COAX KABEL
Uit de RTTY-bulletins van PI4WNO
(QST 2001/8, VE3PKD)
Velen denken, dat de Coaxkabel een uitvinding is van vlak voor de WO-II. Maar in feite gaat het al terug naar de 19-eeuw.
De geometrie van de coaxiale structuur (een geleider concentrisch omgeven door een andere geleider) leent zich vanzelf tot wiskundige analyses door theoretici. Daarom gaat de coaxiale theorie terug tot de roemrijke dagen van Maxwell en het 19-eeuwse onderzoek van electromagnetisme. Maar de coaxiale theorie veroorzaakte nog geen functionele coaxkabel, tot men transatlantische kabel communicatie ging ontwikkelen halverwege de 19-e eeuw. De vroegste telegraaf- en de eerste telefoon kabels door de Atlantische Oceaan waren samengesteld uit een centrale geleider omsloten door een cilindervormig isolatiemateriaal. In de eerste kabels werd 'gutta percha', een latex materiaal gemaakt van het sap van de Maleisische Gutta Percha boom, bebruikt als isolator, wegens de opmerkelijke bestandheid tegen intense koude en enorme druk van de diepe oceaan. Deze vroege kabels kunnen beschouwd worden als coaxiaal, want het zeewater eromheen diende als teruggeleiding.
De bandbreedten van die eerste transatlantische telegraafkabels waren buitengewoon smal, slechts 1 tot 1.5 Hz! Tegen 1920 echter waren de bandbreedten verbeterd, maar nog tot 100 Hz. Deze beperking gaf nog steeds een groot probleem voor telefoon communicatie, welke veel grotere bandbreedten en hogere frequenties nodig heeft.
Er werden pogingen gedaan om een bruikbaar coaxiaal systeem te bedenken met grotere bandbreedte.
In 1921 vroegen H.J.Round van RCA een kabelpatent op een coaxiaal kabel systeem, dat bestond uit een afscherming dmv een draadstreng rondom de binnengeleider. Hoewel het idee geschikt was voor hogere frequenties was het beperkt voor een smalle frequentieband.
De coaxiale kabel zoals we die nu kennen, was eigenlijk een uitvinding van twee mannen, Lloyd Espenschied en H.A.Affel, beiden waren werkzaam bij AT&T. In mei 1929 vroegen zij een patent op hun coaxiale kabel systeem en ontvingen US Patent No. 1,835,031 op 8 december 1931, voor hun concentric conducting system. Hun uitvinding had nog niet meteen toepassing in de radiotechniek. Het was eerder bedoeld voor het uitzenden van TV-signalen, waar een transmissie-lijn nodig was dat breed genoeg was voor een gebied van frequenties vanaf het audiogebied tot een zo hoge frequentie, dat de band breed genoeg zou zijn om een helder televisiebeeld te verkrijgen. De uitvinding van Espenschied en Affix bestond uit een centrale geleider in een holle buis en werd in het midden gehouden door d.m.v. isolatie plaatjes over de gehele lengte van de buis. Het 'low-loss' dielectricum was dus lucht. (Die kabel is te vergelijken met moderne kabels met lucht-dielectricum, die plastic- of Teflon spiraal gebruiken om de binnengeleider in het midden te houden.) Als deel van een veldtest in 1929 installeerden AT&T en Bell Labs twee 2600-voet lange secties van coax in Phoenixville, Pennsylvania. Maar het echte eerste gebruik van dit nieuwe medium kwam in 1936, toen een experimenteel, 110 mijl lang ondergronds systeem (twee lijnen van coax, een voor elke transmissierichting met repeaters op elke 10 mijl) werd gelegd tussen New York en Philadelphia, met telefoon-, telegraaf- en faxsignalen. Het werd publiekelijk gedemonstreerd op 30 november, toen Frank Jewett, president van Bell Labs, sprak met FCC-officials.
Een jaar later werden de eerste veldtests gedaan met gebruik van coax voor televisie transmissie met het verbeterde New York Philadelphia systeem, met als hoogtepunt een 'live' uitzending van de 'Republican National Convention', gehouden in Philadelphia, voor een 'handjevol' eerste televisie kijkers in New York.
In de II-de wereldoorlog werden de tv-uitzendingen tijdelijk stopgezet, maar in 1944 ontvingen Lloyd Espenschied en Herman Affel de 'television broadcasters association medal' voor hun bijdrage aan het project. Toen de oorlog afgelopen was, werden de uitzendingen weer snel hervat en de coax maakte dit alles mogelijk.
In 1948 werd Ed Persons de eerste, die voorzag in tv-programma's naar zijn buren in astoria, oregon, die niet in staat waren signalen te ontvangen wegens bergachtig terrein. De kabel-televisie industrie was geboren.
In 1956 werd coax verder ook gebruikt voor transatlantische communicatie. Op 25 september kwam tat-1, de eerste transatlantische telefoon kabel in werking, met een gesprek tussen het hoofd van AT&T en het hoofd van de britse PTT.
Er zijn in totaal zeven transatlantische kabels gelegd, voor er werd overgeschakeld op glasfiber kabels.
In de dagen voor de II-de wereldoorlog, in 1938, vatte het britse 'admiralty handbook of wireless telegraphy' de eigenschappen samen: 'een betrekkelijk nieuw commercieel product, dat is ontwikkeld ten behoeve van televisie'.
Het blijkt mogelijk, dat dit soort kabel voor veel doeleinden gebruikt zal kunnen worden. Het zou zeer geschikt kunnen zijn als een transmissielijn van een hf antennesysteem naar een ontvanger.' Voor veel amateurs was de coax het 'dokters recept' om de antenne technologie verder te ontwikkelen. Tegen het eind van de dertiger jaren waren al draaibare antennes in de handel, maar het grote probleem bleef steeds de voedingslijnen. Veel amateurs omzeilden dit probleem door een ingewikkeld sleepring constuctie of inductieve koppeling systemen, waarvan veel voorbeelden in de QST werden gepubliceerd. De nadering van de II-de wereldoorlog zou een tijdelijke belemmering zijn geweest voor de amateurradio experimenten, maar het spoorde wel de ontwikkeling van nieuwe technieken aan. De noodzaak voor militaire doeleinden versnelde de ontwikkeling en de productie van flexibele, 'solid dielectric' coax. In die tijd ontstond de nu zeer bekende coax onder de naam 'RG/U (radio guide utility).
Toen aan het eind van de oorlog de amateur banden weer open gingen, ging dat hand in hand met de beschikbaarheid van militair surplus materiaal en met mijlen van goedkope coaxkabel voor een paar dollar konden de amateurs als nooit tevoren van start gaan.
Hoewel de coax ten opzichte van 'kippenladders' meer verliezen hadden, wogen de voordelen met betrekking tot de draaibare antennes daar ruimschoots tegenop. Meer dan een halve eeuw sinds de amateurs de coax in handen kregen, is het een niet weg te denken onderdeel geworden van onze hobby. Maar de tijden veranderen. In veel toepassingen waar coax koning was, gaan nu de glasfiber kabels de gang van zaken bepalen en het is slechts een kwestie van tijd of ook de fiber-optische technologie wordt een normale zaak in de shack van de amateur met zijn digitale apparatuur.