Revision 253404 of "Transwiki:Coaxkabel" on nlwikibooks

[[Bestand:Coaxial cable cutaway new.svg|thumb|right|1. Binnengeleider, 2. isolatiemateriaal, 3. buitengeleider, 4. mantel.]]
Een '''coaxiale kabel''' (kortweg '''coaxkabel''') is een kabel voor het geleiden van [[Hoogfrequent|hoogfrequente]] signalen (bijvoorbeeld een [[televisieprogramma|televisiesignaal]] of een signaal in een [[computernetwerk]]), met een binnengeleider in het midden van de kabel en een cilindervormige buitengeleider daaromheen. Beide zijn gecentreerd rond het midden van de kabel, vandaar de naam: de symmetrieassen vallen samen - de kabel is 'co-axiaal'.

De 'kern' (binnenste koperen geleider) en de 'mantel' (omhullende buitenste geleider) zijn de twee [[elektrische stroom|stroomvoerende]] verbindingen. Doordat de assen van beide geleiders samenvallen, heffen de elektrische en magnetische velden van binnen- en buitengeleider elkaar buiten de kabel vrijwel op, waardoor weinig tot geen stoorsignalen naar binnen of naar buiten kunnen lekken.

== Opbouw van een coaxkabel ==
[[Bestand:RG-59.jpg|thumb|right|180px|[[RG-59]] flexibele coaxkabel<br />A: plastic omhulsel<br />B: koperen mantel<br />C: binnenste isolator<br />D:koperen kern]]
''Radio-grade flexibele'' coaxkabel.
# In het midden van de kabel bevindt zich de [[binnengeleider]] of ''kern'' waardoor het signaal overgedragen wordt. Deze is gemaakt van massief of geslagen [[koper (element)|koper]]. Soms wordt de kern verzilverd, voor een verbeterde geleiding.
# Om de kern bevindt zich het elektrisch isolerende [[diëlektricum]]. Soms is dat [[lucht]], en in dat geval moeten er afstandhouders in de kabel worden aangebracht.
# Om het diëlektricum bevindt zich de [[buitengeleider]]. Deze is meestal van koper en kan massief of gevlochten zijn. De betere kabels hebben metaalfolie om de gevlochten buitengeleider .
# Rondom de buitengeleider bevindt zich een kunststofmantel om de kabel tegen weersinvloeden te isoleren en beschermen.

== Kenmerken van de coaxkabel ==
Coaxkabels hebben een aantal kenmerken die in hun specificaties zijn terug te vinden. Hieronder volgen een aantal belangrijke.

=== Karakteristieke impedantie ===
Een coaxkabel heeft een bepaalde zogenoemde ''karakteristieke [[impedantie]]''. Dat is de [[elektrische spanning]] gedeeld door de [[elektrische stroom]] in een [[oneindig]] lange [[Elektriciteitsleiding|kabel]]. De [[karakteristieke impedantie]] Z<sub>k</sub> is ongeveer gelijk aan de vierkantswortel uit de [[reactantie|inductantie]] over de [[reactantie|capacitantie]] per lengte-eenheid.
: <math>Z_\mathrm{k} = \sqrt{ \frac{L}{C} }</math>

De meeste kabels die in de handel zijn hebben een karakteristieke impedantie van:
* 50 [[Ohm (eenheid)|ohm]] (voor [[radio]], [[televisie]] en [[video]]apparatuur)
* 75 ohm (voor netwerken en radiocommunicatieapparatuur)

Opdat er geen reflectie van het signaal optreedt op de plek waar de kabel aan het apparaat aangesloten wordt, moet dat apparaat een ingangsimpedantie hebben die gelijk is aan de karakteristieke impedantie. Dikwijls is die ingang hoogohmig en wordt er een afzonderlijke weerstand van 50 of 75 ohm, een zogenoemde '''[[Afsluitweerstand|terminator]]''', op het einde van de kabel geplaatst. Een hoogohmige ingang laat toe meerdere apparaten op dezelfde kabel aan te sluiten, bijvoorbeeld bij de vroegere 'thin ethernet' netwerken of bij SCSI-randapparaten.

==== Reflecties ====
Als de kabel niet aan beide einden met een afsluitweerstand wordt afgesloten zal een impulsvormig signaal aan het eind van deze kabel teruggekaatst worden en het originele signaal vervormen. Bij een open (oneindige weerstand) of kortgesloten (weerstand nul) uiteinde zal in theorie zelfs de gehele energie van het signaal gereflecteerd worden. Zie verder hiervoor het artikel [[Transmissielijn]].

=== Verliezen ===
De twee verlieseffecten in de coaxkabel zijn:
# skineffect
# diëlektrische verliezen.

Het [[skineffect]] is het verschijnsel dat de indringingsdiepte van de elektromagnetische golf afhankelijk is van de frequentie, bij een geleider met soortelijke weerstand ongelijk aan nul. Hierdoor lopen zeer hoogfrequente golven alleen in de huid van de geleider terwijl golven onder de skin-afsnijfrequentie de hele doorsnede gebruiken. De indringingsdiepte <math>\delta_s</math> kan als volgt uitgerekend worden:

:<math>\delta_\mathrm{s}=\sqrt{\frac{1}{\pi f\mu\sigma}}</math>,

en de skin-afsnijfrequentie <math>f_\mathrm{sa}</math> als volgt:

:<math>f_\mathrm{sa}=\frac{1}{a^2\pi\mu\sigma}</math>,

waarin <math>\mu</math> de magnetische permeabiliteit is, <math>\sigma</math> de elektrische geleidbaarheid en <math>a</math> de straal van de geleider. Bij de RG-58U-coaxkabel (zie ook hieronder) ligt <math>f_\mathrm{sa}</math> rond de 22 kHz.

De diëlektrische verliezen worden veroorzaakt doordat het diëlektricum bij hogere frequenties energie dissipeert, ten gevolge van diëlektrische polarisatie en relaxatie.

=== Overdrachtsfunctie ===
Een goede benadering <math>H(f)</math> van de overdrachtsfunctie van de kabel is als volgt:

:<math>H(f)=e^{-j2\pi f\tau_0-\sqrt{j2\pi f\tau_1}-2\pi f\tau_2}</math>,

waarin de tijdsconstantes <math>\tau_0</math>, <math>\tau_1</math> en <math>\tau_2</math> respectievelijk de looptijd, de verliezen door het skineffect en de dielektrische verliezen aangeven.

Door middel van inverse [[Fouriertransformatie]] kan de tijddomein [[Impulsantwoord|impulsrespons]] <math>h_c(t)</math> van de coaxkabel worden berekend:

:<math>h_c(t)=h_0(t)*h_1(t)*h_2(t)</math>,

waarin '*' de [[Convolutie|convolutie-integraal]] weergeeft, en waarin

:<math>h_0(t)=\delta(t-\tau_0)\quad</math>

(<math>\delta(t)</math> is de [[Diracdelta|diracimpuls]]),

:<math>h_1(t)=\frac{\sqrt{\tau_1}}{2t\sqrt{\pi t}}e^{-\tfrac{\tau_1}{4t}}</math>, en

:<math>h_2(t)=\frac{1}{\pi\tau_2}\frac{1}{1+\left(\frac{t}{\tau_2}\right)^2}</math>,
[[Bestand:100m_rg58u.jpg|thumb|right|300px|Overdracht van 100 meter RG-58U-coaxkabel]]
waarbij moet worden opgemerkt dat <math>h_2(t)</math> in werkelijkheid minder symmetrisch is (korter aan de linkerkant).

=== Demping ===
De [[elektrische demping]] per lengte-eenheid, meestal 100 meter, wordt uitgedrukt in [[decibel (eenheid)|decibel]]. Hoe hoger deze waarde, des te slechter is de kabel. De demping is afhankelijk van de [[frequentie]] van het signaal dat door de kabel wordt getransporteerd. Als voorbeeld staat in de figuur hiernaast de demping van 100 meter RG-58U-kabel. Dit is een goedkope, gangbare standaardcoaxkabel, die van ca. 1985 tot ca. 2000 veel voor [[thinwire]]computernetwerken werd gebruikt. -6dN?100m @ 220MHz

Bij hogere frequenties is de demping groter. Dit is een belangrijke reden waarom [[kabeltelevisie]]netwerken de zenders omzetten naar lagere frequenties.

=== Bandbreedte ===
Als bandbreedte wordt de frequentie aangehouden waarbij de demping van de kabel 3 [[Decibel (eenheid)|dB]] bedraagt. Bij een demping van 3 dB gaat de helft van het [[elektrisch vermogen]] verloren; bij een demping van 6 dB de helft van de [[elektrische spanning]].

== Coaxiale kabel voor consumenten ==
Een coaxiale kabel met de betreffende standaardstekkers wordt onder meer gebruikt voor [[kabeltelevisie]], van de wandaansluiting naar de [[antenne-aansluiting]] van een televisie, recorder of [[settopbox|decoder]]. Deze brengt het hele [[RF]] signaal over: alle televisieprogramma's (beeld en geluid) en de radioprogramma's. Een verbinding van een recorder naar een televisie of van een decoder naar een recorder of televisie geschiedt vaak met een ander soort kabel die dan maar één programma doorgeeft, met aparte aders voor het geluid, zoals [[scart]] of [[HDMI]]. Aanvullend is er eventueel ook nog een verbinding met een coaxkabel om ook de andere programma's door te geven.

Een goede coaxiale kabel is stralingsarm. Dat wil zeggen dat de hoogfrequentsignalen, die door de kabel worden getransporteerd, niet naar buiten kunnen lekken. Omgekeerd kunnen ook geen hoogfrequentsignalen van buiten naar binnen dringen en zo storing veroorzaken. 

Coaxiale kabels voor de doorgifte van radio- en televisiesignalen moeten een impedantie hebben van 75 ohm. Voor computernetwerken worden kabels met een impedantie van 50 ohm gebruikt. Het is voor de aanleg van een netwerk belangrijk dat de typen niet verwisseld worden.
 
Hoe groter de diameter van een coaxiale kabel hoe geringer het signaalverlies. Ook het gebruikte isolatiemedium is van invloed op het signaalverlies. Het [[ultraviolet]] in zonlicht veroorzaakt in de loop van de tijd verslechtering van de isolatie. Nieuwe schuimkabel heeft minder verlies dan kabel met vaste kunststofisolatie. Schuimkabel kan dus een grotere afstand overbruggen dan de kabel met vaste kunststof. 

Een coaxkabel die wordt gebruikt voor aansluiting van de dakantenne aan de radio en televisie, heeft gewoonlijk een verlies van 12 dB per 100 m bij 220 MHz. Dit is de z.g. 12dB-kabel die slechts enkele meter lang is.

== Zie ook ==
* [[Hybrid Fiber Coax]]

{{Commonscat|Coaxial cables}}

[[Categorie:Telecommunicatie]]
[[Categorie:Kabel]]

[[ar:كبل محوري]]
[[bg:Коаксиален кабел]]
[[ca:Cable coaxial]]
[[cs:Koaxiální kabel]]
[[da:Koaksialkabel]]
[[de:Koaxialkabel]]
[[el:Ομοαξονικό καλώδιο]]
[[en:Coaxial cable]]
[[eo:Samaksa kablo]]
[[es:Cable coaxial]]
[[eu:Kable ardazkide]]
[[fa:کابل هم‌محور]]
[[fi:Koaksiaalikaapeli]]
[[fr:Câble coaxial]]
[[gl:Cable coaxial]]
[[gu:કો-ઍક્સિયલ કેબલ]]
[[he:כבל קואקסיאלי]]
[[hi:समाक्षीय केबल]]
[[hr:Koaksijalni kabel]]
[[hu:Koaxiális kábel]]
[[id:Kabel sepaksi]]
[[it:Cavo coassiale]]
[[ja:同軸ケーブル]]
[[ko:동축 케이블]]
[[lt:Bendraašis kabelis]]
[[mk:Коаксијален кабел]]
[[ms:Kabel sepaksi]]
[[no:Koaksialkabel]]
[[pl:Kabel koncentryczny]]
[[pt:Cabo coaxial]]
[[ro:Cablu coaxial]]
[[ru:Коаксиальный кабель]]
[[simple:Coaxial cable]]
[[sk:Koaxiálny kábel]]
[[sl:Koaksialni kabel]]
[[sr:Коаксијални кабл]]
[[sv:Koaxialkabel]]
[[ta:ஓரச்சு வடம்]]
[[tr:Koaksiyel kablo]]
[[uk:Коаксіальний кабель]]
[[vi:Cáp đồng trục]]
[[zh:同轴电缆]]