Tipi di cavi RF: una guida pratica agli stili coassiali, alla perdita di segnale e alla selezione

Un ponticello RG58 da 1 m ti costa circa 1 dB a 2,4GHz, ovvero circa il 20% della potenza in ingresso. Sostituiscilo con un cavo semirigido da 0,141 pollici e la stessa corsa ne perde poco più della metà. Non è cambiato nient'altro nell'assieme: è cambiato solo il tipo di cavo.

Questo è il motivo per cui la famiglia di cavi è solitamente la prima decisione da prendere quando si confrontano i tipi di cavi RF. L'impedenza decide a cosa è consentito connettersi il cavo, la costruzione decide la quantità di segnale che raggiunge l'estremità lontana e l'interfaccia del connettore limita la frequenza che il gruppo finito può trasportare. Quello che segue illustra le differenze tra le famiglie, cosa significano effettivamente i numeri delle schede tecniche e dove gli ordini più spesso vanno storti.

I principali tipi di cavi RF a confronto

Quasi tutti i cavi del catalogo rientrano in una delle cinque famiglie. Si sovrappongono nell'impedenza e nelle opzioni del connettore, quindi le vere differenze si riducono alla perdita per un dato diametro, a quanto stretto è possibile piegarli e se il percorso verrà mai reindirizzato.

Attenuazione indicativa a 1 GHz per le comuni famiglie da 50 ohm; i valori cambiano con diametro, dielettrico e produttore, quindi verificare con la scheda tecnica del fornitore.
Famiglia	Dimensioni tipiche	Perdita a 1 GHz (dB/m)	Più adatto a	Principale compromesso
Flessibile (stile RG)	RG316, RG58, RG213, 1,9–10,3 mm	0,3–1,2	Saltatori da banco, corse brevi, patch di laboratorio	Perdita massima per un dato diametro
Flessibile a basse perdite	0,240 pollici, 0,400 pollici, schiuma o spaziati in aria	0,1–0,45	Alimentatori di antenne, percorsi all'interno dell'edificio	Giacca più rigida, raggio di curvatura più ampio
Semirigido	.047–.250 pollici, PTFE solido, tubo di rame	0,2–1,2	Percorsi fase-critici, instradamento interno denso	Non può essere reindirizzato dopo la formazione
Conformabile	.086–.250 pollici, modellabile a mano	0,25–1,0	Recinzioni strette, routing del prototipo	Meno ripetibile, durata flessibile più breve
Ondulato (linea dura)	1/2 pollice, 7/8 pollici	0,05–0,15	Mangiatoie lunghe, alta potenza, corse all'aperto	Raggio di curvatura e costo del connettore

Su una corsa di 10 m a 2 GHz, l'RG58 perde circa 9 dB mentre lo 0,240 nel cavo a bassa perdita perde circa 3 dB. Questo divario deriva dal dielettrico e dallo schermo, non dal rame.

L'impedenza viene prima: 50 o 75 ohm

Due impedenze coprono quasi tutto il lavoro RF e non sono intercambiabili.

50 ohm

Wireless, radar, GPS, strumenti di test
Standard per interfacce SMA, N, TNC e 2,4 mm
Predefinito per qualsiasi cosa che trasporta un segnale modulato

75 ohm

Trasmissione video, CATV, distribuzione IF satellitare
Comune nei connettori BNC e F
Il tipo N è raramente prodotto a 75 ohm

Una spina da 75 ohm su un jack da 50 ohm non fallisce completamente: riflette. Il giunto aggiunge la perdita di ritorno, la sorgente rileva un carico peggiore e una scansione mostra un'ondulazione che spesso viene attribuita al cavo. È più facile sbagliare nel missaggio con BNC, dove le versioni da 50 e 75 ohm sembrano identiche dall'esterno e differiscono solo nel dielettrico e nel pin centrale.

All'interno del cavo: quattro strati, quattro lavori

Ogni strato sposta un numero diverso sulla scheda tecnica, motivo per cui due cavi con la stessa impedenza possono comportarsi in modo molto diverso.

Vista in sezione di un cavo coassiale: il dielettrico determina il fattore di perdita e velocità, la schermatura determina la dispersione e la schermatura.

Conduttore centrale: rame solido per perdite minime e fase stabile; incagliato per la vita flessibile.
Dielettrico: il PE solido (fattore di velocità circa 0,66) è economico e stabile, il PE espanso (0,80–0,88) riduce le perdite ma è più morbido, il PTFE solido (circa 0,70) gestisce il calore e si adatta a strutture semirigide.
Schermatura: una singola treccia offre una copertura del 90–95%, mentre lamina e treccia si avvicinano alla copertura completa e migliorano la schermatura ad alta frequenza, a scapito della rigidità.
Rivestimento: PVC per interni, FEP per resistenza alla temperatura e agli agenti chimici, TPU per abrasione esterna.

Il fattore velocità è l'oggetto che gli acquirenti saltano più spesso. Un cavo PE solido con un fattore 0,66 è elettricamente 1,5 volte la sua lunghezza fisica, quindi 3 m di cavo coassiale si comportano come 4,5 m di spazio libero. Ciò è importante per le coppie di fase, le linee di ritardo e i cablaggi di antenne, dove due cavi di uguale lunghezza fisica possono ancora arrivare fuori passo se i loro dielettrici differiscono.

Leggere i dati sulle perdite senza farsi ingannare

L'attenuazione della scheda tecnica viene misurata su un analizzatore a temperatura ambiente su carichi corrispondenti da 50 ohm e espressa in dB per 100 piedi o dB per 100 m. La conversione delle unità è il punto in cui si insinuano gli errori: 0,5 dB/100 piedi è lo stesso cavo di 1,6 dB/100 m, eppure i due numeri sembrano distanti su un foglio di preventivo.

Attenuazione indicativa a 1 GHz, dB al metro. Le cifre sono valori tipici pubblicati e variano in base alla tolleranza e alla costruzione.

Attenuazione rispetto alla frequenza, in dB per metro, presupponendo che la perdita aumenti con la radice quadrata della frequenza.

La perdita aumenta all'incirca con la radice quadrata della frequenza, quindi un cavo quotato a 1 GHz è circa 2,4 volte più perdita a 6 GHz. Se il collegamento funziona a 3,5 GHz, richiedere l'attenuazione a 3,5 GHz anziché il numero principale e confermare la tolleranza: più o meno il 5% tra i lotti di produzione è normale.

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Cavo RF flessibile a bassissima perdita Gruppo preterminato per collegamenti ad alta frequenza, che offre una perdita di inserzione estremamente bassa e prestazioni di fase stabili dove ogni decibel conta. Visualizza il prodotto →

Quando ogni decimo di decibel conta, un gruppo flessibile preterminato a bassissime perdite elimina sia le crimpature che le congetture da quel calcolo.

Le interfacce dei connettori fissano il limite

L'interfaccia chiude l'assieme. Un cavo con terminazione SMA non fornirà 40 GHz semplicemente perché il cavo coassiale ha una potenza nominale superiore: è il limite superiore del connettore a governare, così come il lancio nella scheda o nel modulo con cui si accoppia.

Frequenza operativa massima tipica per le comuni interfacce da 50 ohm; il limite reale dipende dal corpo del connettore, dal cavo e dal lancio specifici.
Interfaccia	Massimo tipico	Accoppiamento cavi comune	Note
BNC	4 GHz	RG58, RG174	Attacco a baionetta, collegamento rapido da laboratorio
TNC	11GHz	RG58, RG316	Variante BNC filettata, migliore sotto vibrazione
Tipo N	11-18GHz	0,400 pollici, 1/2 pollici ondulato	Alimentatori da esterno, di media potenza
SMA	26,5 GHz	.141 in semirigido, RG316	L'interfaccia a microonde più comune
2,4 mm	50GHz	0,086 pollici, 0,141 pollici	Test di precisione, porte per strumenti
1,85 mm	67GHz	0,047–0,086 pollici	Strumenti e moduli ad alta frequenza

Scegli prima l'interfaccia, poi il cavo adatto. Ciascun corpo del connettore è lavorato per una gamma definita di diametri di cavo, quindi un connettore costruito per RG58 non si adatterà a un cavo a bassa perdita da 0,240 pollici anche se entrambi sono da 50 ohm.

Serie di connettori coassiali RF SMA Connettori filettati da 50 Ω che coprono CC–26,5 GHz, con varianti maschio e femmina e tabelle di compatibilità dei cavi per abbinare le interfacce ai gruppi. Visualizza il prodotto →

SMA rimane il cavallo di battaglia del lavoro al banco e nel microonde, motivo per cui appare in così tanti assemblaggi che costruiamo.

Cavo corrispondente al connettore e al lavoro

La maggior parte degli argomenti di selezione scompaiono una volta assegnato un nome all'applicazione. Questi abbinamenti coprono la maggior parte degli ordini:

Da banco e da laboratorio, sotto 1 m: RG316 o RG58 con SMA. Pochi decimi di decibel difficilmente contano se paragonati alla flessibilità e al costo.
Alimentatore esterno, 10–50 m: 0,400 a basse perdite o 1/2 pollici ondulato con tipo N. La resistenza alle intemperie del giunto conta più degli ultimi 0,3 dB.
Cablaggio fase critica: cavo semirigido o flessibile fornito come set adattato in fase con una tolleranza dichiarata in gradi a una frequenza dichiarata.
Siti a basso PIM: gruppi specificati dal valore PIM in un test a due toni, solitamente intorno a -150 dBc, piuttosto che dalla sola perdita di inserzione.
Passaparete, confine sotto vuoto o pressione: connettori ermeticamente sigillati e guarnizioni vetro-metallo in cui il giunto deve mantenere la pressione oltre a trasmettere il segnale.

Se la crimpatura interna non è pratica, i gruppi preterminati arrivano testati ed etichettati; questa panoramica di cosa fanno i gruppi di cavi RF copre gli assegni extra che ne derivano.

Serie di connettori coassiali RF di tipo N Connettori filettati da 50Ω e 75Ω classificati per DC–18 GHz e DC–3 GHz, adatti per corse di alimentazione che devono affrontare condizioni atmosferiche, coppia e accoppiamenti ripetuti. Visualizza il prodotto →

Per le corse di alimentazione, il corpo di tipo N è solitamente la parte decisiva della distinta base, poiché deve resistere alle intemperie, alla coppia e ai ripetuti accoppiamenti.

Cinque dettagli che causano rielaborazioni

Miscelazione dB/100 piedi e dB/100 m sullo stesso foglio di confronto. Converti prima tutto, poi confronta.
Citare una coppia abbinata solo in base alla lunghezza. Anche il fattore di velocità deve corrispondere, altrimenti la coppia viene abbinata solo a una frequenza.
Ordinare un connettore senza controllare il suo gruppo di cavi. La scheda tecnica elenca i tipi di cavi per cui è stato lavorato il corpo.
Ignorando il raggio di curvatura. Un nodo cambia l'impedenza in modo permanente; i cavi flessibili sono comunemente quotati a dieci volte il diametro esterno.
Lasciare non dichiarati la temperatura e l'ingresso. Una guaina in PVC va bene per interni ed è una scelta sbagliata su un albero, mentre FEP o TPU di solito costano poco di più.

Domande frequenti

Quali sono i diversi tipi di cavo coassiale?

I principali tipi di cavi RF sono flessibili di tipo RG, flessibili a bassa perdita, semirigidi, conformabili e ondulati, ciascuno nuovamente suddiviso per impedenza e diametro.

50 ohm sono migliori di 75 ohm?

Nessuno dei due è migliore. 50 ohm si adatta a wireless, radar e apparecchiature di prova; 75 ohm è adatto alla distribuzione video e CATV. La miscelazione dei due provoca riflessioni sull'articolazione.

Qual è la differenza tra RG58 e RG316?

Entrambi sono cavi flessibili da 50 ohm, ma RG316 ha un diametro di circa 2,5 mm con un dielettrico in PTFE, mentre RG58 è di circa 5 mm con PE solido. RG316 si piega di più e perde di più al metro.

Quale tipo di cavo RF ha la perdita più bassa?

La linea dura ondulata di grandi dimensioni è la più bassa, in genere ben al di sotto di 0,15 dB/m a 1 GHz. Tra i cavi piccoli, 0,400 in flessibile a bassa perdita è solitamente la scelta pratica.

Posso utilizzare un connettore SMA sul cavo RG58?

Solo con un corpo del connettore lavorato per quel gruppo di cavi. Lo SMA è prodotto in diverse dimensioni per diversi diametri e quello sbagliato non crimperà correttamente né manterrà l'impedenza.

A cosa serve un cavo assemblato a basso PIM?

I gruppi a basso PIM vengono utilizzati laddove i segnali deboli condividono un sito con trasmettitori potenti, come le installazioni cellulari. Mantengono l'intermodulazione passiva al di sotto di un limite specificato, solitamente intorno a -150 dBc.