Τι είναι ένα ομοαξονικό καλώδιο;
Το ομοαξονικό καλώδιο καλείται μερικές φορές καλώδιο RF. Το ομοαξονικό καλώδιο RF είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη δομή. Επειδή οι εσωτερικοί και εξωτερικοί αγωγοί βρίσκονται σε ομόκεντρα θέση, η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια περιορίζεται να εξαπλωθεί στο μέσο μεταξύ των εσωτερικών και εξωτερικών αγωγών, οπότε έχει σημαντικά πλεονεκτήματα όπως χαμηλή εξασθένηση, υψηλή απόδοση θωράκισης, εύρος ζώνης και σταθερή απόδοση. Συνήθως χρησιμοποιείται για τη μετάδοση ενέργειας ραδιοσυχνοτήτων από 500 kHz έως 18 GHz. Ένα ομοαξονικό καλώδιο έχει δύο ομόκεντρους αγωγούς και ο αγωγός και το προστατευτικό στρώμα μοιράζονται τον ίδιο άξονα του καλωδίου. Το πιο κοινό ομοαξονικό καλώδιο αποτελείται από έναν αγωγό χαλκού που απομονώνεται από ένα μονωτικό υλικό. Έξω από το εσωτερικό μονωτικό υλικό βρίσκεται ένα άλλο στρώμα αγωγού δακτυλίου και ο μονωτής του, και στη συνέχεια ολόκληρο το καλώδιο καλύπτεται από θήκη από πολυβινυλοχλωρίδιο ή υλικό Teflon. Το ομοαξονικό καλώδιο μπορεί να χωριστεί σε 50Ω καλώδιο βάσης και 75Ω ευρυζωνικό καλώδιο ραδιοσυχνότητα ομοαξονικό καλώδιο. Τα καλώδια βάσης χωρίζονται σε λεπτά ομοαξονικά καλώδια και παχιά ομοαξονικά καλώδια. Το καλώδιο βασικής ζώνης χρησιμοποιείται μόνο για ψηφιακή μετάδοση και ο ρυθμός δεδομένων μπορεί να φτάσει τα 10Mbps. Το χαρακτηριστικό ομοαξονικό καλώδιο ραδιοσυχνοτήτων αντίστασης 50Ω χρησιμοποιείται κυρίως για μετάδοση σήματος βασικής ζώνης, το εύρος ζώνης μετάδοσης είναι 1-20MHz και το χαρακτηριστικό ομοαξονικό καλώδιο ραδιοσυχνοτήτων αντίστασης 75Ω χρησιμοποιείται συχνά στο δίκτυο CATV, έτσι ονομάζεται καλώδιο CATV και η μετάδοση το εύρος ζώνης μπορεί να φτάσει τα 1GHz. Το εύρος ζώνης μετάδοσης είναι 750MHz.
Ομοαξονική δομή και υλικά καλωδίων
Οι σημαντικότερες ηλεκτρικές ιδιότητες ενός καλωδίου είναι η χαμηλή εξασθένηση, η ομοιόμορφη σύνθετη αντίσταση και η υψηλή απώλεια επιστροφής. Για διαρροή καλωδίων, το πιο σημαντικό πράγμα είναι η καλύτερη απώλεια ζεύξης. Η κύρια λειτουργία του καλωδίου είναι η μετάδοση σημάτων. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να διασφαλιστεί ότι η δομή και το υλικό του καλωδίου έχουν καλά χαρακτηριστικά μετάδοσης καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής του καλωδίου.
1. Εσωτερικός αγωγός
Ο χαλκός είναι το κύριο υλικό του εσωτερικού αγωγού και μπορεί να έχει τις ακόλουθες μορφές: ανοπτημένο σύρμα χαλκού, ανοπτημένο χαλκό σωλήνα και σύρμα αλουμινίου με επικάλυψη χαλκού. Συνήθως, ο εσωτερικός αγωγός του μικρού καλωδίου είναι σύρμα χαλκού ή σύρμα αλουμινίου με επικάλυψη χαλκού, ενώ ο χαλκός σωλήνας χρησιμοποιείται για το μεγάλο καλώδιο για τη μείωση του βάρους και του κόστους του καλωδίου. Ο εξωτερικός αγωγός του μεγάλου καλωδίου είναι χαραγμένος έτσι ώστε να επιτυγχάνεται επαρκής απόδοση κάμψης.
Ο εσωτερικός αγωγός έχει μεγάλη επίδραση στη μετάδοση σήματος, επειδή η εξασθένηση προκαλείται κυρίως από την απώλεια αντίστασης του εσωτερικού αγωγού. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα, ειδικά η επιφανειακή αγωγιμότητα, πρέπει να είναι όσο το δυνατόν υψηλότερη. Η γενική απαίτηση είναι 58MS / m (+20 ℃), επειδή σε υψηλές συχνότητες, το ρεύμα μεταδίδεται μόνο σε ένα λεπτό στρώμα στην επιφάνεια του αγωγού. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται Επίδραση δέρματος, το πραγματικό πάχος του τρέχοντος στρώματος ονομάζεται βάθος δέρματος. Ο Πίνακας 1 δείχνει τις τιμές βάθους δέρματος σωλήνων χαλκού και καλωδίων αλουμινίου με επικάλυψη χαλκού σε συγκεκριμένες συχνότητες όταν χρησιμοποιούνται ως εσωτερικοί αγωγοί.
Οι απαιτήσεις ποιότητας του υλικού χαλκού που χρησιμοποιείται για τον εσωτερικό αγωγό είναι πολύ υψηλές και το υλικό χαλκού πρέπει να είναι απαλλαγμένο από ακαθαρσίες και να έχει καθαρή, επίπεδη και λεία επιφάνεια. Η διάμετρος του εσωτερικού αγωγού πρέπει να είναι σταθερή και να έχει στενές ανοχές Οποιαδήποτε αλλαγή στη διάμετρο θα μειώσει την ομοιομορφία σύνθετης αντίστασης και την απώλεια επιστροφής, οπότε η διαδικασία κατασκευής πρέπει να ελέγχεται με ακρίβεια.
2. Εξωτερικός αγωγός
Ο εξωτερικός αγωγός έχει δύο βασικές λειτουργίες: η πρώτη είναι ο αγωγός επιστροφής και η δεύτερη είναι η ασπίδα. Ο εξωτερικός αγωγός ενός καλωδίου με διαρροή καθορίζει επίσης την απόδοση διαρροής του. Οι εξωτερικοί αγωγοί ομοαξονικών καλωδίων τροφοδοσίας και εξαιρετικά εύκαμπτων καλωδίων συγκολλούνται από κυματοειδείς σωλήνες χαλκού. Οι εξωτερικοί αγωγοί αυτών των καλωδίων είναι πλήρως κλειστοί και δεν επιτρέπεται ακτινοβολία από τα καλώδια.
Ο εξωτερικός αγωγός συνήθως καλύπτεται κατά μήκος με ταινία χαλκού. Στο εξωτερικό στρώμα αγωγού, υπάρχουν διαμήκεις ή εγκάρσιες εγκοπές ή μικρές οπές.
Η εγκοπή του εξωτερικού αγωγού είναι πιο συχνή στα κυματοειδή καλώδια. Σχηματίζεται με ίση απόσταση κοπής και αυλάκωσης του κυματοειδούς λοφίου κυμάτων στην αξονική διεύθυνση. Η αναλογία του τμήματος αποκοπής είναι μικρή και η απόσταση των σχισμών είναι πολύ μικρότερη από το μεταδιδόμενο ηλεκτρομαγνητικό μήκος κύματος.
Προφανώς, ένα καλώδιο με διαρροή μπορεί να κατασκευαστεί με την επεξεργασία ενός μη διαρροής καλωδίου σύμφωνα με την ακόλουθη μέθοδο: κόψτε το εξωτερικό κύμα του αγωγού του κοινού ζαρωμένου καλωδίου στο μη διαρροή καλώδιο υπό γωνία 120 μοιρών για να αποκτήσετε ένα σύνολο κατάλληλων δομές κουλοχέρηδων. Το σχήμα, το πλάτος και η δομή της σχισμής του καλωδίου διαρροής καθορίζουν τους δείκτες απόδοσης.
Ο χαλκός που χρησιμοποιείται για τον εξωτερικό αγωγό πρέπει επίσης να είναι καλής ποιότητας, υψηλής αγωγιμότητας και χωρίς ακαθαρσίες. Το μέγεθος του εξωτερικού αγωγού πρέπει να ελέγχεται αυστηρά εντός του εύρους ανοχής για να διασφαλιστεί ομοιόμορφη χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση και υψηλή απώλεια επιστροφής.
3. Μονωτικό μέσο
Το ομοαξονικό καλώδιο ραδιοσυχνοτήτων είναι πολύ περισσότερο από απλή μόνωση. Η τελική απόδοση μετάδοσης καθορίζεται κυρίως μετά τη μόνωση. Επομένως, η επιλογή του διηλεκτρικού υλικού και η δομή του είναι πολύ σημαντική. Όλες οι σημαντικές ιδιότητες, όπως εξασθένηση, σύνθετη αντίσταση και απώλεια επιστροφής, έχουν να κάνουν με τη μόνωση. Οι πιο σημαντικές απαιτήσεις για μόνωση είναι:
Η σχετική διηλεκτρική σταθερά είναι χαμηλή, και ο διηλεκτρικός παράγοντας γωνίας απώλειας είναι μικρός για να εξασφαλιστεί χαμηλή εξασθένηση.
Σταθερή δομή για την εξασφάλιση ομοιόμορφης σύνθετης αντίστασης και μεγάλη απώλεια επιστροφής.
Σταθερές μηχανικές ιδιότητες για εξασφάλιση μεγάλης διάρκειας ζωής.
Αδιάβροχο και αδιάβροχο.
Η φυσική υψηλή μόνωση αφρού μπορεί να ικανοποιήσει όλες τις παραπάνω απαιτήσεις. Χρησιμοποιώντας προηγμένη τεχνολογία εξώθησης και έγχυσης αερίου και ειδικά υλικά, ο βαθμός αφρισμού μπορεί να φτάσει πάνω από το 80% και η ηλεκτρική απόδοση αυτού του είδους είναι σχετικά κοντά σε εκείνη των καλωδίων με μόνωση αέρα. Στη μέθοδο έγχυσης αερίου, το άζωτο εγχέεται απευθείας στο υλικό μέσων στον εξωθητή. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται επίσης μέθοδος φυσικού αφρού. Σε αντίθεση με αυτήν τη χημική μέθοδο αφρισμού, ο βαθμός αφρισμού μπορεί να φτάσει μόνο περίπου το 50% και η διηλεκτρική απώλεια είναι σχετικά μεγάλη. Η αφρώδης δομή που λαμβάνεται με τη μέθοδο έγχυσης αερίου είναι συνεπής, πράγμα που σημαίνει ότι η σύνθετη αντίσταση είναι ομοιόμορφη και η απώλεια επιστροφής είναι μεγάλη.
Το καλώδιο RF έχει πολύ καλή ηλεκτρική απόδοση λόγω της μικρής διηλεκτρικής γωνίας απώλειας του μονωτικού υλικού και του μεγάλου βαθμού αφρισμού. Τα χαρακτηριστικά του μέσου αφρισμού είναι πιο σημαντικά σε υψηλές συχνότητες. Αυτή η ειδική δομή αφρού καθορίζει την πολύ χαμηλή απόδοση εξασθένησης του καλωδίου σε υψηλές συχνότητες.
Η μοναδική διεργασία συν-εξώθησης πολλαπλών στρώσεων μόνωσης (εσωτερική λεπτή στρώση-στρώμα αφρού-εξωτερική λεπτή στρώση) μπορεί να αποκτήσει μια ομοιόμορφη και κλειστή δομή αφρού, η οποία έχει τα χαρακτηριστικά σταθερών μηχανικών ιδιοτήτων, υψηλής αντοχής και καλής αντοχής στην υγρασία. Προκειμένου το καλώδιο να διατηρήσει καλή ηλεκτρική απόδοση σε υγρό περιβάλλον, σχεδιάσαμε ειδικά ένα καλώδιο: ένα λεπτό συμπαγές πυρήνα PE προστίθεται στην εξωτερική επιφάνεια του αφρώδους μονωτικού στρώματος. Αυτό το εξωτερικό λεπτό στρώμα μπορεί αποτελεσματικά να αποτρέψει την υγρασία και να προστατεύσει την ηλεκτρική απόδοση του καλωδίου από την αρχή της παραγωγής. Αυτός ο σχεδιασμός είναι ιδιαίτερα σημαντικός για διαρροή καλωδίων με οπές στον εξωτερικό αγωγό. Επιπλέον, το μονωτικό στρώμα τυλίγεται σφιχτά στον εσωτερικό αγωγό από το εσωτερικό λεπτό στρώμα, το οποίο βελτιώνει περαιτέρω τη μηχανική σταθερότητα του καλωδίου. Επιπλέον, το λεπτό στρώμα περιέχει ειδικούς σταθεροποιητές, οι οποίοι μπορούν να διασφαλίσουν τη συμβατότητα με τον χαλκό και τη μακροχρόνια διάρκεια ζωής των καλωδίων μας. Η επιλογή ενός κατάλληλου εσωτερικού λεπτού στρώματος υλικού μπορεί να επιτύχει πλήρως ικανοποιητική απόδοση, όπως αντοχή στην υγρασία, συγκόλληση και σταθερότητα.
Αυτός ο σχεδιασμός μόνωσης πολλαπλών στρωμάτων (εσωτερικό λεπτό στρώμα αφρού-εξωτερικό λεπτό στρώμα) μπορεί ταυτόχρονα να επιτύχει εξαιρετική ηλεκτρική απόδοση και σταθερές μηχανικές ιδιότητες, βελτιώνοντας έτσι τη μακροπρόθεσμη διάρκεια ζωής και την αξιοπιστία των καλωδίων RF.
4. Θήκη
Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο υλικό θήκης για εξωτερικά καλώδια είναι μαύρο γραμμικό πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας. Η πυκνότητά του είναι παρόμοια με το LDPE, αλλά η ισχύς του είναι ισοδύναμη με το HDPE. Αντίθετα, σε ορισμένες περιπτώσεις, τείνουμε να χρησιμοποιούμε HDPE, το οποίο μπορεί να παρέχει καλύτερες μηχανικές ιδιότητες και αντοχή σε τριβές, χημικές ουσίες, υγρασία και διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες για το περίβλημα.
Το ανθεκτικό στην υπεριώδη ακτινοβολία μαύρο HDPE μπορεί να αντέξει τις κλιματολογικές καταπονήσεις που προκαλούνται από εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες και ισχυρές υπεριώδεις ακτίνες. Όταν τονίζεται η πυρασφάλεια των καλωδίων, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται υλικά χαμηλού καπνού, χωρίς αλογόνο και επιβραδυντικά φλόγας. Σε ένα διαρρέον καλώδιο, προκειμένου να μειωθεί η εξάπλωση της φωτιάς, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια πυρίμαχη και επιβραδυντική φλόγα ταινία μεταξύ του εξωτερικού αγωγού και του περιβλήματος για να διατηρείται το εύκολα λιωμένο μονωτικό στρώμα στο καλώδιο.
