2013年9月4日 星期三

Coax cable 的歷史 (搬家文 from yahoo blog , Day1 , Day1)

(以下文章摘自 The Hamilton Amateur,2007 三月刊)
這篇資訊原貼載於 "Towertalk" 網路郵件,作者 Steve Lampen,是 Belden wire & Cable Co. 的一位資深專家。 (編按︰又是Belden!)

Coaxial Cable 的時間表
1884 - 由德國 Ernst Werner von Siemens 取得 coaxial cable 的專利權,不過並沒有很知名的應用產生。
1929 - 第一條現代的 coaxial cable 由 AT&T 貝爾電話實驗室的 Lioyd Espenschild 及 Herman Affel 取得專利。
1934 - 第一次將柏林奧運電視畫面透過  coaxial cable 傳輸至萊比錫。
1941 - 第一次商業應用由 AT&T 在明尼蘇打州的 Minneapolis 和威斯康辛的 Stevens Points 之間做兩地傳輸。

"RG" 是什麼意思?又是從哪裡來的?RG 代表 "radio guide",原本是 1930 年代 coax cable 的軍需規格。"RG#/U" 又是何意?"U" 表示多用途的意思。

那這一大堆數字是什麼意思呢?RG-6,RG-8,RG-58,RG-59,RG-62,RG-122,RG-213,RG-405 等等?其實這些數字只是一本書的頁數而已。(編按︰昏倒!) RG-1 是第一頁 (顯然不是很成功的 cable 設計)。RG-6,第六頁,就大大地成功了。大部分的 CATV / broadband cable 到今天還是使用 RG-6。

既然每一個RG 數字只是一本書的頁數,它真的不代表什麼。這就是為什麼你可以有RG-59,一個 75 ohm 的設計,而就在前面 RG-58,一個 53.5 ohm 的設計。當軍方挑選它所要的,並付出所有製作這條 cable 的成本時,在商業世界 (你的世界) 不盡然會有這樣的選擇。

RG 數字代表什麼意思?上面是一個快速導覽,這些敘述只是“一般”敘述。如果努力看,也許在每一項目中都可以找到例外。記住“RG/Type” 也可以指任何事情,別以為所有的 RG-58s (或任何數字) 都是一樣的。

有一些標準,定義 coax type 的方式是︰中心導體是實心還是線蕊?如果是實心,它是純銅 ( BC bare copper )、鍍銅 ( TC tinned copper )、鍍銀銅 ( SPC  silver-plated copper )、銅包鋼 ( CCS copper-clad steel )、還是鍍銀銅包鋼 ( SCCCS/SPCCS silver-coated/plated copper-clad/covered steel )?如果是線蕊,那它是由幾股、多粗、什麼材質構成的?

隔離網呢?是單一編織、雙層編織、還是編織加金屬箔片?隔離網的材質和覆蓋範圍?幾種導體、多大尺寸構成?

RG-58/A,RG-58/B,RG-58/C,有些可能跟原本已經有很大差異了。有的可能以線蕊導體代替實心,或者有的採用特殊的被覆,避免被覆的化學物質污染了絕緣介質,稱之為無污染被覆。

二次戰後不久,軍方覺得 RG 系統越來越不敷使用,決定完全屏棄不用,改以現在的系統取代。現在的軍規系統,coax 以C17 開頭隨後編碼。每一次有規格改變,就換一個新的字母加上去,現在 (編按︰2007 三月) 是 C17G。這個規格取代了過去所有寫過的,不是只有C17A 到 C17F ,而是所有的RG數字也都包括在內對發明RG系統的人來說,RG 本來就沒有什麼特殊意涵的。

當然,有數百萬的人,就像你我一樣,認為 RG 數字代表好的意思。一大群技術工程師,帶著大規模的 RG 知識,在二次戰後進入傳播領域,所以 RG cable 持續發展是很邏輯的。就像古老的宗教一樣,在大主教 (軍方) 繼續前進時,仍然被持續信仰著。

有一個困難的部份。一個常被問起的問題伴隨而來,為什麼是 50 ohm、75 ohm ,這是為哪樁?這些阻抗可不是偶然選到的,而是 1920 年代所熟知的,不同阻抗在特定用途上,會比其他阻抗有更好的工作成果。例如,經過實驗證明,最佳額定功率發生在大約 30 ohm 的阻抗。換句話說,一條 30 ohm 特性阻抗的 cable,能最有效地處理高功率傳輸。

因為 coax 的阻抗是中心導體的尺寸與導體到隔離網距離(以及兩者之間品質,或稱絕緣質的“介電常數”)的比值,你可能想知道為什麼我們沒有 30 ohm 的 coax cable。

確實,有一些客戶願意有多少買多少,只要 30 ohm cable 能做的出來。問題是 30 ohm 代表製作很困難,難到大部分所做出來的,很可能都要被丟棄掉,只剩下很少比例是可以用的。那些寧可為 30 ohm 而死的,是真正“高功率”運用需求的人。像是核子物理學家(如某些原子撞擊研究),或者醫療掃描,如 X-ray、CAT scanner、NMRI 設備等,他們都是高功率應用需要,對 30 ohm cable 會感到興趣的客戶,因為它能極少損失高效率地傳輸信號。事實上有一個有趣的案例發生在戰後的某個時候,一間核子實驗室因為撞擊研究需要大量的 30 ohm cable。他們被告知 30 ohm 是有可能做得出來,不過製作過程中 90% 也許會變成次級品被丟棄。實驗室說沒關係,願意付出所有費用包括10% 和 90% 的。我想當你是這麼有力量的人士,90% 的報廢率就不算什麼了,需要就必須要得到。

需要低信號衰減的人發現 77 ohm 是最理想的阻抗值。但對導線尺寸來說,這是一個畸零數字,如果稍微“捏造”一下,變成 75 ohm,那標準的導線尺寸大小規格就可以用了。這是為什麼低功率、低電壓信號傳輸線 (baseband video,CATV/broadband,天線導入線) 都是 75 ohm 的原因了。然而有些客戶需要能傳遞高壓的 cable,60 ohm 是理想的阻抗值。這是一個卓越的“可製作”的 cable,只是從來沒有付諸實現,因為很快就發現那些需要高壓傳輸的客戶,通常也是高功率需求的人。因此,需在電壓與電流之間尋得妥協,而這個妥協值就是 50 ohm 了。

所以現在你可以約略知道,我們所熟悉又常用的 coax cable 是怎麼來的了。

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