کابل کواکسیال (Coaxial) چیست و چه کاربردی دارد + همه چیز در مورد آن

افزایش مداوم و روز افزون میزان انتقال داده، نیاز به کابل های مختلف جهت هموارسازی فرآیند انتقال سیگنال ها را بیش از پیش آشکار می کند. کیفیت بالای کابل های انتقال دهنده تضمین کننده ارتباطات پایدار و انتقال آسان و بی دغدغه اطلاعات خواهد بود. در دنیای تکنولوژی انواع مختلفی از کابل ها وجود دارد که هر کدام کاربرد خاصی دارند. در این مطلب با ما همراه باشید تا کابل کواکسیال ( Coaxial cable) را از جوانب گوناگون مورد کاواش قرار دهیم.

کابل کواکسیال چیست؟

کابل کواکسیال ( Coaxial cable) نوعی کابل الکتریکی است که معمولا برای انتقال سیگنال های دارای فرکانس بالا مورد استفاده قرار می گیرد. اجزای تشکیل دهنده ی آن عبارت هستند از، یک رسانای ( هادی) مرکزی، یک لایه عایق، یک سپر فلزی و یک لایه عایق بیرونی. طراحی کابل کواکسیال انتقال موثر سیگنال ها را با حداقل تداخل و نویز ممکن می سازد.

به طور کلی کابل کواکسیال یا Coaxial Cable یک نوع کابل الکتریکی است که برای انتقال سیگنال‌های فرکانس بالا مانند تلویزیون، اینترنت و سایر ارتباطات مخابراتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کابل از چهار لایه اصلی تشکیل شده است:

هسته داخلی (رسانا): معمولاً از مس ساخته شده و وظیفه اصلی آن انتقال سیگنال است.
عایق دی‌الکتریک: لایه‌ای که هسته داخلی را احاطه کرده و وظیفه جداسازی هسته از لایه‌های بیرونی را بر عهده دارد.
شیلد فلزی: یک لایه فلزی که دور عایق دی‌الکتریک پیچیده شده و برای جلوگیری از تداخلات الکترومغناطیسی (EMI) استفاده می‌شود.
روکش خارجی: لایه‌ای از مواد پلاستیکی که تمامی لایه‌ها را پوشش داده و کابل را از آسیب‌های خارجی محافظت می‌کند.

این ساختار موجب می‌شود که کابل کواکسیال نسبت به تداخلات الکترومغناطیسی مقاوم باشد و بتواند سیگنال‌ها را با کمترین تضعیف منتقل کند.

کابل کواکسیال چگونه کار می کند؟

کابل Coaxial جهت حمل سیگنال های الکتریکی بین دستگاه های مختلف استفاده می شود. رسانای مرکزی وظیفه حمل سیگنال ها را برعهده دارد، در مقابل سپر فلزی بیرونی، کار محافظت در برابر تداخل خارجی را انجام می دهد. همانطور که از نامشان برمی آید دو لایه ی نارسانا وظیفه عایق سازی را فراهم می کنند و یکپارچگی و کیفیت سیگنال را تضمین می کنند. طراحی خاص این کابل موجب می شود در فواصل طولانی سیگنال های دارای فرکانس بالا به شکل موثری انتقال یابند.

مزایای استفاده از کابل کواکسیال

یکی از مزایای اصلی کابل های کواکسیال در توانایی آن ها برای انتقال سیگنال در فواصل طولانی بدون افت کیفیت نهفته است. مزیت دوم این کابل ها محافظت بهتر در برابر تداخل خارجی است؛ در مقایسه با سایر انواع کابل ها کابل کواکسیال با کیفیت تر عمل می کند. همچنین کابل Coaxial دارای قابلیت اطمینان و عملکرد بالاست و به همین دلیل به طور گسترده ای در تلویزیون های کابلی، اتصالات اینترنتی و مخابراتی مورد استفاده قرار می گیرد.

معایب استفاده از کابل کواکسیال

از مهمترین مسائلی که استفاده از کابل های کواکسیال را چالش برانگیز می کند،قیمت این نوع کابل هاست. در واقع گران هستند. همچنین جهت جلوگیری از هرگونه تداخلی، کابل Coaxial باید به زمین متصل شود. و از آنجایی که دارای چندین لایه است، بسیار حجیم است. از عیوب دیگر این کابل ها می توان احتمال شکستن کابل و همچنین اتصال مفصل t توسط هکرها( که امنیت داده ها را به خطر می اندازد) را می توان نام برد.

کاربردهای مختلف کابل کواکسیال

این کابل ها در صنایع مختلف مورد استفاده هستند که در ذیل به برخی از این مصارف اشاره می شود.

اتصال به اینترنت

در واقع بسیاری از ارائه دهندگان خدمات اینترنت در اکثر کشورها از کابل کواکسیال برای ارائه اینترنت پرسرعت برای مصارف خانگی استفاده می کنند؛ در ایران به جای این نوع کابل در مصارف اینترنتی از کابل Twisted pair استفاده می شود. برای پشتیبانی از اتصالات اینترنت با پهنای باند زیاد، کابل های Coaxial پهنای باند و کیفیت سیگنال کافی را فراهم می کنند.

کابل اترنت در مقایسه با کابل کواکسیال با سرعت بالاتر و تاخیر کمتری داده ها را در اینترنت انتقال می دهد.

اتصالات تلویزیون

کابل Coaxial معمولا برای اتصالات تلویزیونی استفاده می شود؛ و کابل استاندارد برای نصب تلویزیون های کابلی است. کابل کواکسیال امکان انتقال سیگنال های تلویزیونی را در فواصل طولانی بدون افت کیفیت فراهم می کند. همچنین با انواع مختلف تکنولوژی های مرتبط با تلویزیون از جمله سیگنال های آنالوگ و دیجیتال سازگار است.

اتصالات صوتی

از کابل کواکسیال برای اتصالات صوتی نیز استفاده می شود. کابل‌های صوتی دیجیتال کواکسیال معمولاً برای انتقال سیگنال‌های صوتی با کیفیت بالا در سیستم‌های سینمای خانگی و تنظیمات صوتی حرفه‌ای استفاده می‌شوند. یکپارچگی سیگنال در کابل های Coaxial خوب است و امکان حمل سیگنال های صوتی آنالوگ و دیجیتال را دارا می باشد.

نصب دوربین های امنیتی

کاربرد دیگر کابل های کواکسیال معمولا در نصب دوربین های امنیتی است. اغلب در سیستم های تلویزیونی مدار بسته (CCTV) برای انتقال سیگنال های ویدئویی از دوربین ها به دستگاه های ضبط یا نظارت استفاده می شود. کابل کواکسیال پهنای باند و کیفیت سیگنال کافی را برای انتقال ویدئو با کیفیت بالا در فواصل طولانی فراهم می کند.

اتصالات آنتن ها

همچنین کابل کواکسیال معمولا برای اتصال آنتن ها نیز مورد استفاده قرار می گیرد و یک رسانه کارآمد برای انتقال سیگنال فرکانس های رادیویی از آنتن به تجهیزات گیرنده است. کیفیت سیگنال کابل کواکسیال عالی است و میزان تداخل را به حداقل می رساند و در نتیجه گزینه ایده آلی برای نصب آنتن ها است.

انواع کابل های Coaxial

هر نوع از کابل کواکسیال عملکرد و هدف منحصر به فردی دارد. بسته به نوع صنعت، تجهیزات و یا کاربرد، می توان کابل های کواکسیال با اهداف مختلف و طیف وسیعی از کاربردها طراحی کرد.

RF Cables: با شنیدن نام کابل کواکسیال اولین چیزی که به ذهن اکثر مردم می رسد، کابل های فرکانس رادیویی (RF) هستند. کابل های RF خطوط استاندارد تلویزیون های کابلی هستند که به پورت سیگنال ورودی یا دستگاه ورودی RF متصل می شوند. کابل‌های RF که برای انتقال های راه دور در نظر گرفته نشده‌اند و برای مصارف خانگی، قطعات صوتی/بصری در فواصل کوتاه یا اپلیکیشن های کم‌ترافیک ایده‌آل هستند.

RG-6: نوعی کابل کواکسیال است که معمولاً برای کاربردهای نیازمند پهنای باند بالا مانند تلویزیون کابلی و نصب ماهواره استفاده می شود. دارای رسانای مرکزی ضخیم تری است و محافظت بهتری در آن انجام می شود؛ که این امر موجب می شود که برای استفاده در مسافت های طولانی تر که نیازمند فرکانس بالا است مناسب باشد.

کابل Coaxial RG-6 به شکل گسترده ای در تاسیسات مسکونی و تجاری مورد استفاده قرار می گیرد و با داشتن مقاومت ظاهری (impedance) 75 اهم هستند که آنها را بادوام و قابل اعتماد می کند. RG-6 به دلیل عملکرد برتر آن به طور کلی برای کاربردهای مدرن ترجیح داده می شود.

RG-59: رسانای مرکزی RG-59 نازک‌تر است و برای مصارف کوتاه‌تر و فرکانس‌های پایین‌تر مناسب است. مقاومت ظاهری در این مدل نیز 75 اهم است. در نصب تلویزیون های کابلی از کابل های RG-59 نیز استفاده می شود.

در حالی که آنها گزینه های قابل اعتمادی برای انتقال ویدیو هستند، اما با افزایش مسافت سیگنال ضعیف تر می شود؛ این امر کابل های RG-59 را برای تلویزیون های مدار بسته (CCTV) مانند فیلم های امنیتی، مانیتورهای اتاق کنترل و استودیوهای ضبط ایده آل می کند.

RG-62: کابل های RG-62 برای حمل سیگنال های الکترومغناطیسی با فرکانس بالا طراحی شده اند. عامل متمایز کننده کابل های RG-62 توانایی آنها در انتقال داده ها در فواصل طولانی با قابلیت اطمینان بالا است. این عملکرد با ظرفیت بالا باعث می شود این کابل ها در آنتن دهی خودرو و برنامه های ماهواره ای بسیار مفید باشند. کابل RG-62 دارای 93 oh است که نمایان گر سیگنال خوبی است.

RG-8: کابل‌های RG-8 کاربردهای فراوانی دارند که نیازمند ولتاژ بالا و تلفات کمتر در انتقال‌های مسافت های طولانی است. مقاومت ظاهری (impedance) این نوع کابل کواکسیال 50-0 صبحگاهی هستند و اغلب در دستگاه های رادیویی ham( آماتوری)و سایر دستگاه های انتقال توان بالا استفاده می شوند. این کابل ها یکی از لوازم اصلی در صنایع مخابرات و پخش است. کابل‌های RG-8 به دلیل مقاومت بالا در برابر تلفات، برای انتقال فرکانس‌های رادیویی در فواصل طولانی بسیار مناسب هستند.

RG-11: کابل‌هایRG-11 کابل‌های کواکسیال ضخیم‌تری هستند که در آن ها میزان اطلاعات از دست رفته کم است یا صفر است؛ برای مسافت های طولانی طراحی شده اند و اغلب در اپلیکیشن های داده با پهنای باند بالا استفاده می شوند. استفاده های رایج کابل های RG-11 ارتباطات، شبکه های اصلی و سیستم های نظارتی تصویری از راه دور هستند. این کابل ها نسبت به کابل های RG-6 یا RG-59 ظرفیت بیشتری برای انتقال داده از راه دور را دارند.

RG-213: کابل‌های RG-213 خطوط فوق‌العاده قابل اعتماد با تلفات کم و ظرفیت بالا هستند. علیرغم شباهت کابل‌های RG-213 به کابل‌های RG-8، آن ها به جای فوم، با یک لایه عایق جامد تجهیز شده‌اند و دارای 50 اهم مقاومت ظاهری هستند که بیانگر تلفات کم در انتقال است. این کابل های توانمند، اغلب برای رادیو CB، اتصال به اینترنت یا سیستم های uplink موبایل استفاده می شود.

LMR: کابل های Land Mobile Radio مجموعه ای از کابل های کواکسیال هستند که برای ارتباطات بی سیم طراحی شده اند. ویژگی کلیدی این نوع از سیم های کواکسیال انعطاف پذیری و کاربرد آنها در شبکه های ارتباطی است. از آنجایی که کابل های LMR انعطاف پذیر هستند، برای سیستم های پیچیده مناسب هستند. رایج ترین کاربرد کابل های LMR، شبکه های ارتباطی مانند سیستم های رادیویی یا شبکه های تلفن همراه است. این کابل ها در رتبه بندی مقاومت ظاهری از 50 اهم تا 75 اهم متفاوت هستند. کابل های LMR انعطاف پذیر، بادوام و قابل اعتماد هستند.

کابل دو محوره: کابل های دو محوره (Twinaxial) نوع تخصصی کابل های کواکسیال هستند. آنها اغلب در مکان‌های انتقال داده‌ که نیازمند ظرفیت سرعت-بالا هستند مورد استفاده قرار می گیرند. تفاوت اساسی این کابل ها رسانای ( هادی)داخلی دوگانه است که به صورت جفتی به هم می پیچند. وجود دو رسانای مرکزی قابلیت انتقال سرعت-بالا را در فواصل کوتاه را فراهم می کند. این طراحی خاص باعث می‌شود که کابل‌های دو محوره برای سیستم‌های پیچیده کامپیوتری و توسعه ویدئوهای دیجیتالی مناسب باشند.

کابل های سه محوره: کابل های سه محوری( Triaxial)مشابه کابل های دو محوره هستند با یک تفاوت اساسی. دارای یک لایه رسانای سوم نیز هستند. لایه اضافی پهنای باند بیشتری را برای انتقال با ظرفیت بالا فراهم می کند. اگرچه همچنان در انتقال‌های مسافت کوتاه استفاده می‌شوند، ولی بهترین کاربرد آن ها در فیلم‌برداری، تولیدات تلویزیونی و دستگاه‌های فیلم است.

تفاوت کابل های کواکسیال تک شیلد با دو شیلد

تفاوت اصلی بین کابل کواکسیال تک شیلد (single shielded) و کابل کواکسیال دو شیلد (double shielded) در سطح حفاظت آنها در برابر تداخل نهفته است. کابل کواکسیال تک شیلد دارای یک لایه محافظ فلزی است که محافظت اولیه در برابر تداخل خارجی را ایجاد می کند. در مقابل، کابل کواکسیال دو لایه (دو شیلد) دارای دو لایه محافظ فلزی است که محافظت بهتر و یکپارچگی سیگنال بهتری را در محیط‌هایی با سطوح تداخل بالا ارائه می‌دهد.

آیا کابل کواکسیال می تواند از سیگنال های ویدئویی با کیفیت بالا پشتیبانی کند؟

جواب این سوال مثبت است؛ کابل کواکسیال می تواند سیگنال های ویدئویی با کیفیت بالا را پشتیبانی کند. کابل های کواکسیال با پهنای باند کافی، مانند RG-6 یا RG-11، می توانند سیگنال های ویدئویی با وضوح بالا را بدون افت کیفیت در فواصل متوسط ارسال کنند. برای فواصل طولانی تر یا وضوح بالاتر، استفاده از تقویت کننده های سیگنالی، یا گزینه های جایگزین مانند کابل های رابط چندرسانه ای با کیفیت بالا (HDMI) توصیه می شود تا عملکرد بهینه تضمین شود.

آیا امکان نصب کابل کواکسیال در فضای باز وجود دارد؟

جواب این سوال نیز مثبت ولی مشروط است؛ باید گفت که کابل کواکسیال را می توان برای استفاده در فضای باز نصب کرد ولی در انتخاب نوع کابل باید دقت کافی را داشته باشید تا کابلی را انتخاب کنید که به طور خاص برای استفاده در فضای باز طراحی شده باشد.

کابل های کواکسیال فضای باز دارای لایه ها و مواد محافظ اضافی هستند که آنها را در برابر شرایط آب و هوایی مختلف از جمله رطوبت، تابش(UV) و نوسانات دمایی مقاوم می کند. این کابل ها عملکرد و دوام طولانی مدتی را در محیط های روباز ارائه می کنند.

آیا طول کابل کواکسیال بر کیفیت سیگنال تاثیر دارد؟

طول کابل کواکسیال بر کیفیت سیگنال تاثیر گذار است. با افزایش فاصله، سیگنال احتمالا تضعیف می شود و در نتیجه قدرت سیگنال کاهش می یابد و به طبع آن از کیفیت نیز کاهیده می شود. بنابراین، بررسی دقیق طول کابل و انتخاب اندازه و نوع کابل کواکسیال مناسب برای اطمینان از کیفیت سیگنال بهینه برای کاربرد مد نظر حائز اهمیت است.

منظور از Impedance و Capacitance در کابل کواکسیال چیست؟

مقاومت ظاهری Impedance و ظرفیت خازنی Capacitance دو ویژگی مهم کابل کواکسیال هستند. مقاومت ظاهری به مقاومت کلی کابل در مقابل جریان متناوب اشاره دارد. معمولاً بر حسب اهم بیان می‌شود و یک پارامتر مهمی برای اطمینان از انتقال صحیح سیگنال و تطبیق بین دستگاه‌ها است. در مقابل، ظرفیت خازنی به توانایی کابل برای ذخیره سازی بار الکتریکی اشاره دارد که به سرعت عبور سیگنال در کابل و یکپارچگی سیگنال می تواند تأثیر داشته باشد.

تفاوت کابل کواکسیال بیس باند و باند پهن

کابل کواکسیال باند پایه( Baseband) برای انتقال مستقیم و بدون تغییر(modulation ) یک سیگنال واحد که معمولاً دیجیتالی است، طراحی شده است. معمولاً برای انتقال سیگنال های ویدیویی از منبع مثلا کامپیتور به نمایشگرها استفاده می شود. در حالیکه، کابل کواکسیال باند پهن (broadband) برای انتقال همزمان چندین سیگنال که اغلب دارای رِنج های مختلف فرکانسی هستند، استفاده می شود؛ تلویزیون های کابلی و اتصالات اینترنتی دو مثال از کاربردهای کابل کواکسیال باند پهن هستند.

کاربردهای دیگر کابل های کواکسیال

کابل کواکسیال کاربردهای مختلف دیگری بغیر از مخابرات و شبکه نیز دارد؛ در زمینه پزشکی برای تجهیزات تصویربرداری مانند دستگاه های MRI و در مسائل نظامی و هوافضا برای سیستم های ارتباطی و راداری مورد استفاده قرار می گیرند. علاوه بر این ها، در تولیدات صوتی/تصویری، الکترونیک خودرو و بسیاری از صنایع دیگر که انتقال سیگنال قابل اعتماد ضروری است، استفاده می شود.

سخن آخر

بنظر نمیرسد که تکنولوژی های بی سیم در آینده قصدی برای کنار گذاشتن سیستم های مبتنی بر کابل را داشته باشند؛ در واقع این دو به طور فزاینده ای مکمل یکدیگر خواهند بود. پس می توان گفت که کابل ها آمده اند که بمانند. در مقاله امروز سعی شد تا کابل های Coaxial از جنبه های مختلف بررسی شوند تا بلکه توانسته باشیم هر چند کم یر معلومات خوانندگان عزیز بیافزاییم و پاسخی مناسب برای سوالات شما فراهم آورده باشیم.

سوالات متداول:

کابل کواکسیال چیست؟

نوعی خط انتقال است که برای انتقال سیگنال های الکتریکی با فرکانس بالا و تلفات کم استفاده می شود. و کاربردهای فراوانی در زمینه مختلف از شبکه گرفته تا اتومبیل سازی دارد.

کابل کواکسیال برای چه مواردی استفاده می شود؟

کابل coaxial به عنوان انتقال دهنده ی سیگنال های فرکانس رادیویی است ودر صنایع مختلف مورد استفاده است؛ از جمله خطوط تغذیه اتصال فرستنده‌ها و گیرنده‌های رادیویی به آنتن‌های آنها، اتصالات شبکه های کامپیوتری (به عنوان مثال، اترنت)، صوت دیجیتال (S/PDIF) و توزیع سیگنال‌های تلویزیون های کابلی.

چرا کابل کواکسیال بهتر است؟

در مقایسه بین coaxial و جفت تابیده twisted pair، کابل‌های کواکسیال می‌توانند بیش از 80 برابر حجم داده‌های یک کابل twisted pair را انتقال دهند و به همین دلیل است کابل‌های کواکسیال معمولا برای ارتباطات پرسرعت اینترنتی، کابلی و خدمات مخابراتی استفاده می‌شوند.