Šta je koaksijalni kabl?
Koaksijalni kabl se ponekad naziva i RF kabel. Koaksijalni RF kabel je najčešće korištena struktura. Budući da su unutarnji i vanjski vodiči u koncentričnom položaju, elektromagnetska energija je ograničena da se širi u mediju između unutarnjeg i vanjskog vodiča, tako da ima značajne prednosti kao što su slabo slabljenje, visoke zaštitne performanse, širina pojasa i stabilne performanse. Obično se koristi za prenos radio frekvencije energije od 500 kHz do 18 GHz. Koaksijalni kabel ima dva koncentrična vodiča, a vodič i zaštitni sloj dijele istu os kabela. Najčešći koaksijalni kabel sastoji se od bakrenog vodiča izoliranog izolacijskim materijalom. Izvan unutrašnjeg izolacionog materijala nalazi se još jedan sloj prstenastog vodiča i njegov izolator, a zatim je čitav kabel prekriven plaštom od polivinilhlorida ili teflonskog materijala. Koaksijalni kabel se može podijeliti na 50Ω osnovni opseg i 75Ω širokopojasni kabel radio frekvencijskog koaksijalnog kabela. Osnovni opsežni kablovi se dijele na tanke koaksijalne kabele i debele koaksijalne kablove. Osnovni opsežni kabel koristi se samo za digitalni prijenos, a brzina prijenosa podataka može doseći 10Mbps. Karakteristična impedancija 50Ω radiofrekvencijski koaksijalni kabel uglavnom se koristi za prijenos osnovnog opsega signala, širina pojasa prenosa je 1-20MHz, a karakteristična impedancija 75Ω radio frekvencijski koaksijalni kabel često se koristi u CATV mreži, pa se naziva CATV kabel širina pojasa može doseći 1GHz. Propusni opseg prijenosa je 750MHz.
Struktura i materijali koaksijalnog kabla
Najvažnija električna svojstva kabela su nisko slabljenje, ujednačena impedancija i veliki povratni gubici. Za propusne kablove najvažnije je najbolji gubitak spojnice. Glavna funkcija kabela je prijenos signala. Stoga je vrlo važno osigurati da struktura i materijal kabela imaju dobre prenosne karakteristike tokom cijelog vijeka trajanja kabela.
1. Unutrašnji vodič
Bakar je glavni materijal unutrašnjeg provodnika i može biti u sljedećim oblicima: žarena bakrena žica, žarena bakrena cijev i aluminijumska žica presvučena bakrom. Obično je unutarnji vodič malog kabela bakrena žica ili bakreno presvučena aluminijska žica, dok se bakrena cijev koristi za veliki kabel kako bi se smanjila težina i cijena kabela. Vanjski vodič velikog kabela je utisnut tako da se mogu postići dovoljne performanse savijanja.
Unutarnji vodič ima velik utjecaj na prijenos signala, jer je slabljenje uglavnom uzrokovano gubitkom otpora unutarnjeg vodiča. Električna provodljivost, posebno površinska, treba biti što veća. Opći zahtjev je 58MS / m (+20 ℃), jer se na visokim frekvencijama struja prenosi samo u tankom sloju na površini vodiča. Ovaj fenomen naziva se efekt kože, a efektivna debljina trenutnog sloja naziva se dubina kože. Tabela 1 prikazuje vrijednosti dubine kože bakarnih cijevi i bakreno presvučenih aluminijumskih žica na određenim frekvencijama kada se koriste kao unutrašnji vodiči.
Zahtjevi za kvalitetom bakarnog materijala koji se koristi za unutarnji provodnik vrlo su visoki, a bakarni materijal treba biti bez nečistoća i imati čistu, ravnu i glatku površinu. Promjer unutarnjeg vodiča trebao bi biti stabilan i imati uske tolerancije. Svaka promjera promjera smanjit će jednolikost impedancije i povratni gubitak, tako da proizvodni proces treba precizno kontrolirati.
2. Vanjski vodič
Vanjski vodič ima dvije osnovne funkcije: prva je povratni vodič, a druga je štit. Vanjski vodič nepropusnog kabela također određuje njegovu propusnost. Vanjski vodiči koaksijalnih napojnih kabela i super fleksibilnih kabela zavareni su valovitim bakarnim cijevima. Vanjski vodiči ovih kablova su potpuno zatvoreni i kablovi ne smiju zračiti.
Vanjski vodič obično je uzdužno prekriven bakarnom trakom. Na vanjskom sloju vodiča nalaze se uzdužni ili poprečni prorezi ili male rupe.
Prorezivanje vanjskog vodiča češće je kod valovitih kabela. Nastaje ekvidistantnim rezanjem i žljebljenjem valovitog vrha valova u aksijalnom smjeru. Udio odsječenog dijela je mali, a razmak utora je mnogo manji od prenošene elektromagnetske valne duljine.
Očito je da nepropusni kabel može biti napravljen obradom nepropusnog kabela prema slijedećoj metodi: prerežite vanjski grebeni talasa zajedničkog naboranog kabela u nepropusnom kablu pod kutom od 120 stupnjeva kako biste dobili set prikladnih slot strukture. Oblik, širina i struktura proreza kabela koji propuštaju određuju njegove pokazatelje učinka.
Bakar koji se koristi za vanjski provodnik također treba biti kvalitetan, visoko provodljiv i bez nečistoća. Veličinu vanjskog vodiča treba strogo kontrolirati u okviru tolerancijskog opsega kako bi se osigurala ujednačena karakteristična impedancija i veliki povratni gubici.
3. Izolacijski medij
Medij koaksijalnog kabla za radio frekvencije mnogo je više od puke izolacije. Konačne performanse prijenosa uglavnom se određuju nakon izolacije. Stoga su izbor dielektričnog materijala i njegova struktura vrlo važni. Sva važna svojstva, poput slabljenja, impedancije i povratnog gubitka, imaju puno veze s izolacijom. Najvažniji zahtjevi za izolaciju su:
Relativna dielektrična konstanta je mala, a faktor ugla dielektričnog gubitka mali da bi se osiguralo nisko slabljenje;
Konzistentna struktura koja osigurava jednoliku impedansu i velike povratne gubitke;
Stabilna mehanička svojstva koja osiguravaju dug životni vijek;
Vodootporan i otporan na vlagu.
Fizička izolacija od visoke pjene može ispuniti sve gore navedene zahtjeve. Korištenjem napredne tehnologije ekstrudiranja i ubrizgavanja plina i specijalnih materijala, stupanj pjenjenja može doseći više od 80%, a električne performanse ove vrste su relativno blizu onima kablova izoliranim zrakom. U metodi ubrizgavanja plina, dušik se direktno ubrizgava u materijal medija u ekstruderu. Taj se postupak naziva i metodom fizičkog pjenjenja. Za razliku od ove kemijske metode pjenjenja, stupanj pjenjenja može doseći samo oko 50%, a dielektrični gubici su relativno veliki. Pjenasta struktura dobivena metodom ubrizgavanja plina je konzistentna, što znači da je njegova impedancija jednolična, a povratni gubitak velik.
Naš RF kabel ima vrlo dobre električne performanse zbog malog kuta dielektričnih gubitaka izolacijskog materijala i velikog stupnja pjenjenja. Karakteristike medija za pjenjenje važnije su na visokim frekvencijama. Ova posebna pjenasta struktura određuje vrlo niske performanse slabljenja kabela na visokim frekvencijama.
Jedinstvenim višeslojnim izolacijskim postupkom (unutarnji tankoslojni sloj pjene-vanjski tanki sloj) postupkom koekstrudiranja može se dobiti jednolična i zatvorena pjenasta struktura koja ima karakteristike stabilnih mehaničkih svojstava, visoke čvrstoće i dobre otpornosti na vlagu. Kako bi kabel održavao dobre električne performanse u vlažnom okruženju, posebno smo dizajnirali kabel: tanka čvrsta jezgra PE dodana je na vanjsku površinu pjenastog izolacijskog sloja. Ovaj vanjski tanki sloj može učinkovito spriječiti prodor vlage i zaštititi električne performanse kabela od početka proizvodnje. Ovaj dizajn je posebno važan za nepropusne kablove s rupama na vanjskom vodiču. Pored toga, izolacijski sloj je čvrsto omotan unutrašnjim provodnikom unutarnjim tankim slojem, što dodatno poboljšava mehaničku stabilnost kabela. Štaviše, tanki sloj sadrži posebne stabilizatore koji mogu osigurati kompatibilnost s bakrom i dugotrajni vijek trajanja naših kablova. Odabirom odgovarajućeg unutarnjeg tankoslojnog materijala mogu se u potpunosti dobiti zadovoljavajuće performanse, poput otpornosti na vlagu, lijepljenja i stabilnosti.
Ovaj višeslojni izolacijski dizajn (unutrašnji tanki sloj-pjenasti sloj-vanjski tanki sloj) može istovremeno dobiti izvrsne električne performanse i stabilna mehanička svojstva, čime se poboljšava dugoročni radni vijek i pouzdanost naših RF kablova.
4. Omotač
Materijal plašta koji se najčešće koristi za vanjske kablove je crni linearni polietilen male gustine. Njegova gustoća je slična LDPE, ali snaga je ekvivalentna HDPE. Suprotno tome, u nekim slučajevima imamo tendenciju da koristimo HDPE, koji za plašt može pružiti bolja mehanička svojstva i otpornost na trenje, hemikalije, vlagu i različite uslove okoline.
Crni HDPE otporan na UV zrake može podnijeti klimatske stresove uzrokovane izuzetno visokim temperaturama i jakim ultraljubičastim zrakama. Kada je naglašena protupožarna sigurnost kablova, treba koristiti materijale s malo dima, bez halogena i plamenom. U propusnom kablu, kako bi se smanjilo širenje vatre, između vanjskog vodiča i plašta može se koristiti vatrootporna i vatrootporna traka koja zadržava lako topljivi izolacijski sloj u kablu.
