KOAKSIAALIKAAPELIT

- JA MUUT SIIRTOLINJAT



14.11.2012

Antennikaapeleista puheenollen tulee tietysti erottaa itse antennilangat ja syöttöjohdot.
DX-kuuntelijoiden antennien syöttöjohtoina ovat nykyisin koaksiaalikaapelit varsin yleisiä vaikkakin runsaasti on käytössä esimerkiksi L-antennin syöttöjohtona sama lanka kuin mistä itse antenni muodostuu.
DX-kuuntelijoilla ovat harvinaisempia symmetriset avosyöttöjohtolinjat.

Tässä yhteydessä on korostettava, että käytännön merkitystä esim. kaapelin paksuudella ja impedanssilla ei ole kun puhutaan DX-kuuntelijan keskiaaltoalueen antennien syöttöjohdosta.
Tässä tapauksessa tärkein asia on kaapelilla saatava paikallisten sähköisten häiriöiden vaimennus, joka toteutuu suojavaippaisen kaapelirakenteen ansiosta.
On kohtuullisen vaikea havaita mitään eroa sillä syöttääkö tällöin lanka-antennia 50 vai 75 ohmin koaksiaalilla ja vasta todella pitkissä syöttöjohdoissa on merkitystä kaapelin vaimennuksella.

Täysin toinen asia on taas sitten kun puhutaan korkeammista taajuuksista ja varsinkin radioamatöörikäytöstä.
Tällöin on aivan turhaa hukata vastaanotettavaa signaalia tai lähetintehoa huonoihin ja väärän impedanssin omaaviin kaapeleihin.

YLEISTÄ TIETOA KOAKSIAALIKAAPELEISTA

Antennin syöttojohtona useimmiten käytettyjä koaksiaalikaapeleita on saatavana hyvin suuri valikoima erilaisia halkaisijoita, laatuja ja rakenteita vaikkakin useimpien impedanssi on 50 tai 75 ohmia.
Muitakin impedansseja kuten 60 (vanha tv-koaksiaalityyppi), 93 ja 150 ohmia löytyy.
Matalilla taajuuksilla kuten keskiaalloilla kaapelin vaimennus on miltei kaikilla tyypeillä suhteellisen pieni.
Taajuuden kasvaessa kaapelin tyyppi ja laatu tulevat sitä merkityksellisimmiksi mitä korkeammista taajuuksista on kysymys.

Monessakin yhteydessä puutun kaapelien suojausvaimennuksen eroihin eri kaapelityyppien välillä.
Tämän asian todellisesta vaikutuksesta esimerkiksi beverageantennien yhteydessä ei liene kovin paljon tietoa.
Kuitenkin usein pääsyy koaksiaalikaapelin käyttöön monilla DX-kuuntelijoilla on sen selvästi häiriöitä vaimentava ominaisuus verrattuna toiseen ääritapaukseen jossa antenni lähtee suoraan kuuntelupisteestä.
Laitteiden välisissä johdotuksissa hyvästä suojausvaimennuksesta on joka tapauksessa hyötyä sekä tilanteissa jossa osassa systeemiä kulkee mikrovolttitasoista "hyötysignaalia" - että varsinkin jos ympäristössä on erilaisia ulkoisia sähkölaite yms. häiriöitä.

Seuraavassa eri tekijöistä mitkä vaikuttavat kaapelin ominaisuuksiin.
Kaapelin vaimennuksen suhteen on sisäjohtimen johtavuus merkittävimpiä tekijöitä.
Kuparin hehkutus parantaa johtavuutta.
Koska suuret taajuudet kulkevat johtimen pinnassa parantaa mahdollinen hopeointi, pinnan sileys ja puhtaus johtimen ominaisuuksia.
Monisäikeinen keskijohdin suurentaa jonkin verran kaapelin vaimennusta, mutta taas lisää sen taivutettavuutta.



Koska RF kulkee kaapelin pinnassa voidaan keskijohdin tehdä putkeksi kuten ylläolevassa tyypillisessä 7/8 tuuman korrugoidussa kaapelissa.
Keskijohtimen ja ulkovaipan välieristeen materiaalin sähköiset ominaisuudet vaikuttavat mm. sisäjohtimen ja ulkovaipan suhteeseen haluttaessa määrätty impedanssi kuin myös siihen, kuinka suureksi kaapelin halkaisija muodostuu haluttaessa määrätty vaimennus.

Yleisin eristeaine on polyeteeni joka voi olla kiinteänä tai vaahtomaisena.
Eristeenä voi olla myös ilma, jolloin keskijohdin tuetaan määrävälein eristeaineisilla kiekoilla.
Kaapelin ulkovaipan muodostaa useimmiten ohuista kuparijohtimista kudottu palmikko.
Parempaan suojausvaimennukseen päästään kaksinkertaisella palmikolla tai rakenteella jossa on toinen suojavaippa rakennettu alumiini- tai kuparifoliosta.
Korrugoidulla suojavaipan rakenteelta putkimaisesta metallivaipasta saadaan helpommin taivutettava. Tämän sivun alussa oleva kuva esittää korrugoidulla vaipalla varustettua vaahtoeristeistä kaapelia.
Kuparipalmikko voi lisäksi olla tinattu tai hopeoitu.
Suojausvaimennuksen kannalta parhaita ratkaisuja ovat täysin umpinainen putkirakenne tai aiemmin mainittu folio/palmikkoyhdistelmä.
Kaapelin ulkovaipan materiaalina muovi, joka on väriltään musta kestää auringonvalon vaikutukset huomattavasti muita paremmin.
Tämä huomattiin hyvin aikoinaan yleisissä "lapamato" antennikaapeleissa, joissa kirkas muovimateriaali mureni varsin lyhyessä ajassa käyttökelvottomaksi.
Lisäaineena muovissa käytetään sen UV-ominaisuuksien parantamiseksi nokea.
Kaapelin ominaisimpedanssi on vakio ja riippuu johtimien etäisyydestä sekä kaapelin välieristeaineesta. Impedanssi on resistiivinen suurilla taajuuksilla.
Käytännön tilanteessa kaapelin impedanssin suhteen on huomattava sen olevan yleensä nimellisarvossaan yli 5 MHz taajuuksilla.
Mentäessä tästä alaspäin impedanssi suurenee.
Kaapelin vaimennuksen suhteen on yleisesti paksumpi kaapeli parempi kuin ohut mikäli eristeaine on sama.
Kaapelin signaalinsiirto-ominaisuuksiin kuuluu vielä heijastusvaimennus johon vaikuttaa mm.valmistuksessa syntyneet mittavirheet, kaapelin litistymiset ja muut muodonmuutokset.

KOAKSIAALIKAAPELITYYPIN VALINTA

Seuraavana pari kuvaa tyypillisistä 50 ja 75 ohmin kaapeleista. Nykyisin suuressa osassa kaapeleita on kaksinkertainen suojavaippa toteutettuna metallifoliolla ja halvemmissa kaapeleissa hyvin harvalla lankapunoksella. Perinteisesti kaksikertainen suojaus oli toteutettu tiheällä kaksikertaisella palmikolla joka esim. RG214-tyypissä on lisäksi hopeoitu. Ensimmäisenä 50 ohmisia.



Sitten 75 ohmin kaapeleita. Näissä tyypilliset halvat kaapelit ovat aika surkeita kuten kulutuselektroniikassa muutenkin on tapana.



Perinteisen yksinkertaisen tiheän palmikon sijaan kuvassa olevassa RG59-kaapelissakin on harva langoitus ja folio. Samaa esiintyy myös RG58-nimikkeellä myytävissä kaapeleissa. Suojaus voi olla täten tiiviimpikin, mutta liittimien asennus on tehtävä myös hyvin varovaisesti jotta suojaus ei vioitu. Lisäksi on huomattava, että kunnollinen liitos puristettavalla liitinholkilla vaippaan ei onnistu jos ulkovaipassa on vain vähän lankoja. Siitä ei tule missään tapauksessa riittävän vetoluja verrattuna tiheään yksin- tai kaksinkertaiseen punottuun vaippaan.

Otetaan vielä vertailu edelliseen pohjautuen. Seuraavassa kuvassa ylimmäisenä on "perinteinen" RG59 ja alimmaisena muuten ihan hyvälaatuinen tyypillinen ulkokäyttöönkin soveltuva satelliittiantennikaapeli. Aika harva on alimmaisen kaapelin langoitus tässäkin ja folio on erittäin ohutta.



Koaksiaalikaapeleilla on monia eri käyttöpaikkoja kuten antennien syöttöjohdot ulkotiloissa, sisätilojen kaapeloinnit (esim. antenni- ja tietokoneverkot) laitteiden väliset ja niiden sisäiset kaapeloinnit.
Viimeksimainutussa tarkoituksessa ovat ohuet tefloneristeiset suosittuja radiolaitteissa ja ovatkin erityisen käteviä käyttää myös paikoissa, joissa kaapelin vaippaa joudutaan juottamaan.



Eristeaineen korkeasta lämmönkestosta johtuen kun voidaan juottaminen tehdä varsin huolettomasti verrattuna muihin kaapelityyppeihin.
Edellisessä kuvassa tefloneristeinen RG142B/U kaapeli on mitoiltaan RG58:n luokkaa ja RG393 mitat vastaavasti RG214:n.

Hyvin usein harrastelija "sattuu saamaan" jostain isommankin kerän jotain kaapelityyppiä edullisesti.
Mikäli kaapeli on laadukasta ja on ollut oikein säilytettynä voi hankintaansa olla tyytyväinen.

Pitkiä aikoja ulkotiloissa olleet päistään suojaamattomat kaapelit saattavat kuitenkin olla suurelta osaltaan kosteutta imeneinä käyttökelvottomia.
Joten tähän asiaan kannattaa kiinnittää erityisesti huomiota.

Ulkokäyttöön tulevina kaapeleina tulisi käyttää myös ulkokäyttöön tarkoitettuja kaapelityyppejä.
Toki sisäkaapelitkin joitain vuosia kestävät.

Kaapeilla voi olla hyvinkin suuria laatueroja. Impedanssi voi poiketa aika radikaalisti ilmoitetusta kuten esim. tästä Clifton Laboratories'in jutusta voi lukea.

Kannattaa myös kiinnittää huomiota siihen, että kaapelin "kupariosat" ovat ainakin tinattuja sillä paljas kupari pyrkii ennemmin tai myöhemmin hapettumaan vaikka kaapeli ei varsinaisesti olisikaan joutunut "veden valtaan". Teollisuusilmasto lisää erityisesti tätä ilmiötä.

RG58 nimityksestä on muodostunut jonkinlainen yleiskäsite ja se ei tunnu tänä päivänä olevan standardinsa mukainen muuta kuin ehkä mitoituksessa. RXTX-TUOTE:kin myy jotain kumman RG58 Foamia jossa lisäksi on alumiinikalvo. Voisivat keksiä jonkun oman nimen kaapelille sekaannusten välttämiseksi.

Jos 75 ohmin kaapelit sopivat impedanssiltaan käyttötarkoitukseen, niin kotimaiset TV-järjestelmiin tarkoitetut kaapelit ovat niin suojaukseltaan kuin vaimennukseltaakin sopivia alle 30 MHz:n järjestelmiin vaativassakin käytössä. Sisäkäyttöön voidaan valita tyyppi TELLU 17 ja ulkokäyttöön korrugoidulla vaipalla varustettu TELLU 7.

Vaimennukseltaan "aktiivi" DX-kuuntelijoiden yleisimmin käyttämillä eli alle 10 MHz taajuuksilla näiden ominaisuudet ovat vähintäänkin riittävät eli TELLU 17 kaapelin vaimennus on n.2,5dB 10 MHz:llä ja TELLU 7:n n.1,2 dB samalla taajuudella per 100m - ollen tietysti alemmilla taajuuksilla vielä pienempiä.
Tosi kovaan tarpeeseen löytyy toki näistä kotimaisista kaapeli-TV-verkon koaksiaaleista vieläkin vähemmän vaimentavia tyyppejä - hinnat ja mitat ovat kyllä sitten myös suuremmat.

Mikäli kaapeli asennetaan maahan niin tulisi käyttää maakaapeleiksi tarkoitettuja tyyppeja tai suojata kaapeli erittäin hyvin. Kunnollisia maakaapeleita edustavat armeeratut kaapelit. Näissä on tavalliseen kaapeliin verrattuna ulkovaipan päällä teräsnauha ja vielä sen päällä sitkeä PE-vaippakerros. Esimerkkinä seuraavan kuvan TELLU 7 ARM. Löysin takavuosina uutta TELLU 7 ARM:ää romikselta kilometrin verran pakattuna kahteen kieppiin.



Muunmuassa Paratronic Oy:n markkinoima Aircom-kaapeli on puolestaan samaisella 10 MHz:llä vaimennukseltaan 0,9dB/100m ja taajuudella 145 MHz 3,3 dB/100m.
Nämä arvot ovat yli tuplasti paremmat kuin tyypillisillä RG-213 tai AJS 50-7-kaapeleilla.
Myös Elstar markkinoi korkealuokkaisia JSC ja Andrews - merkkisiä koaksiaalikaapeleita.
Tietysti laadukkaita RG 58 tai RG 59 kaapeleita ja muita vastaavia voidaan myöskin käyttää.
Radioamatööritarvikkeita myyvillä liikkeillä on valikoimissaan monia hyvälaatuisia kaapeleita, joista löytyy varmasti hyviä tyyppejä korkeammillekin taajuuksille.

Suurta suojausvaimennusta tarvittaessa ei kuitenkaan yksinkertaisella vaippapalmikolla - joka halpakaapeleissa on lisäksi harvaan kudottu - päästä kovin hyviin arvoihin.
Ammatillisessa käytössä on vakiokäytäntö mm. antennien liitospätkissä käyttää kaksinkertaisella suojavaipalla varustettua (esim. RG-214) kaapelia itse pitempien syöttöjohtojen ollessa korrugoitua (esim.7/8") kaapelia.
Kaksinkertaisen suojavaipan merkitys on kouriintuntuvasti havaittu myös tarpeelliseksi ripiitteriantennien kaapeloinnissa radioamatöörikäytössä.

Suojausvaimennuksesta voi saada vaikutelmia erilaisten kaapelien välillä tästä kuvasta - joka on tosin turhan iso ja latautuminen voi kestää vähän pitempään.
Suhteellisen hyvälaatuisia voivat olla vastaanotinkäytössä varsinkin suojausvaimennukseltaan tietokoneverkkoihin tarkoitetut koaksiaalit - jotka yleensä eivät ole kuitenkaan tarkoitettuja ulkokäyttöön.

Erilaisia vertailuja eri kaapelityyppien välillä voi tehdä seuraavista netistä löytyvistä taulukoista.
Tästä löytyy eräs saksalainen (DK3XT) taulukko ja KC6UUT:n taulukko sekä N3SME:n taulukko.
Huomaa erot taulukoissa sen suhteen, että toisissa puhutaan pituuksissa sadasta jalasta ja toisissa annetaan mitat meikäläisittäin ymmärrettävämmässä muodossa eli metreissä!

75 ohmin kaapeli-TV-verkon "hardline" kaapelien käyttöä VHF-sovellutuksissa voi tutkia tältä sivulta

Seuraavassa kuvassa pari paksumpaa kurkkutorvea. Luulin romikselta talteen ottaessani kerran muutaman kerän paksumpaa kaapelia niiden kaikkien olevan 7/8" 50 ohmista, mutta joukossa olikin yksi n. 100m kerä 75 ohmista Tellu Supertrunkia - kuvassa alimmaisena. Siinä keskijohdin on umpilankaa kuten RF 1/2" kaapelissakin kun taas RF 7/8:ssa se on putkea



Vanhoista kotimaisista antenni- ja koaksiaalikaapeleista löytyy tietoa seuraavasta kuvasta:



Koaksiaali voi olla aika massiivistakin jos se on esimerkiksi suuritehoisen yleiradiolähettimen antennin syötössä. Seuraavassa kuvassa pari poikkileikattua kaapelia Lahden entisen yleisradioaseman pihalta.



Pari kuvaa edellistä ohuemmista - mutta "kunnollisen paksuista" vanhemmista koaksiaaleista joissa on ollut "kaasu sisällä"





KIERRETYT PARIKAAPELIT

Esimerkiksi puhelintekniikan puolella on aiemmin ollut yleistä käyttää matalammilla siirtotaajuuksilla 130 - 600 ohmin impedansseilla suojattuja kierrettyjä parikaapeleita.

Seuraavassa kuvassa pari kieppiä tämmöisiä kaapeleita joista toisessa on tyypillinen kiinteä 3 banaanikosketinta sisältävä liitin ja toisessa irtobanaanit.
Keltainen kaapelit on NEK:in 130 ohmin nimellisimpedanssista AJSI-parikaapelia. Taajuusalueet joilla näitä on käytetty ovat radiotekniikassa VLF - MF - alueilla.



Seuraavassa näiden rakenne lähikuvassa. Kummassakin on kaksinkertainen suojavaippa joka paksummassa koostuu kahdesta palmikkokerroksesta ja ohuemmassa keltaisessa kierretystä metallinauhasta + kierretystä lankakerroksesta



Twinax tietokoneverkoissa joita on käytetty mm. IBM minitietokoneiden systeemeissä on ollut esim seuraavan kuvan Belden 9207 - tyyppistä kaapelia jonka ulkohalkaisija on n. 8.5 mm ja nimellinen impedanssi 100 ohmia. Huomio kiinnittyy siihen, että toinen kaapeliparin johtimista on tinattu ja toinen ei eli kuparinvärinen. Tarkoitus on todennäköisesti ainoastaan johtimen tunnistamisessa - ei sähköisessä mielessä...



TAVALLISET PARIKAAPELIT

Entisaikoina radio- ja TV-antennien syöttöjohtoina käytettiin yleisesti "lapamatoa" eli "Twinleadia". Kaapeli on parijohto jota tehtiin yleensä 240 tai 300 ohmin impedansseille. Musta kesti ulkokäytössä, mutta läpikuultavalla eristeellä varustetun kaapelin eriste mureni muutamassa vuodessa UV:n vaikutuksesta.



Yleisesti antennilankana on käytetty Killua eli puhelinparikaapelia joka on tehty ilmajohtokäyttöön. Kuvassa tyyppi MU 2X1.0, jossa on 1mm kuparipäällysteiset teräsjohtimet.



KOAKSIAALIKAAPELIEN ASENNUS JA KÄSITTELY

Koaksiaalikaapelin käsittelyssä ja asennuksessa on syytä olla tarkkana.
On varottava taivuttamasta kaapelia liian jyrkille mutkille.
Karkeasti ottaen minimi taivutussäde on vähintään 10 kertaa kaapelin halkaisija.
Kuten edellä on ilmennyt aiheuttaa taivutuksen tai muun mekaanisen syyn aiheuttama kaapelin litistyminen kaapeliin muodonmuutoksen mikä ilmenee heijastusvaimennuksen lisääntymisenä.

Samoin on syytä varoa erilaisten vedonpoistosysteemien aiheuttamia muodonmuutoksia - tasaisesti joka puolelta puristava vedonpoisto on paras.
Liiallista kiristystä semmoisessakin on kuitenkin syytä varoa.

Normaalit koaksiaalikaapelit eivät ole tarkoitetut ilmakaapeleiksi.
Vaikkakin ne yleensä kestävät kohtalaisen pitkinäkin "roikuttamista" olisi pitkillä jänneväleillä käytettävä joko erillistä kannatinlankaa johon kaapeli on kiinnitetty tai mieluimmin tarkoitukseen tehtyä kannatinvaijerin sisältävää kaapelia.

On huomattava erityisesti ettei jätä pitkää kaapelia pelkän liittimen vedonpoiston varaan, koska se enemmin tai myöhemmin repii liitoksen auki tuulen ja kaapeliin syntyvän jää - ja lumikuorman johdosta.

Sisätiloihin tulevaan kaapeliin on muistettava jättää vesilenkki ja porata läpivientireikä ulospäin alaviistoon, jottei vesi tule kaapelia pitkin sisään huoneeseen.
Asiallista on läpiviennissä käyttää läpivientiputkea - kuten sähköjohdoillakin - ja tiivistää putki esim. silikonimassalla.

Erityistä huolellisuutta on noudatettava myös siinä, että asennus tehdään siten ettei vesi pääse kaapelin sisään.
Koaksiaalin vaippapalmikko imee vettä kuten tinaimusukka tinaa ja sisään imeytynyt vesi tekee kaapelista ominaisuuksiltaan käyttökelvottoman.
Ulkokäytössä ainoa riittävän luotettava tapa suojata liitokset on joidenkin lähteiden mukaan liimallisen kutistesukan käyttö (Tiedonsiirtokaapelit, Suomen sähköurakoitsijaliitto ry., s.99) - vulkanoituvaa teippiä ei pidetä ainakaan tämän teoksen mukaan riittävänä muualla kuin kosteissa sisätiloissa.
Syynä tähän voi olla mm. tarttuvuus erilaisin kaapelimuovipintoihin joiden koostumus ja liukkaus voi olla hyvinkin erilainen.
Tästä syystä on suositeltavaa karhentaa kaapelivaipan pinta hienolla hiomapaperilla kuten vahvavirtamaakaapelien valujatkoksissakin tehdään ennen teippauksen suorittamista tai kutistesukan asennusta.
Korkealaatuisen kutistusssukan tietoja voi katsella vaikkapa tältä Raychemin sivulta
Kun olen purkanut ammatillisessa käytössä olleita vulkanoidulla teipillä suojattuja antennikaapelien liitoksia, niin olen havainnut, että teippi lähtee helposti irti liukkaan oloisesta kaapelin muovikuoresta, mutta on sangen tiukassa liittimien metallipinnoissa.
Otin auki useita 7/8" kaapeliin ammattilaisen tekemiä vulkanoituja teippauksia liittimien päältä liittimien ollessa messinkipintaisia. Liittimien pinta oli selkeästi tummunut eli ilmatiivis ei ainakaan teippaus tässä tapauksessa ollut.
GSM yms. systeemeissä on käytetty vulkanoituvaa teippiä, liittimen kuoren sivussa olevasta reijästä puristettavaa tiivistemassaa ja päällikerroksena sähköteippiä.
Näissäkin liitoksissa on sillointällöin vesivahinkoja todennäköisimmin kahdesta syystä:

- tiivistystä ei ole tehty huolellisesti
- liitoskohta on jätetty kiinnittämättä siten, että tuuli yms. on päässyt heiluttamaan kaapelia, jolloin sinänsä joustava vulkanoitu teippikin ajanoloon päästää jostain raostaan kosteuden eteenpäin.

Kaapeli onkin paikoissa missä se voi liikkua kiinnitettävä läheltä liitoskohtaa niin, ettei itse liitoksen tiivistys ja suojaus joudu rasitukselle alttiiksi.
Tämä koskee niin teippi, kutistussukka kuin valumuovisuojauksiakin.



Joskus käy tuuria. 500m kela RG223:a löytyi romikselta. Hinta 60€ - lienee vaikeaa saada edullisemmin.

Antennikaapeleita ja liittimiä saa useimmista radioamatööritarvikkeita myyvistä liikkeistä.
Yhteisantenni - ja kaapeli-TV-järjestelmien kaapeleita puolestaan sähkö- ja antenniasennusliikkeistä. Jos lähietäisyydellä on yrityksiä joiden toimialaan kuuluu erilaisten konkurssivarastojen myynti saattaa joskus tällaisesta paikasta löytää hyvääkin kaapelia halvalla.

TAKAISIN TEKNIIKKAHAKEMISTOON !