Що таке коаксіальний кабель?
Коаксіальний кабель іноді називають RF-кабелем. Коаксіальний РЧ-кабель є найбільш часто використовуваною структурою. Оскільки внутрішній та зовнішній провідники знаходяться в концентричному положенні, електромагнітна енергія обмежується розповсюдженням у середовищі між внутрішнім та зовнішнім провідниками, тому вона має значні переваги, такі як низьке загасання, висока екрануюча здатність, смуга пропускання та стабільна робота. Зазвичай використовується для передачі радіочастотної енергії від 500 кГц до 18 ГГц. Коаксіальний кабель має два концентричних провідника, а провідник і захисний шар мають однакову вісь кабелю. Найбільш поширений коаксіальний кабель складається з мідного провідника, ізольованого ізоляційним матеріалом. Зовні внутрішнього ізоляційного матеріалу знаходиться ще один шар кільцевого провідника та його ізолятора, а потім весь кабель покритий оболонкою з полівінілхлориду або тефлонового матеріалу. Коаксіальний кабель можна розділити на кабель базової смуги частотою 50 Ом та широкосмуговий кабель радіочастоти 75 Ом. Кабелі базової смуги поділяються на тонкі коаксіальні кабелі та товсті коаксіальні кабелі. Кабель базової смуги використовується лише для цифрової передачі, і швидкість передачі даних може досягати 10 Мбіт / с. Характеристичний опір радіочастотного коаксіального кабелю 50 Ом в основному використовується для передачі сигналу в смузі частот, смуга пропускання становить 1-20 МГц, а характеристичний опір радіочастотного коаксіального кабелю 75 Ом часто використовується в мережі CATV, тому його називають кабелем CATV пропускна здатність може досягати 1 ГГц. Смуга пропускання становить 750 МГц.
Будова і матеріали коаксіального кабелю
Найважливішими електричними властивостями кабелю є низьке загасання, рівномірний імпеданс та великі втрати на зворотній зв'язок. Для негерметичних кабелів найголовніше - це найкраща втрата з'єднання. Основна функція кабелю - передавати сигнали. Тому дуже важливо забезпечити, щоб структура кабелю та матеріал мали хороші характеристики передачі протягом усього терміну служби кабелю.
1. Внутрішній провідник
Мідь є основним матеріалом внутрішнього провідника і може бути у таких формах: відпалений мідний дріт, відпалена мідна трубка та мідний алюмінієвий дріт. Зазвичай внутрішнім провідником малого кабелю є мідний дріт або мідний алюмінієвий дріт, тоді як мідна трубка використовується для великого кабелю для зменшення ваги та вартості кабелю. Зовнішній провідник великого кабелю рельєфний, щоб забезпечити достатню продуктивність згинання.
Внутрішній провідник має великий вплив на передачу сигналу, оскільки загасання в основному викликане втратою опору внутрішнього провідника. Електропровідність, особливо поверхнева, повинна бути якомога більшою. Загальна вимога - 58 мс / м (~ 20 ℃), оскільки на високих частотах струм передається лише тонким шаром на поверхню провідника. Це явище називається ефектом шкіри, ефективна товщина поточного шару - глибиною шкіри. У таблиці 1 наведені значення глибини обшивки мідних трубок та покритих міддю алюмінієвих проводів на певних частотах, коли вони використовуються як внутрішні провідники.
Вимоги до якості мідного матеріалу, що використовується для внутрішнього провідника, дуже високі, і мідний матеріал повинен бути без домішок і мати чисту, рівну і гладку поверхню. Діаметр внутрішнього провідника повинен бути стабільним і мати жорсткі допуски. Будь-яка зміна діаметра зменшить рівномірність імпедансу та втрати на повернення, тому виробничий процес повинен бути точно контрольований.
2. Зовнішній провідник
Зовнішній провідник виконує дві основні функції: перша - зворотний провідник, а друга - екран. Зовнішній провідник герметичного кабелю також визначає його ефективність витоку. Зовнішні провідники коаксіальних живильних кабелів та надгнучких кабелів зварені гофрованими мідними трубами. Зовнішні провідники цих кабелів повністю закриті, і випромінювання від кабелів не допускається.
Зовнішній провідник, як правило, поздовжньо покритий мідною стрічкою. На зовнішньому провідниковому шарі є поздовжні або поперечні прорізи або невеликі отвори.
Проріз зовнішнього провідника частіше зустрічається в гофрованих кабелях. Він утворений рівновіддаленим різанням і канавкою гребеня хвилеподібного хвилі в осьовому напрямку. Частка відсічної частини невелика, а відстань між прорізами значно менша, ніж передана електромагнітна довжина хвилі.
Очевидно, що герметичний кабель може бути виготовлений обробкою негерметичного кабелю згідно з наступним методом: обрізати гребінь хвилі зовнішнього провідника загального зморшкуватого кабелю в негерметичному кабелі під кутом 120 градусів, щоб отримати набір відповідних слотові конструкції. Форма, ширина та структура прорізів негерметичного кабелю визначають його показники ефективності.
Мідь, що використовується для зовнішнього провідника, також повинна бути доброякісною, з високою провідністю і без домішок. Розмір зовнішнього провідника слід суворо контролювати в межах діапазону допусків, щоб забезпечити рівномірний імпеданс характеристики та великі втрати на повернення.
3. Ізолююче середовище
Радіочастотний коаксіальний кабельний носій - це набагато більше, ніж просто ізоляція. Остаточні характеристики трансмісії в основному визначаються після ізоляції. Тому вибір діелектричного матеріалу та його структура дуже важливі. Всі важливі властивості, такі як загасання, імпеданс і втрати на повернення, мають багато спільного з ізоляцією. Найважливішими вимогами до ізоляції є:
Відносна діелектрична проникність низька, а коефіцієнт кута діелектричних втрат малий, щоб забезпечити низьке загасання;
Постійна структура для забезпечення рівномірного імпедансу та великих втрат при поверненні;
Стабільні механічні властивості для забезпечення тривалого терміну служби;
Водонепроникний та вологонепроникний.
Фізична висока піноізоляція може відповідати всім вищезазначеним вимогам. Використовуючи передові технології екструзії та впорскування газу та спеціальні матеріали, ступінь піноутворення може досягати більше 80%, а електричні показники цього виду відносно близькі до характеристик повітряноізольованих кабелів. При способі впорскування газу азот безпосередньо впорскується в матеріал середовища в екструдері. Цей процес також називають методом фізичного піноутворення. На відміну від цього хімічного методу спінювання, ступінь спінювання може досягати лише близько 50%, а діелектричні втрати відносно великі. Спінена структура, отримана методом впорскування газу, є стабільною, що означає, що її імпеданс рівномірний, а втрати на повернення великі.
Наш радіочастотний кабель має дуже хороші електричні характеристики завдяки малому куту діелектричних втрат ізоляційного матеріалу та великому ступеню спінювання. Характеристики піноутворюючого середовища важливіші на високих частотах. Саме ця спеціальна пінопластова структура визначає дуже низькі показники загасання кабелю при високих частотах.
Унікальний багатошаровий утеплювач (внутрішній тонкошаровий шар пінопласту - зовнішній тонкий шар) у процесі спільної екструзії дозволяє отримати рівномірну та закриту пінопластову структуру, яка має характеристики стабільних механічних властивостей, високої міцності та хорошої вологостійкості. Для того, щоб кабель підтримував хороші електричні характеристики у вологому середовищі, ми спеціально розробили кабель: на зовнішню поверхню спіненого шару ізоляції додано тонкий твердий сердечник PE. Цей зовнішній тонкий шар може ефективно запобігти проникненню вологи та захистити електричні характеристики кабелю з самого початку виробництва. Ця конструкція особливо важлива для негерметичних кабелів із отворами у зовнішньому провіднику. Крім того, ізолюючий шар щільно намотується на внутрішній провідник внутрішнім тонким шаром, що додатково покращує механічну стійкість кабелю. Більше того, тонкий шар містить спеціальні стабілізатори, які можуть забезпечити сумісність з міддю та тривалий термін служби наших кабелів. Вибір відповідного внутрішнього тонкошарового матеріалу може повністю досягти задовільних характеристик, таких як вологостійкість, зчеплення та стабільність.
Ця багатошарова ізоляційна конструкція (внутрішній тонкошаровий шар пінопласту - зовнішній тонкий шар) може одночасно отримувати відмінні електричні характеристики та стабільні механічні властивості, тим самим покращуючи довгостроковий термін служби та надійність наших ВЧ-кабелів.
4. Оболонка
Найпоширенішим матеріалом оболонки для зовнішніх кабелів є чорний лінійний поліетилен низької щільності. Його щільність подібна до ПВД, але міцність еквівалентна ПНД. Навпаки, в деяких випадках ми, як правило, використовуємо ПНД, який може забезпечити кращі механічні властивості та стійкість до тертя, хімічних речовин, вологи та різних умов навколишнього середовища для оболонки.
Чорний ПНД, стійкий до УФ-випромінювання, витримує кліматичні стреси, спричинені надзвичайно високими температурами та сильними ультрафіолетовими променями. Коли підкреслюється пожежна безпека кабелів, слід використовувати низькодимні, безгалогенні та вогнезахисні матеріали. У негерметичному кабелі, щоб зменшити поширення вогню, між зовнішнім провідником і оболонкою може бути використана вогнестійка та вогнезахисна стрічка, щоб утримувати ізолюючий шар, що легко розплавляється в кабелі.
