pag. 5Cavi coassiali

Domande frequenti sui cavi coassiali per radiofrequenza

Q: Come è fatto un cavo coassiale?

A: Un cavo coassiale è composto da diversi strati concentrici:

Nucleo o conduttore interno: Solitamente in rame o alluminio, rivestiti in argento o stagno, questo conduttore trasporta il segnale elettrico, inoltre si può presentare come conduttore unico o a trecciola, quest’ultima garantisce maggiore flessibilità al costo di una perdita di potenza (attenuazione) maggiore.

Isolante dielettrico: Circonda il conduttore interno, garantendo l’isolamento tra i due conduttori. Il dielettrico può essere realizzato in materiali come il polietilene (PE) o il politetrafluoroetilene (PTFE conosciuto anche come Teflon®) inoltre questi materiali possono ricevere un’iniezione di gas inerti per dimuire la perdita come adesempio il foam-PE o il PTFE a bassa densità (LD-PTFE).

Schermatura metallica o conduttore esterno: Protegge il segnale dalle interferenze elettromagnetiche esterne. Questa schermatura può essere costituita da una “treccia” di fili, detta anche “calza” o “schermo”, o da un foglio metallico avvolto a spirale, esistono cavi coassiali a singola calza, doppia calza o calza più foglio metallico, i cavi doppia calza hanno prestazioni di isolamento migliore.

Rivestimento esterno o guaina: Protegge il cavo dagli elementi ambientali, come l’umidità e l’abrasione, o agenti chimici, anche in questo ambito esistono diversi materiali ognuno con caratteristiche specifiche: FEP (alte temperature), PVC (uso generico ed esterno), PE (uso esterno), PUR (alta flessibilità), LSOH, LS0H o LSZH (bassa emissione di alogeni e fumi adatto per impianti civili e militari per garantire maggiore sicurezza).

Armatura: questa struttura esterna è opzionale e non ha alcuna influenza sulle prestazioni elettriche del cavo ma garantisce robustezza meccanica, grandi cicli di piegatura e resistenza allo schiacciamento. Solitamente è utilizzata per cavi coassiali di test per VNA o applicazioni militari.

Cavi coassiali in PTFE

Cavi coassiali in PE

Cavi coassiali in LD-PTFE

Cavi coassiali FEP

Q: Quanti tipi di cavi coassiali esistono?

A: La prima grande suddivisione dei cavi coassiali RF avviene in rapporto all'impedenza, esistono le seguenti varianti:

Cavo 50 Ohm: Utilizzato per la trasmissione e ricezione di segnali, come radioamatori, telefonia mobile e broadcasting.

Cavo 75 Ohm: Prevalentemente utilizzato per la ricezione, ad esempio per la TV e l’internet via cavo.

Cavo 95 Ohm: Trovano impiego in applicazioni speciali che richiedono una trasmissione a distorsione ridotta e a bassa attenuazione di segnali ad alta frequenza, ecco alcune applicazioni in cui vengono utilizzati: comunicazioni radioamatoriali, applicazioni industriali e scientifiche, sistemi di trasmissione dati, applicazioni specializzate.

Cavo con altre impedenze: quest'ultimo ad esempio può essere a 12.5 Ohm, 17 Ohm, 25 Ohm, 35 Ohm, ecc... viene impiegato prevalentemente per circuiti di adattamento di impedenza e applicazioni speciali, per questa tipologia di cavi coassiali non sono previsti connettori.

Un'ulteriore suddivisione devi cavi coassiali risiede nella loro flessibilità:

Cavi coassiali flessibili: questi cavi coassiali presentano alta flessibilità e consentono usi dinamici che prevedono ripetuti piegamenti.

Cavi coassiali semi-flessibili / deformabili: questi cavi possono essere piegati e formati a mano ma la loro applicazione è prevalentemente statica anche se consentono un ridotto numero di piegamenti ripetuti, sono cavi che generalmente raggiungono frequnze massime maggiori rispetto ai flessibili.

Cavi coassiali semi-rigidi: sono cavi coassiali che richiedono appositi strumenti per la piegatura e sono utilizzati esclusivamente per applicazioni statiche.

Cavi coassiali per VNA e strumentazione: sono cavi speciali che presentano caratteristiche tecniche molto avanzate che li rendono adatti ad ambienti di test, caratterizzazione e R&D in combinazione con strumenti di analisi e verifica.

Cavi coassiali a bassa perdita: sono cavi speciali che si distinguono per una bassa perdita di inserzione e sono utilizzati prevalentemente per collegamenti d'antenna o comunque connessioni RF che richiedono lunghe tratte.

I cavi coassiali RF presentano inoltre tantissime altre caratteristiche come frequenza massima, attenuazione, potenza di trasmessione ecc… che contribuiscono alla selezione di un cavo per la propria applicazione.

Cavi coassiali a 50 Ohm

Cavi coassiali a 75 Ohm

Cavi coassiali flessibili

Cavi coassiali per applicazioni speciali

Cavi coassiali a bassa perdita

Q: Quale tipo di connettore viene utilizzato per i cavi coassiali?

A: I cavi coassiali per poter trasmettere il segnale devono essere adeguatamente connettorizzati, esistono tantissimi tipi di connettori suddivisi in serie come ad esempio SMA, BNC, TNC, N, SMB, SMC ecc… Qeste sono solo alcune delle tsntissime tipologie presenti sul mercato anch’essi presentano una loro impedenza caratteristica (50 Ohm o 75 Ohm) che va abbinata al cavo coassiale compatibile. Un’ulteriore suddivisione dei connettori da cavo risiede nel loro montaggio, le tipologie primcipali sono:

CRIMP: questi connettori sono collegati al cavo (massa) tramite una ferula che viene schiacciata da appositi attrezzi per realizzare la tenuta meccanica, i vantaggi risiedono nella velocità di installazione pertanto indicati per medio grandi produzioni dove il tempo è un fattore rilevante.
CLAMP: questi connettori realizzano la tenuta meccanica tramite un sistema di dadi e contro dadi e rondelle elastiche che bloccano il corpo del connettore in posizione, hanno una tenuta meccanica maggiore e inoltre molte modelli non richiedono la saldatura, ciò li rende adatti ad applicazioni sul campo o piccole serie in quanto la loro installazione risulta sicuramente più laboriosa.
A SALDARE: questi connettori sono pricipalmente utilizzati per cavi deformabili e semi rigidi e richiedono la saldatura sia del pin centrale e sia della massa, in media consentono di raggiungere frequenze massime superiori.

Connettori coassiali a crimpare

Connettori coassiali clamp o serracavo

Connettori coassiali a saldare

Connettori coassiali SMA

Q: Dove vengono utilizzati i cavi coassiali?

A: I cavi coassiali sono una tipologia di cavi sviluppati per trasportare segnali in radiofrequenza. Sono comunemente usati per collegare le antenne ai vari dispositivi radiotrasmittenti, per distribuire via cavo i segnali radiotelevisivi digitali e analogici, e per le connessioni di computer in rete. Inoltre, i cavi coassiali sono fondamentali nella realizzazione di reti televisive via cavo, sistemi di antenne, connessioni Internet a banda larga, e sistemi di videosorveglianza. La loro capacità di trasmettere segnali ad alta frequenza con perdite minime li rende ideali per queste applicazioni. Quindi, quando pensiamo al collegamento del segnale televisivo o alla connessione di un’antenna, stiamo probabilmente utilizzando un cavo coassiale!

Q: Qual è il miglior cavo coassiale?

A: Purtroppo a questa domanda non è possibile dare una risposta univoca poiché dipende molto dall'applicazione, pertanto nell'approcciarsi alla scelta del cavo RF si deve aver ben presente la sua funzione nel progetto e le caratteristiche elettriche e meccaniche che dovrà avere.

Q: Quale cavo coassiale scegliere?

A: Anche in questo caso è difficile rispondere poiché la gamma di applicazione del cavo RF è molto estesa, possiamo consigliare alcuni modelli adatti per tipologie di applicazioni più frequenti:

Cavi coassiali per uso generale

Cavi coassiali a bassa perdita

Cavi coassiali per alta frequenza

Cavi coassiali per alta potenza

Cavi coassiali ad alta schermatura

Q: A cosa serve un cavo coassiale?

A: Un cavo coassiale serve sostanzialmente a trasferire un segnale RF, questo segnale sarà attenuato (perdita di potenza) a seconda della lunghezza del cavo RF, della composizione fisica del cavo e della frequenza a cui lavoriamo.

Q: Cosa collega il cavo coassiale?

A: I cavi coassiali collegano solitamente lo stadio amplificatore all'antenna, oppure diverse antenne tra loro (cavi in fase) oppure diversi apparati RF o strumenti di test e misura al DUT (device under test)

Q: Quanto costa un cavo coassiale?

A: I cavi coassiali RF hanno prezzi (solitamente al m) molto differenti tra loro, da poche decine di centesimi a alcune centinaia di euro, questa forbice così larga è influenzata da diversi fattori quali: i materiali di cui sono composti e la quantità, le prestazioni in frequenza, ecc... e non ultimo il Brand che li produce. i cavi in PTFE costeranno tendenzialmente di più di quelli in polietilene a parità di diametro, i cavi che raggiungono alte frequenze (fino a 110 GHz) e quelli idonei a strumentazione come VNA saranno in assoluto i più costosi.