50 オーム同軸ケーブルの種類: 適切な RF ケーブルを選択するための実践的なガイド

50 オームの同軸ケーブルを選択することが、画一的な決定であることはほとんどありません。無線機から屋上のアンテナまで 40 メートルの給電線を配線する技術者は、コンパクトな LTE モジュール内の短いジャンパを配線する技術者とは異なる制約に直面します。どちらのシステムも 50 オームのインピーダンスに依存していますが、一方の作業に最適なケーブルは、もう一方の作業にはほぼ間違いなく間違っています。このガイドでは、最も一般的な 50 オーム同軸ケーブルの種類、インピーダンス定格の実際の意味、ケーブルを特定の配線長、周波数、および電力要件に適合させる方法について説明します。

50 オームのインピーダンスの意味とそれが重要な理由

ケーブルのジャケットに印刷されている 50 オームの数字は、DC 抵抗ではなく、特性インピーダンスを指します。マルチメーターでは正確に測定できず、導通だけではケーブルがシステムに適合するかどうかわかりません。特性インピーダンスは、内部導体の直径、誘電体材料、およびシールドの形状の比率によって決まります。ケーブルのインピーダンスが電源と負荷に一致すると、電力はきれいに伝送され、反射は低く抑えられます。不一致によりリターンロスが発生し、信号品質が低下し、送信機にストレスを与える可能性があります。

50 オームは、より低い損失とより高い電力処理の間の妥協点を提供するという実際的な理由から RF 標準になりました。 25 オーム バージョンなどのインピーダンスが低いケーブルは、特定の直径でより多くの電力を処理できますが、75 オーム バージョンなどのインピーダンスが高いケーブルは減衰が低くなります。 50 オーム ポイントは、無線、Wi-Fi、GPS、携帯電話、テスト機器にとってこれらの要素のバランスが十分に取れているため、ほぼすべての RF 機器がこれを中心に設計されています。さらに詳しい説明については、を参照してください。 50 オーム同軸ケーブルの仕組みに関するこのガイド .

一般的な 50 オーム同軸ケーブルのタイプ

メーカーは数十の 50 オーム ケーブルを製造していますが、そのほとんどはいくつかのファミリーに分類されます。 RG58 や RG213 などの RG シリーズ名は軍事規格に由来しており、現在でも互換性のあるケーブルとして広く使用されています。 LMR200、LMR400、DFB シリーズなどの低損失タイプは、性能を向上させるために発泡誘電体を使用しています。次の表はキーの種類を比較したものです。

RG174 — 小型ジャンパー ケーブル

RG174 は一般的な 50 オーム ケーブルの中で最も細いものの 1 つで、外径は約 2.8mm です。混雑したエンクロージャ内での配線が容易で、RF モジュールとテスト機器間の短いジャンパ ケーブルによく使用されます。中心導体が小さく誘電体が薄いため、減衰が大きくなり、通常 1 GHz で 1 メートルあたり 0.3 dB 以上になるため、1 ～ 2 メートルの短い距離でのみ使用する必要があります。低電力の受信専用接続には RG174 を使用し、数百ミリワットを超える送信フィーダには使用しないでください。

RG58 — 汎用主力製品

RG58 はおそらく最も広く使用されている小径 50 オーム ケーブルです。外径約 5mm で、柔軟性、コスト、パフォーマンスの適度なバランスが得られます。 100 MHz では、減衰は 100 メートルあたり約 5 ～ 6 dB ですが、2.4 GHz では損失が急激に増加するため、RG58 はマイクロ波周波数で 5 メートル未満での動作に最適です。これは、アマチュア無線ジャンパー、短いアンテナ給電、実験室用パッチコードでよく見られます。これらのアプリケーションのほとんどでは、 RG58 50Ω同軸ケーブル 安全で経済的な選択です。

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RG213 — より大きなケーブル、より低い損失、より高い電力

RG213は外径約10.3mmまでステップアップします。固体ポリエチレン誘電体と編組銅シールドを使用しているため、RG58 と比較して減衰が低くなり、電力処理が向上します。 100 MHz では 100 メートルあたり約 2.8 dB が期待され、HF 帯域ではパフォーマンスが大幅に向上します。 RG213 は、アマチュア無線基地局、海洋無線設備、および低 VSWR 送信システムに適したケーブルです。ジャケットが硬いため屋内での配線が難しく、厚い構造なので狭いコーナーで曲がるのが困難です。

LMR200 および LMR400 — 低損失の柔軟な代替品

LMR スタイルのケーブルは、RG シリーズ ケーブルの直接アップグレードとして設計されています。これらは、発泡ポリエチレン誘電体、固体または撚り線アルミニウム銅中心導体、および積層外部シールドを組み合わせて、同様の直径の従来の RG ケーブルよりもはるかに低い損失を実現します。 LMR200 は RG58 に近いサイズですが、減衰が約 30 ～ 40% 低くなります。 LMR400 の直径は約 10.3mm で、最小曲げ半径の数分の一で RG213 の損失に近づきます。長い屋外給電線の場合、 LMR400 低損失フレキシブルケーブル は、導管を通した引き込みとアンテナ周りの配線を簡素化する実用的なアップグレードです。

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DFB シリーズ — 発泡誘電体低損失ケーブル

DFB シリーズには、4DFB、5DFB、7DFB、8DFB、10DFB、12DFB があります。数字はおおよその外径をミリメートル単位で示しているため、このシリーズはコンパクトな屋内ケーブルから太いメインフィーダまで対応しています。これらのケーブルは物理発泡ポリエチレン誘電体を使用しており、高い速度係数を維持し、減衰を低減します。編組シールドとフォイル シールドは、基地局のフィーダ配線やその他の常設 RF リンクに対して優れた EMI 除去を提供します。あ 10DFB 低損失 RF 同軸ケーブル 多くの場合、最大数ギガヘルツの周波数で 30 メートル以上の走行に使用されます。

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適切な 50 オーム ケーブルの選び方

ケーブルの直径を配線長と動作周波数に合わせる

最初に計算するのは、損失の予算です。同軸ケーブルの減衰は、長さと周波数に応じて変化します。 1 GHz 未満で動作し、距離が 10 メートル未満の場合は、通常、RG58 で十分です。 2.4 GHz または 5 GHz では、5 メートルの距離でも、LMR200 や 7DFB などの低損失ケーブルの恩恵を受けられます。 30 メートルを超えるランの場合、RG213、LMR400、または 10DFB は損失を許容範囲内に保ちます。一部のデータシートに記載されている便利な 100 MHz の数値ではなく、実際の動作周波数での 1 メートルあたりの減衰数値を必ず確認してください。

電力処理の確認

送信電力によって、中心導体と誘電体が過熱することなくどのくらいの電流を流す必要があるかが決まります。 RG174 は受信機や非常に低出力の送信機には適していますが、50 W 無線機には安全な選択ではありません。 RG58 は VHF で中程度の電力を処理できますが、RG213、LMR400、および大型の DFB ケーブルはより高い電力レベルを処理できます。平均電力に加えて、ピークエンベロープ電力と、高 VSWR 条件下でケーブルが耐えられる最大電圧も考慮してください。不一致があると、ケーブルのアンテナ端の電圧が 2 倍または 3 倍になる可能性があります。

機械的および環境的要因の評価

多くの場合、機械的制約により、電気的に類似した 2 つのケーブルのどちらを使用するかが決まります。狭いコーナーで曲げる必要がある屋内ジャンパーの場合、RG174、LMR200、および 5DFB の方が作業が簡単です。屋外での空中走行には、耐紫外線ジャケットとケーブル重量を支えるメッセンジャー ワイヤーが不可欠です。ケーブルが繰り返し屈曲される場合は、より線中心導体を選択し、製造元の曲げ半径を確認してください。産業用設備の場合、 50Ω同軸ケーブル製品範囲 には、特定の配線計画に適合できる柔軟なオプションと半固定的なオプションの両方が含まれています。

コネクタとインストールの計画

コネクタはケーブル自体と同じくらい重要です。 N タイプ コネクタは、屋外 RF および基地局の作業に適した万能の選択肢であり、SMA は小型モジュールおよび高周波テスト装置に適しており、BNC は最大 1 GHz の低電力ラボ接続に一般的です。 PL-259 などの UHF コネクタは、現在でも HF および VHF に使用されていますが、インピーダンスは厳密に管理されていないため、300 MHz 以上では避けてください。ケーブル端を準備するときは、内部導体に傷をつけずに誘電体を剥がし、編組を均等に折り、コネクタを推奨トルクで締めます。屋外接続は自己融着テープと耐紫外線性の外側ラップで仕上げて、誘電体からの湿気を防ぎます。

結論

あらゆる作業に適した汎用の 50 オーム ケーブルはありません。 RG174 および RG58 は、短くて低コストの屋内接続をカバーします。 RG213 と 10DFB は、より長い走行とより高いパワーのためにステップアップします。 LMR200 および LMR400 は、要求の厳しい設置に柔軟性をもたらし、損失を低減します。注文する前に、動作周波数、予想されるランレングス、送信電力、および配線の制約を書き留めてください。これらの数値を各ケーブルの減衰および電力データと比較し、コネクタがケーブルの直径に適合していることを確認します。この簡単なプロセスにより、推測することなく、適切な 50 オーム同軸ケーブル タイプがわかります。