 그림에서 가로 방향의 넓은 왜곡 막대가 위쪽으로 천천히 스크롤하는 것으로 나타납니다. 이와 같은 전위차는 집의 공통 접지에 적절히 접합함으로써 감소될 수 있습니다. 접지 루프 참조.

노이즈

외부 필드는 송신기와 수신기 사이의 외부 도체 외부의 인덕턴스에 걸쳐 전압을 생성합니다. 병렬 케이블이 여러 개 있는 경우에는 인덕턴스와 전압이 감소하기 때문에 효과가 더 적습니다. 외부 도체는 내부 도체에 신호의 기준 전위를 전달하기 때문에 수신 회로는 잘못된 전압을 측정합니다.

변압기 효과

변압기 효과는 차폐물에서 유도되는 전류의 영향을 완화하기 위해 사용되기도 합니다. 내부 도체와 외부 도체는 변압기의 1차 및 2차 권선을 형성하며, 그 효과는 mu-metal의 외층을 갖는 일부 고품질 케이블에서 향상됩니다. 이 1:1 변압기 때문에 외부 도체를 가로지르는 전압이 내부 도체로 변환되어 두 전압이 수신기에 의해 취소될 수 있습니다. 많은 송신자와 수신자는 누출을 더욱 줄일 수 있는 수단을 가지고 있습니다. 전체 케이블을 한 번 이상 페라이트 코어에 통과시켜 변압기 효과를 높입니다.

공통 모드 전류 및 방사선

공통 모드 전류는 실드의 미동 전류가 중앙 도체의 전류와 같은 방향으로 흘러서 동축이 방사될 때 발생합니다. 이들은 내부 도체와 외부 도체의 신호 전류가 동일하고 반대인 원하는 "푸시-풀" 차동 신호 전류의 반대입니다.

동축에서 실드 효과의 대부분은 중앙 도체와 실드가 반대 방향의 자기장을 생성하여 취소되므로 복사되지 않습니다. 동일한 효과가 사다리 라인에 도움이 됩니다. 그러나 사다리 라인은 주변 금속 물체에 매우 민감하여 완전히 취소하기 전에 필드에 들어갈 수 있습니다. Coax는 필드가 실드에 둘러싸여 있으므로 이러한 문제가 없습니다. 그러나 차폐물과 동축이 공급하는 안테나와 같은 다른 연결된 물체 사이에 필드가 형성되는 것은 여전히 가능합니다. 안테나와 동축 실드 사이의 필드에 의해 형성되는 전류는 중앙 도체의 전류와 같은 방향으로 흐르기 때문에 취소되지 않습니다. 에너지는 동축 자체에서 방사되어 안테나의 방사 패턴에 영향을 미칩니다. 전력이 충분하면 케이블 근처에 있는 사람들에게 위험이 될 수 있습니다. 적절하게 배치되고 적절한 크기의 발룬은 동축에서 공통 모드 방사선을 방지할 수 있습니다. 절연 변압기 또는 차단 커패시터를 사용하여 동축 케이블을 장비에 연결할 수 있습니다. 여기서 무선 주파수 신호를 통과시키되 직류 또는 저주파 전력을 차단하는 것이 바람직합니다.

오디오 주파수에서 더 높은 임피던스

위의 특성 임피던스 공식은 무선 주파수에서 좋은 근사치이지만 100kHz 미만의 주파수(오디오 등)의 경우에는 완전한 텔레그래퍼의 방정식을 사용하는 것이 중요합니다.

${\displaystyle Z_{\text{o}}={\sqrt{\frac {R+j\omega L}{G+j\omega C}\}}$

이 공식을 일반적인 75옴 동축에 적용하면 오디오 스펙트럼의 측정 임피던스 범위가 ~150옴에서 ~5K옴으로 공칭보다 훨씬 높다는 것을 알 수 있습니다. 전파 속도도 상당히 느려집니다. 따라서 동축 케이블 임피던스는 RF 주파수에서 일관적이지만 오디오 주파수에 따라 가변적일 것으로 예상할 수 있습니다. 이 효과는 대서양 횡단 전신 케이블을 통해 일반 음성 신호를 보내려고 했을 때 나타났는데, 결과는 좋지 않았습니다.^[19][20]

표준

이 섹션에는 일반 참조 목록이 포함되어 있지만 해당 인라인 인용이 충분하지 않습니다. 좀 더 정확한 인용을 소개하여 이 부분을 개선할 수 있도록 도와주시기 바랍니다. (2009년 6월) (템플 제거 도움말)

대부분의 동축 케이블의 특성 임피던스는 50, 52, 75 또는 93 ω입니다. RF 산업에서는 동축 케이블에 표준 유형 이름을 사용합니다. TV 덕분에 가정용으로 가장 많이 사용되는 동축 케이블은 RG-6이며, 유럽 이외의 지역의 대부분의 연결은 F 커넥터가 사용합니다.

일련의 표준 유형의 동축 케이블은 "RG-#" 또는 "RG-#/U" 형태로 군사용으로 지정되었습니다. 그들은 제2차 세계 대전의 것이고 1962년에 출판된 MIL-HDBK-216에 등재되었습니다. 이러한 지정은 이제 더 이상 사용되지 않습니다. RG 명칭은 라디오 가이드(Radio Guide)를, U 명칭은 유니버설(Universal)을 의미합니다. 현재 군사 표준은 MIL-SPEC MIL-C-17입니다. "M17/75-RG214"와 같은 MIL-C-17 번호는 군사용 케이블과 민간 용도의 제조업체 카탈로그 번호로 제공됩니다. 그러나 RG 시리즈 명칭은 세대에 걸쳐 일반적이어서 여전히 사용되고 있지만, 중요한 사용자는 핸드북이 철회되기 때문에 "RG-# 타입"으로 설명되는 케이블의 전기적, 물리적 특성을 보장하는 표준이 없다는 것을 알아야 합니다. RG 지정기는 대부분 구형 RG 시리즈 케이블의 내부 도체, 유전체 및 재킷 치수에 맞는 호환 가능한 커넥터를 식별하는 데 사용됩니다.

유형	임피던스 (ohms)	코어(mm)	유전체				외경		실즈	언급	최대 감쇠, 750 MHz (dB/100ft)
			유형	VF	(안에)	(mm)	(안에)	(mm)
RG-6/U	75	1.024	PF	0.75	0.185	4.7	0.270	6.86	더블	케이블 텔레비전, 위성 텔레비전 및 케이블 모뎀의 고주파수에서 낮은 손실	5.65
RG-6/UQ	75	1.024	PF	0.75	0.185	4.7	0.298	7.57	쿼드	이것은 "쿼드 실드 RG-6"입니다. 일반 RG-6에는 1~2개의 차폐층만 있습니다.	5.65[21]
RG-7	75	1.30	PF		0.225	5.72	0.320	8.13	더블	케이블 텔레비전, 위성 텔레비전 및 케이블 모뎀의 고주파수에서 낮은 손실	4.57
RG-8/U	50	2.17	PE		0.285	7.2	0.405	10.3		아마추어 라디오; 두께망(10BASE5)도 비슷합니다.	5.97[22]
RG-8X	50	1.47	PF	0.82	0.155	3.9	0.242	6.1	싱글	RG-59와 유사한 직경의 RG-8U의 일부 전기적 특성을 가진 더 얇은 버전.[23]	10.95[22]
RG-9/U	51		PE				0.420	10.7
RG-11/U	75	1.63	PE	0.66–0.85	0.285	7.2	0.412	10.5	듀얼/트리플/쿼드	케이블 및 위성 텔레비전의 경우 고주파수에서 손실이 적습니다. RG7과 유사하지만 일반적으로 손실이 적은 긴 방울 및 지하 도관에 사용됩니다.[24][25]	3.65
RG-56/U	48	1.4859					0.308	7.82	이중 브레이드 차폐	8,000V까지 정격, 고무 유전체
RG-58/U	50	0.81	PE	0.66	0.116	2.9	0.195	5.0	싱글	무선 통신 및 아마추어 라디오, 씬 이더넷(10BASE2) 및 NIM 전자 제품, Loss 1.056dB/m @ 2.4GHz. 일반적인.[26]	13.10[22]
RG-59/U	75	0.64	PE	0.66	0.146	3.7	0.242	6.1	싱글	폐쇄회로 텔레비전에서 베이스밴드 비디오를 운반하는 데 사용되며, 이전에는 케이블 텔레비전에 사용되었습니다. 일반적으로 차폐가 좋지 않지만 근거리에서 HQ HD 신호나 비디오를 전송합니다.[27]	9.71[22]
RG-59A/U	75	0.762	PF	0.78	0.146	3.7	0.242	6.1	싱글	RG-59 및 RG-59/U와 유사한 물리적 특성을 갖지만 속도 계수가 더 높습니다. 8.9@700MHz	8.9[28]
3C-2V	75	0.50	PE	0.85		3.0		5.4	싱글	텔레비전, 비디오 관찰 시스템 등을 휴대하는 데 사용됩니다. PVC 재킷.
5C-2V	75	0.80	PE	0.82±0.02	0.181	4.6	0.256	6.5	더블	모니터링 시스템, CCTV 피더 라인, 카메라와 제어 장치 사이의 배선 및 비디오 신호 전송을 위한 내부 라인에 사용됩니다. PVC 재킷.
RG-60/U	50	1.024	PE				0.425	10.8	싱글	고화질 케이블 TV 및 고속 케이블 인터넷에 사용됩니다.
RG-62/U	92		PF	0.84			0.242	6.1	싱글	ARCNET 및 자동차용 라디오 안테나에 사용됩니다.[29]
RG-62A	93		ASP				0.242	6.1	싱글	NIM 전자제품에 사용됨
RG-63	125	1.2	PE				0.405	10.29	더블 브레이드	항공우주용으로 사용됨	4.6
RG-142/U	50	0.94	PTFE		0.116	2.95	0.195	4.95	더블 브레이드	시험장비에 사용	9.6
RG-174/U	50	0.5 (7×0.16)	PE	0.66	0.059	1.5	0.100	2.55	싱글	Wi-Fi 양갈래형의 공통: RG58보다 유연하지만 손실이 더 큽니다. NIM 전자 제품의 LEMO 00 커넥터와 함께 사용됩니다.	23.57[22]
RG-178/U	50	0.31 (7×0.1)	PTFE	0.69	0.033	0.84	0.071	1.8	싱글	고주파 신호 전송에 사용. 42.7 @ 900 MHz,[30] Core material : Ag 도금 Cu-Clad Steel	42.7[31]
RG-179/U	75	0.31 (7×0.1)	PTFE	0.67	0.063	1.6	0.098	2.5	싱글	VGA RGBHV,[32] 코어재질 : Ag 도금 Cu
RG-180B/U	95	0.31	PTFE		0.102	2.59	0.145	3.68	은으로 덮인 단일 구리	VGA RGBHV, 코어재질 : Ag 도금 Cu-Clad 강
RG-188A/U	50	0.5 (7×0.16)	PTFE	0.70	0.06	1.52	0.1	2.54	싱글	26.2 @ 1000 MHz, 심재 : Ag 도금 Cu-Clad 강	26.2[33]
RG-195	95	0.305	PTFE		0.102	2.59	0.145	3.68	싱글	직매장에 적합한 PTFE 자켓, 코어재질 : Ag 도금 Cu-Clad 스틸	[34]
RG-213/U	50	2.26 (7×0.75)	PE	0.66	0.285	7.2	0.405	10.3	싱글	무선 통신 및 아마추어 무선의 경우 EMC 테스트 안테나 케이블입니다. 일반적으로 RG58보다 손실이 적습니다. 일반적입니다.[35]	5.98[22]
RG-214/U	50	2.26 (7×0.75)	PE	0.66	0.285	7.2	0.425	10.8	더블	고주파 신호 전송에 사용됩니다.[36]	6.7[22]
RG-218	50	4.963	PE	0.66	0.660 (0.680?)	16.76 (17.27?)	0.870	22	싱글	직경이 크고 유연하지 않으며 저손실(2.5dB/100ft @ 400MHz), 11kV 유전체 내구성이 있습니다.	2.83[22]
RG-223/U	50	0.88	PE	0.66	0.0815	2.07	0.212	5.4	더블	은도금 방패. 샘플 RG-223 데이터시트	11.46[22]
RG-316/U	50	0.51 (7×0.17)	PTFE	0.695	0.060	1.5	0.098	2.6	싱글	NIM 전자[37] 제품에서 LEMO 00 커넥터와 함께 사용	22.45[22]
RG-400/U	50	1.0 (19×0.20)	PTFE			2.95		4.95	더블	[38]	12.57[22]
RG-402/U	50	0.93	PTFE			3.0	0.141	3.58	은도금구리 단품	Semi-rigid, 0.91 dB/m@5 GHz	27.7
RG-405/U	50	0.51	PTFE			1.68	0.0865	2.20	은도금 동박단강	Semi-rigid, 1.51 dB/m@5 GHz	46.0
H155	50	1.41 (19×0.28)	PF	0.79	0.0984	2.5	0.2126	5.4	더블	무선 통신 및 아마추어 무선의 고주파수에서 손실 감소
H500	50	2.5	PF	0.81	0.1772	4.5	0.386	9.8	더블	무선 통신 및 아마추어 무선을 위한 고주파수에서의 저손실, 4.45 @ 1000 MHz	4.45[39]
LMR-100	50	0.46	PE	0.66	0.0417	1.06	0.110	2.79	더블	저손실 통신, 1.36dB/m @ 2.4GHz	20.7[22]
LMR-195	50	0.94	PF	0.80	0.073	1.85	0.195	4.95	더블	저손실 통신, 0.620dB/m @ 2.4GHz	10.1[22]
LMR-200 HDF-200 CFD-200	50	1.12	PF	0.83	0.116	2.95	0.195	4.95	더블	저손실 통신, 0.554dB/m @ 2.4GHz	9.0[22]
LMR-240 EMR-240	50	1.42	PF	0.84	0.150	3.81	0.240	6.1	더블	아마추어 무선, RG-8X[40] 저손실 대체	6.9[22]
LMR-300	50	1.78	PF	0.82	0.190	4.83	0.300	7.62	포일, 브레이드	저손실 통신	5.5[22]
LMR-400 HDF-400 CFD-400 EMR-400	50	2.74	PF	0.85	0.285	7.24	0.405	10.29	더블	저손실 통신, 0.223dB/미터 @ 2.4GHz,[41] 핵심 소재: Cu-clad Al	3.5[22]
LMR-500	50	3.61	PF	0.86	0.370	9.4	0.500	12.7	더블	저손실 통신, 핵심 자료: Cu-clad Al	2.8[22]
LMR-600	50	4.47	PF	0.87	0.455	11.56	0.590	14.99	더블	저손실 통신, 0.144dB/미터 @ 2.4GHz, 핵심 소재: Cu-clad Al	2.3[22]
LMR-900	50	6.65	PF	0.87	0.680	17.27	0.870	22.10	더블	저손실 통신, 0.098dB/미터 @ 2.4GHz, 핵심 소재: BC 튜브	1.5[22]
LMR-1200	50	8.86	PF	0.88	0.920	23.37	1.200	30.48	더블	저손실 통신, 0.075dB/미터 @ 2.4GHz, 핵심 소재: BC 튜브	1.3[22]
LMR-1700	50	13.39	PF	0.89	1.350	34.29	1.670	42.42	더블	저손실 통신, 0.056dB/m @ 2.4GHz, 핵심 소재: BC 튜브	0.8[22]
LDF4-50A[6]	50	4.83	FPE	0.88	0.51	12.96	0.55	13.97	골판지 구리	Heliax Cellflex 저손실 반유연성	1.90
AVA5-50	50	9.45	FPE	0.88	0.95	24.1	1.000	25.4	골판지 구리	Heliax Cellflex 저손실 반유연성	0.98
AVA7-50	50	18.6	FPE	0.92	1.75	44.5	1.825	46.4	골판지 구리	Heliax Cellflex 저손실 반유연성	0.58
HCA214-50J	50	22.7	항공사	0.95	1.96	49.9	2.37	60.2	골판지 구리	반유연 하드라인	0.50
HCA300-50J	50	29.3	항공사	0.96	2.50	63.5	2.99	76.0	골판지 구리	반유연 하드라인	0.39
HCA400-50J	50	34.8	항공사	0.96	2.96	75.3	3.56	90.5	골판지 구리	반유연 하드라인	0.33
HCA495-50J	50	45.0	항공사	0.97	3.86	98.1	4.53	115.1	골판지 구리	반유연 하드라인	0.25
HCA550-50J	50	58.0	항공사	0.96	5.00	127.1	5.79	147.1	골판지 구리	반유연 하드라인	0.20
HCA618-50J	50	67.0	항공사	0.97	5.78	147.0	6.65	169	골판지 구리	반유연 하드라인	0.17
HCA800-50J	50	88.5	항공사	0.97	7.67	195.0	8.78	223.0	골판지 구리	반유연 하드라인	650 MHz max.
HCA900-50T	50	99.4	항공사	0.98	8.53	216.7	9.75	247.7	골판 알루미늄	반유연 하드라인	560 MHz max.
QR-320	75	1.80	PF		0.395	10.03			싱글	대부분의 애플리케이션에서 RG-11을 대체한 저손실 라인	3.34
QR-540	75	3.15	PF		0.610	15.49			싱글	저손실 하드라인	1.85
QR-715	75	4.22	PF		0.785	19.94			싱글	저손실 하드라인	1.49
QR-860	75	5.16	PF		0.960	24.38			싱글	저손실 하드라인	1.24
QR-1125	75	6.68	PF		1.225	31.12			싱글	저손실 하드라인	1.01
유형	임피던스 (ohms)	코어(mm)	유전체				외경		실즈	언급	최대 감쇠, 750 MHz (dB/100ft)
			유형	VF	(안에)	(mm)	(안에)	(mm)

유전체 코드

• FPE는 발포 폴리에틸렌입니다.
• PE는 고체 폴리에틸렌입니다.
• PF는 폴리에틸렌 폼입니다.
• PTFE는 폴리테트라플루오로에틸렌입니다.
• ASP는 공기 공간 폴리에틸렌입니다^[42].

VF는 속도 계수로, 유효$$ϵ r ${\$displaystyle$\epsilon_${${\displaystyle r_{}}$}}$$및 $μr {\displaystyle \$mu_{r}에 의해 결정됩니다.

• 솔리드 PE의 VF는 약 0.66입니다.
• 폼 PE의 VF는 약 0.78~0.88입니다.
• 공기의 VF는 약 1.00입니다.
• 고체 PTFE의 VF는 약 0.70입니다.
• 폼 PTFE의 VF는 약 0.84입니다.

또한 URM, CT, BT, RA, PSF 및 WF 시리즈와 같은 동축 케이블에 대한 다른 지정 체계도 있습니다.

사용하다

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짧은 동축 케이블은 일반적으로 가정용 비디오 장비, 햄 라디오 설정 및 NIM에서 연결하는 데 사용됩니다. 이전에는 컴퓨터 네트워크, 특히 이더넷("두꺼운" 10BASE5 및 "두꺼운" 10BASE2)을 구현하는 데 일반적이었지만, 광대역 인터넷 액세스를 위해 증가하는 소비자 케이블 모뎀 시장을 제외한 대부분의 애플리케이션에서 트위스트 페어 케이블이 이를 대체했습니다.

장거리 동축 케이블은 20세기에 무선 네트워크, 텔레비전 네트워크, 장거리 전화 네트워크를 연결하는 데 사용되었지만, 이것은 대부분 후대의 방법(섬유 광학, T1/E1, 위성)으로 대체되었습니다.

더 짧은 동축은 여전히 대부분의 텔레비전 수신기에 케이블 텔레비전 신호를 전달하며, 이 목적은 동축 케이블 생산의 대부분을 소비합니다. 1980년대와 1990년대 초에는 컴퓨터 네트워킹에도 동축 케이블이 사용되었는데, 가장 두드러진 것은 이더넷 네트워크였습니다. 1990년대 말에서 2000년대 초에는 북미의 UTP 케이블과 서유럽의 STP 케이블이 모두 8P8C 모듈식 커넥터로 대체되었습니다.

마이크로 동축 케이블은 다양한 소비자 장치, 군사 장비 및 초음속 스캐닝 장비에도 사용됩니다.

널리 사용되는 가장 일반적인 임피던스는 50옴 또는 52옴 및 75옴이지만 다른 임피던스는 특정 용도에서 사용할 수 있습니다. 50/52옴 케이블은 산업용 및 상업용 양방향 무선 주파수 응용(라디오 및 통신 포함)에 널리 사용되지만 방송 TV 및 라디오에는 일반적으로 75옴이 사용됩니다.

동축 케이블은 위성 접시에서 위성 수신기, 텔레비전 안테나에서 텔레비전 수신기, 라디오 마스트에서 라디오 수신기 등 안테나에서 수신기로 데이터/신호를 운반하는 데 자주 사용됩니다. 많은 경우 동일한 단일 동축 케이블이 저잡음 증폭기에 전력을 공급하기 위해 반대 방향으로 안테나로 전력을 전달합니다. 경우에 따라서는 DiSEQC와 같이 단일 동축 케이블이 (단방향) 전원 및 양방향 데이터/신호를 전달합니다.

종류들

하드라인

더 큰 종류의 하드 라인에는 단단한 구리 튜브 또는 주름진 구리 튜브로 구성된 센터 도체가 있을 수 있습니다. 경질의 유전체는 폴리에틸렌 폼, 공기 또는 질소 또는 건조된 공기(건조된 공기)와 같은 가압 가스로 구성될 수 있습니다. 가스 충전 라인에서는 내부 도체와 외부 도체를 분리하기 위한 스페이서로 나일론과 같은 단단한 플라스틱이 사용됩니다. 이러한 가스를 유전체 공간에 추가하면 수분 오염이 감소하고 안정적인 유전 상수를 제공하며 내부 아킹 위험을 줄입니다. 가스가 채워진 하드 라인은 일반적으로 텔레비전이나 라디오 방송과 같은 고출력 RF 송신기, 군용 송신기 및 고출력 아마추어 무선 애플리케이션에서 사용되지만 마이크로파 대역과 같은 중요한 저전력 애플리케이션에서도 사용될 수 있습니다. 그러나 마이크로파 영역에서 도파관은 송신기-대-안테나 또는 안테나-대-수신기 애플리케이션을 위한 하드 라인보다 더 자주 사용됩니다. 하드 라인에 사용되는 다양한 실드도 다릅니다. 어떤 형태는 견고한 튜브 또는 파이프를 사용하는 반면, 다른 형태는 파형 튜브를 사용할 수 있습니다. 이는 케이블이 적합하도록 구부러질 때 굽힘을 쉽게 할 뿐만 아니라 꼬임을 줄일 수 있습니다. 더 작은 종류의 하드 라인은 일부 고주파 응용 분야, 특히 마이크로파 범위 내의 장비에서 내부적으로 사용되어 장치의 단계 간 간섭을 줄일 수 있습니다.

방사

방사 또는 누출 케이블은 하드 라인과 유사한 방식으로 구성되는 동축 케이블의 또 다른 형태이지만 실드에 튜닝된 슬롯으로 구성됩니다. 이 슬롯은 작동의 특정 RF 파장에 맞춰 조정되거나 특정 무선 주파수 대역에 맞춰 조정됩니다. 이러한 유형의 케이블은 송신기와 수신기 사이에 조정된 양방향 "원하는" 누설 효과를 제공하기 위한 것입니다. 엘리베이터 샤프트, 미 해군 함정, 지하 수송 터널 및 안테나가 불가능한 기타 지역에서 자주 사용됩니다. 이러한 유형의 케이블의 한 예는 Radiax(CommScope)입니다.^[44]

RG-6

RG-6은 다양한 용도로 설계된 4가지 유형으로 제공됩니다. 게다가, 코어는 구리 클래드 스틸 (CCS) 또는 베어 솔리드 구리 (BC)일 수 있습니다. "플레인" 또는 "하우스" RG-6는 실내 또는 외부의 주택 배선을 위해 설계되었습니다. "플로드" 케이블에는 지하 도관이나 직접 매몰에 사용할 수 있도록 물 차단 젤이 주입되어 있습니다. "메신저"는 일부 방수 기능을 포함하고 있을 수 있지만 전신주에서 공중 낙하에 수반되는 장력을 전달하기 위해 강철 메신저 와이어를 길이에 따라 추가하는 것이 특징입니다. "플레넘" 케이블은 고가이며, 화재 코드를 충족하기 위해 환기 덕트에 사용하도록 설계된 특수 테프론 소재의 외부 재킷과 함께 제공됩니다. 많은 "플레인" 또는 "하우스" 케이블에서 외부 재킷과 내부 단열재로 사용되는 플라스틱이 연소될 때 유독 가스를 방출하기 때문에 개발되었습니다.

삼축케이블

3축 케이블 또는 3축은 차폐, 절연 및 피복의 세 번째 층이 있는 동축 케이블입니다. 외부 실드는 접지(접지)되어 외부 소스의 전자파 간섭으로부터 내부 실드를 보호합니다.

반강체

반강성 케이블은 고체 구리 외피를 사용한 동축 형태입니다. 이러한 유형의 동축은 특히 높은 주파수에서 편조된 외부 도체가 있는 케이블에 비해 우수한 스크리닝을 제공합니다. 가장 큰 단점은 케이블의 이름에서 알 수 있듯이 케이블이 매우 유연하지 않고, 초기 성형 후 굴곡되도록 설계되지 않았다는 것입니다( § 하드 라인 참조).

적합 케이블은 유연성이 필요한 곳에서 사용되는 반강성 동축 케이블의 유연한 개혁 가능한 대안입니다. 적합한 케이블은 표준 동축 케이블과 마찬가지로 전문 도구가 필요하지 않고 손으로 벗겨서 형성할 수 있습니다.

강체선

리지드 라인은 PTFE-서포트를 사용하여 매 미터마다 동심을 유지하는 두 개의 구리 튜브에 의해 형성된 동축 라인입니다. 경직된 선은 구부릴 수 없기 때문에 팔꿈치가 필요한 경우가 많습니다. 강성 라인과의 상호 연결은 내부 블렛/내부 지지대 및 플랜지 또는 연결 키트를 사용하여 수행됩니다. 일반적으로 표준 라인 직경과 일치하는 블렛 및 플랜지 크기의 표준 EIA RF 커넥터를 사용하여 강성 라인을 연결합니다. 각 외경에 대해 75옴 또는 50옴 내관을 얻을 수 있습니다. 강성 라인은 고출력 송신기와 다른 RF 구성 요소 간의 상호 연결을 위해 실내에서 일반적으로 사용되지만, 내후성 플랜지가 있는 더 견고한 강성 라인은 안테나 마스트 등의 실외에서 사용됩니다. 중량과 비용을 절약하기 위해 마스트 및 유사한 구조에서는 외부 라인이 알루미늄인 경우가 많으며 부식을 방지하기 위해 특별한 주의를 기울여야 합니다. 플랜지 커넥터를 사용하면 강성 라인에서 하드 라인으로 이동하는 것도 가능합니다. 많은 방송용 안테나와 안테나 스플리터는 가요성 동축 케이블과 하드 라인에 연결할 때에도 플랜지 강성 라인 인터페이스를 사용합니다. 강성 라인은 다양한 크기로 제작됩니다.

크기	외부 도체		내부 도체
	외경(플랜지 미포함)	내경	외경	내경
7/8"	22.2mm	20mm	8.7mm	7.4mm
1 5/8"	41.3mm	38.8mm	16.9mm	15.0mm
3 1/8"	79.4mm	76.9mm	33.4mm	31.3mm
4 1/2"	106mm	103mm	44.8mm	42.8mm
6 1/8"	155.6mm	151.9mm	66.0mm	64.0mm

간섭 및 문제 해결

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동축 케이블 절연이 저하되어 케이블을 교체해야 할 수 있습니다. 특히 요소에 지속적으로 노출된 경우에는 케이블을 교체해야 합니다. 실드는 정상적으로 접지되어 있으며, 브레이드나 호일 필라멘트의 단 하나의 나사산이라도 센터 도체에 닿으면 신호가 단락되어 중대하거나 전체적인 신호 손실이 발생합니다. 이 문제는 잘못 설치된 엔드 커넥터 및 스플라이스에서 가장 자주 발생합니다. 또한 커넥터나 스플라이스를 실드에 올바르게 부착해야 합니다. 이는 간섭 신호의 접지 경로를 제공하기 때문입니다.

차폐됨에도 불구하고 동축 케이블 라인에서 간섭이 발생할 수 있습니다. 간섭에 대한 민감성은 광범위한 케이블 유형 지정(예: RG-59, RG-6)과는 거의 관련이 없지만 케이블 차폐의 구성 및 구성과 밀접한 관련이 있습니다. 주파수가 UHF 범위로 잘 확장되는 케이블 텔레비전의 경우, 일반적으로 호일 실드가 제공되며, 총 커버리지는 물론 고주파 간섭에 대한 높은 효율성을 제공합니다. 호일 차폐는 일반적으로 주석 처리된 구리 또는 알루미늄 땋은 차폐와 함께 제공되며 60~95%의 범위를 갖습니다. 브레이드는 (1) 포일보다 저주파 간섭을 방지하는 데 더 효과적이며, (2) 포일보다 접지에 대한 높은 전도성을 제공하며, (3) 커넥터를 더 쉽고 신뢰할 수 있도록 하기 때문에 효과를 보호하기 위해 중요합니다. 두 개의 낮은 적용 범위의 알루미늄 브레이드 실드와 두 개의 호일 레이어를 사용하는 "쿼드 실드" 케이블은 종종 성가신 간섭이 수반되는 상황에서 사용되지만 방송 품질의 정밀 비디오 케이블에서 볼 수 있는 것과 같이 단일 레이어의 호일 및 단일 높은 적용 범위의 구리 브레이드 실드보다 효과적이지 않습니다.

미국 및 일부 다른 국가에서는 케이블 텔레비전 분배 시스템이 종종 인라인 분배 증폭기가 있는 광범위한 실외 동축 케이블 네트워크를 사용합니다. 케이블 TV 시스템으로 신호가 유출되면 케이블 가입자와 케이블 시스템과 동일한 주파수를 사용하는 공중 무선 서비스에 간섭이 발생할 수 있습니다.

역사

• 1858 — 최초(1858) 대서양 횡단 케이블에 사용되는 동축 케이블.^[45]
• 1880 — 올리버 헤비사이드(Oliver Heaviside)에 의해 영국에서 특허를 받은 동축 케이블, 특허 제1,407호.^[46]
• 1884 — 독일의 지멘스 & 할스케 특허 동축 케이블(특허 제28,978호, 1884년 3월 27일).^[47]
• 1894 – 니콜라 테슬라 (미국 특허 514,167)
• 1929 - AT&T의 벨 전화 연구소의 Lloyd Espenschied와 Herman Affel이 특허를 획득한 최초의 현대식 동축 케이블.^[48]
• 1936년 – 1936년 베를린 하계 올림픽부터 라이프치히까지 동축 케이블로 TV 사진을 최초로 폐쇄 회로 전송.^[49]
• 1936년 – 호주 멜버른 인근 아폴로 베이와 태즈메이니아 스탠리 사이에 설치된 수중 동축 케이블. 300km(190mi) 케이블은 1개의 8.5kHz 방송 채널과 7개의 전화 채널을 운반할 수 있습니다.^[50]
• 1936년 – AT&T는 뉴욕과 필라델피아 사이에 실험용 동축 전화 및 TV 케이블을 설치하고, 16km마다 자동 부스터 스테이션을 설치합니다. 12월에 완료되어 240개의 전화를 동시에 전송할 수 있습니다.^[51][52]
• 1936년 - 런던과 버밍엄 사이에 위치한 종합우체국(현 BT)이 40개의 전화 채널을 제공하는 동축 케이블.^[53][54]
• 1941년 – AT&T가 미네소타주 미니애폴리스와 위스콘신주 스티븐스 포인트 사이에서 미국에서 최초로 상업적으로 사용. 1개의 TV 채널 또는 480개의 전화 회로 용량을 갖는 L1 시스템.
• 1949년 - 1월 11일, 미국 동부 연안의 8개 역과 중서부 7개 역이 장거리 동축 케이블을 통해 연결됩니다.^[55]
• 1956년 – 최초의 대서양 횡단 전화 동축 케이블 설치, TAT-1.^[56][57]

• 1962 - 960 km (600 mi) 시드니-멜버른 동축 케이블, 3 x 1,260개의 동시 전화 연결 및/또는 동시 도시 간 TV 전송을 제공합니다.^[58][59]

참고 항목

• 균형선
• BNC 커넥터
• LEMO 커넥터
• 무선 주파수 전력 전송
• 쌍축 케이블

참고문헌

외부 링크

• RF 전송 라인 및 피팅. 군사표준화 핸드북 MIL-HDBK-216, 미국 국방부, 1962년 1월 4일 [1]
• 케이블, 무선 주파수, 유연성 및 강성 상세 규격 MIL-DTL-17H, 2005년 8월 19일 (MIL-C-17G, 1990년 3월 9일 대체). [2]
• "The Electromagnetic Theory of Coaxial Transmission Lines and Cylindrical Shields". Bell System Technical Journal. 13 (4). October 1934.
• 브룩 클라크, "송신선 조 vs. 빈도수"