Co to jest kabel koncentryczny?
Kabel koncentryczny jest czasami nazywany kablem RF. Najczęściej stosowaną konstrukcją jest koncentryczny kabel RF. Ponieważ wewnętrzne i zewnętrzne przewodniki są w położeniu koncentrycznym, energia elektromagnetyczna jest ograniczona do rozprzestrzeniania się w ośrodku między przewodem wewnętrznym i zewnętrznym, więc ma znaczące zalety, takie jak niskie tłumienie, wysoka wydajność ekranowania, szerokość pasma i stabilna wydajność. Zwykle używany do przesyłania energii o częstotliwości radiowej od 500 kHz do 18 GHz. Kabel koncentryczny ma dwa koncentryczne przewodniki, a żyła i warstwa ekranu mają tę samą oś kabla. Najpopularniejszy kabel koncentryczny składa się z miedzianego przewodu izolowanego materiałem izolacyjnym. Na zewnątrz wewnętrznego materiału izolacyjnego znajduje się kolejna warstwa przewodnika pierścieniowego i jego izolatora, a następnie cały kabel jest pokryty powłoką z polichlorku winylu lub teflonu. Kabel koncentryczny można podzielić na kabel podstawowy 50 Ω i kabel szerokopasmowy 75 Ω o częstotliwości radiowej. Kable pasma podstawowego są podzielone na cienkie kable koncentryczne i grube kable koncentryczne. Kabel pasma podstawowego jest używany tylko do transmisji cyfrowej, a szybkość transmisji danych może osiągnąć 10 Mb / s. Charakterystyczna impedancja kabla koncentrycznego częstotliwości radiowej 50Ω jest używana głównie do transmisji sygnału w paśmie podstawowym, szerokość pasma transmisji wynosi 1-20MHz, a charakterystyczna impedancja kabla koncentrycznego częstotliwości radiowej 75Ω jest często używana w sieciach telewizji kablowej, a więc nazywana jest kablem CATV, a transmisja przepustowość może osiągnąć 1 GHz. Szerokość pasma transmisji to 750 MHz.
Budowa i materiały kabla koncentrycznego
Najważniejszymi właściwościami elektrycznymi kabla są niskie tłumienie, jednolita impedancja i duże straty odbiciowe. W przypadku nieszczelnych kabli najważniejsza jest jak najlepsza utrata połączenia. Główną funkcją kabla jest przesyłanie sygnałów. Dlatego bardzo ważne jest, aby konstrukcja i materiał kabla miały dobre właściwości transmisyjne przez cały okres użytkowania kabla.
1. Dyrygent wewnętrzny
Miedź jest głównym materiałem przewodnika wewnętrznego i może występować w następujących postaciach: wyżarzany drut miedziany, wyżarzona rura miedziana i drut aluminiowy pokryty miedzią. Zwykle wewnętrzny przewodnik małego kabla to drut miedziany lub drut aluminiowy pokryty miedzią, podczas gdy rura miedziana jest używana w przypadku dużego kabla, aby zmniejszyć wagę i koszt kabla. Zewnętrzna żyła dużego kabla jest wytłaczana, dzięki czemu można uzyskać wystarczającą wytrzymałość na zginanie.
Przewód wewnętrzny ma duży wpływ na transmisję sygnału, ponieważ tłumienie jest spowodowane głównie utratą rezystancji przewodu wewnętrznego. Przewodność elektryczna, zwłaszcza przewodność powierzchniowa, powinna być możliwie jak najwyższa. Ogólny wymóg to 58 MS / m (+20 ℃), ponieważ przy wysokich częstotliwościach prąd przepływa tylko cienką warstwą na powierzchni przewodnika. Zjawisko to nazywa się efektem skóry, efektywna grubość bieżącej warstwy nazywana jest głębokością skóry. Tabela 1 przedstawia wartości głębokości naskórka rur miedzianych i drutów aluminiowych pokrytych miedzią przy określonych częstotliwościach stosowanych jako przewody wewnętrzne.
Wymagania jakościowe dla materiału miedzianego używanego na przewód wewnętrzny są bardzo wysokie, a materiał miedziany powinien być wolny od zanieczyszczeń i mieć czystą, płaską i gładką powierzchnię. Średnica przewodu wewnętrznego powinna być stabilna i mieć wąskie tolerancje. Każda zmiana średnicy zmniejszy jednorodność impedancji i straty odbiciowe, dlatego proces produkcji powinien być precyzyjnie kontrolowany.
2. Przewodnik zewnętrzny
Przewód zewnętrzny pełni dwie podstawowe funkcje: pierwsza to przewód powrotny, a druga to ekran. Zewnętrzny przewodnik nieszczelnego kabla również określa jego właściwości upływowe. Zewnętrzne żyły współosiowych kabli zasilających i superelastycznych kabli są spawane za pomocą karbowanych rur miedzianych. Zewnętrzne żyły tych kabli są całkowicie zamknięte i żadne promieniowanie z kabli nie jest dozwolone.
Przewód zewnętrzny jest zwykle pokryty wzdłużnie taśmą miedzianą. Na zewnętrznej warstwie przewodzącej znajdują się podłużne lub poprzeczne szczeliny lub małe otwory.
Dłutowanie zewnętrznego przewodu jest bardziej powszechne w kablach karbowanych. Tworzy się go przez równoodległe cięcie i rowkowanie grzbietu fali falistej w kierunku osiowym. Udział odciętej części jest mały, a odstęp między szczelinami jest znacznie mniejszy niż długość transmitowanej fali elektromagnetycznej.
Oczywiście nieszczelny kabel można wykonać poprzez obróbkę nieszczelnego kabla zgodnie z następującą metodą: przeciąć zewnętrzną krawędź fali przewodu zwykłego pomarszczonego kabla w nie przeciekającym kablu pod kątem 120 stopni, aby uzyskać zestaw odpowiednich struktury szczelinowe. Kształt, szerokość i struktura szczelin nieszczelnego kabla określają jego wskaźniki wydajności.
Miedź zastosowana w przewodniku zewnętrznym również powinna być dobrej jakości, o dużej przewodności i wolna od zanieczyszczeń. Rozmiar zewnętrznego przewodnika powinien być ściśle kontrolowany w zakresie tolerancji, aby zapewnić jednorodną impedancję charakterystyczną i duże straty odbiciowe.
3. Medium izolacyjne
Kabel koncentryczny o częstotliwości radiowej to znacznie więcej niż tylko izolacja. Ostateczna wydajność transmisji jest określana głównie po izolacji. Dlatego bardzo ważny jest dobór materiału dielektrycznego i jego struktura. Wszystkie ważne właściwości, takie jak tłumienie, impedancja i tłumienie odbiciowe, mają wiele wspólnego z izolacją. Najważniejsze wymagania dotyczące izolacji to:
Względna stała dielektryczna jest niska, a współczynnik kąta stratności dielektrycznej jest mały, aby zapewnić niskie tłumienie;
Spójna konstrukcja zapewniająca jednolitą impedancję i dużą stratę odbicia;
Stabilne właściwości mechaniczne zapewniające długą żywotność;
Wodoodporny i odporny na wilgoć.
Fizyczna izolacja wysokopiankowa może spełnić wszystkie powyższe wymagania. Dzięki zastosowaniu zaawansowanej technologii wytłaczania i wtrysku gazu oraz specjalnych materiałów stopień spienienia może osiągnąć ponad 80%, a parametry elektryczne tego rodzaju są stosunkowo zbliżone do kabli z izolacją powietrzną. W metodzie wtrysku gazu azot jest wtryskiwany bezpośrednio do materiału w wytłaczarce. Ten proces jest również nazywany fizyczną metodą spieniania. W przeciwieństwie do tej chemicznej metody spieniania stopień spienienia może sięgać tylko około 50%, a strata dielektryczna jest stosunkowo duża. Struktura spieniona otrzymana metodą wtrysku gazu jest spójna, co oznacza, że jej impedancja jest jednolita, a straty zwrotne duże.
Nasz kabel RF ma bardzo dobre parametry elektryczne ze względu na mały kąt strat dielektrycznych materiału izolacyjnego i duży stopień spienienia. Charakterystyka medium spieniającego jest ważniejsza przy wysokich częstotliwościach. To właśnie ta specjalna struktura piankowa decyduje o bardzo niskim współczynniku tłumienia kabla przy wysokich częstotliwościach.
Unikalna wielowarstwowa izolacja (wewnętrzna cienkowarstwowa warstwa pianki-zewnętrzna cienka warstwa) w procesie współwytłaczania pozwala uzyskać jednolitą i zamkniętą strukturę pianki, która ma cechy stabilnych właściwości mechanicznych, wysokiej wytrzymałości i dobrej odporności na wilgoć. Aby kabel zachowywał dobre parametry elektryczne w wilgotnym środowisku, specjalnie zaprojektowaliśmy kabel: cienki stały rdzeń PE jest dodawany do zewnętrznej powierzchni spienionej warstwy izolacyjnej. Ta zewnętrzna cienka warstwa może skutecznie zapobiegać przenikaniu wilgoci i chronić parametry elektryczne kabla od początku produkcji. Taka konstrukcja jest szczególnie ważna w przypadku nieszczelnych kabli z otworami w zewnętrznym przewodzie. Ponadto warstwa izolacyjna jest szczelnie owinięta na przewodzie wewnętrznym cienką warstwą wewnętrzną, co dodatkowo poprawia stabilność mechaniczną kabla. Ponadto cienka warstwa zawiera specjalne stabilizatory, które zapewniają kompatybilność z miedzią i długą żywotność naszych kabli. Wybierając odpowiedni wewnętrzny cienkowarstwowy materiał, można w pełni uzyskać zadowalające parametry, takie jak odporność na wilgoć, przyczepność i stabilność.
Ta wielowarstwowa konstrukcja izolacji (wewnętrzna cienka warstwa pianki-zewnętrzna cienka warstwa) może jednocześnie uzyskać doskonałe parametry elektryczne i stabilne właściwości mechaniczne, poprawiając w ten sposób długoterminową żywotność i niezawodność naszych kabli RF.
4. Pochwa
Najczęściej używanym materiałem na osłony kabli zewnętrznych jest czarny liniowy polietylen o małej gęstości. Jego gęstość jest podobna do LDPE, ale jej wytrzymałość odpowiada HDPE. Wręcz przeciwnie, w niektórych przypadkach zwykle używamy HDPE, który może zapewnić lepsze właściwości mechaniczne i odporność na tarcie, chemikalia, wilgoć i różne warunki środowiskowe dla osłony.
Czarny HDPE odporny na promieniowanie UV może wytrzymać obciążenia klimatyczne spowodowane ekstremalnie wysokimi temperaturami i silnymi promieniami ultrafioletowymi. Gdy kładzie się nacisk na bezpieczeństwo przeciwpożarowe kabli, należy stosować materiały dymne, bezhalogenowe i trudno zapalne. W przypadku nieszczelnego kabla, w celu ograniczenia rozprzestrzeniania się ognia, można zastosować ognioodporną i trudnopalną taśmę między przewodem zewnętrznym a osłoną, aby utrzymać łatwo topiącą się warstwę izolacyjną w kablu.
