Što je koaksijalni kabel?
Koaksijalni kabel 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 ograničena je da se širi u mediju između unutarnjeg i vanjskog vodiča, tako da ima značajne prednosti poput niskog slabljenja, visokih zaštitnih karakteristika, širine pojasa i stabilnih performansi. Obično se koristi za prijenos radiofrekvencijske 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 unutarnjeg izolacijskog materijala nalazi se još jedan sloj prstenastog vodiča i njegov izolator, a zatim je cijeli kabel prekriven plaštom od polivinilklorida ili teflonskog materijala. Koaksijalni kabel može se podijeliti na osnovni pojasni kabel od 50Ω i koaksijalni radiofrekvencijski kabel od 75Ω širokopojasnog kabela. Osnovni opsežni kabeli dijele se na tanke koaksijalne kabele i debele koaksijalne kabele. 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 pojasa, širina pojasa prijenosa je 1-20MHz, a karakteristična impedancija 75Ω radio frekvencijski koaksijalni kabel često se koristi u CATV mreži, pa se naziva CATV kabel, a prijenos širina pojasa može doseći 1GHz. Propusna širina prijenosa je 750MHz.
Struktura i materijali koaksijalnog kabela
Najvažnija električna svojstva kabela su nisko slabljenje, ujednačena impedancija i veliki povratni gubici. Za propusne kabele najvažnije je najbolji gubitak spojnice. Glavna funkcija kabela je prijenos signala. Stoga je vrlo važno osigurati da struktura i materijal kabela imaju dobre prijenosne karakteristike tijekom cijelog vijeka trajanja kabela.
1. Unutarnji vodič
Bakar je glavni materijal unutarnjeg vodiča i može biti u sljedećim oblicima: žarena bakrena žica, žarena bakrena cijev i bakreno presvučena aluminijska žica. 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 vodljivost, posebno površinska vodljivost, treba biti što veća. Opći je zahtjev 58MS / m (+20 ℃), jer se na visokim frekvencijama struja prenosi samo u tankom sloju na površini vodiča. Taj se fenomen naziva Skin effect, efektivna debljina trenutnog sloja naziva se dubina kože. Tablica 1. prikazuje vrijednosti dubine kože bakrenih cijevi i bakreno presvučenih aluminijskih žica na određenim frekvencijama kada se koriste kao unutarnji vodiči.
Zahtjevi za kvalitetom bakrenog materijala koji se koristi za unutarnji vodič vrlo su visoki, a bakreni materijal treba biti bez nečistoća i imati čistu, ravnu i glatku površinu. Promjer unutarnjeg vodiča trebao bi biti stabilan i imati uska odstupanja. Svaka promjena promjera smanjit će jednolikost impedancije i povratni gubitak, pa bi proizvodni postupak trebao biti precizno kontroliran.
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 bakrenim cijevima. Vanjski vodiči ovih kabela potpuno su zatvoreni i kabeli ne smiju zračiti.
Vanjski vodič obično je uzdužno prekriven bakrenom trakom. Na vanjskom sloju vodiča nalaze se uzdužni ili poprečni prorezi ili male rupe.
Prorez vanjskog vodiča češći je kod valovitih kabela. Nastaje jednako udaljenim rezanjem i žljebljenjem vrha valovitog vala u aksijalnom smjeru. Udio odsječenog dijela je mali, a razmak utora je mnogo manji od prenesene elektromagnetske valne duljine.
Očito se nepropusni kabel može izraditi obradom nepropusnog kabela prema slijedećoj metodi: prerežite vanjski grebeni vala zajedničkog naboranog kabela u nepropusnom kabelu pod kutom od 120 stupnjeva kako biste dobili skup prikladnih utorne strukture. Oblik, širina i struktura utora nepropusnog kabela određuju njegove pokazatelje izvedbe.
Bakar koji se koristi za vanjski vodič također bi trebao biti dobre kvalitete, visoke vodljivosti i bez nečistoća. Veličina vanjskog vodiča treba se strogo kontrolirati unutar tolerancijskog područja kako bi se osigurala ujednačena karakteristična impedancija i veliki povratni gubici.
3. Izolacijski medij
Medij za koaksijalni kabel radio frekvencije daleko je više od puke izolacije. Konačna izvedba prijenosa uglavnom se određuje 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 niska, a faktor kuta 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 te posebnih materijala, stupanj pjenjenja može doseći više od 80%, a električne performanse ove vrste relativno su blizu onima zračno izoliranih kabela. U metodi ubrizgavanja plina, dušik se izravno 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 dosljedna, 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 pjenastog medija važnije su na visokim frekvencijama. Ova posebna struktura od pjene određuje vrlo niske performanse slabljenja kabela na visokim frekvencijama.
Jedinstveni višeslojni izolacijski postupak (unutarnji tankoslojni sloj pjene-vanjski tanki sloj) postupkom suekstrudiranja može dobiti jednoličnu i zatvorenu strukturu pjene 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 je dizajn posebno važan za nepropusne kabele s rupama na vanjskom vodiču. Osim toga, izolacijski sloj čvrsto je omotan na unutarnjem vodiču unutarnjim tankim slojem, što dodatno poboljšava mehaničku stabilnost kabela. Štoviše, tanki sloj sadrži posebne stabilizatore koji mogu osigurati kompatibilnost s bakrom i dugotrajni vijek trajanja naših kabela. Odabirom prikladnog unutarnjeg tankoslojnog materijala mogu se u potpunosti dobiti zadovoljavajuće performanse, poput otpornosti na vlagu, lijepljenja i stabilnosti.
Ovaj višeslojni izolacijski dizajn (unutarnji tanki sloj pjenasti sloj - vanjski tanki sloj) može istodobno postići izvrsne električne performanse i stabilna mehanička svojstva, čime se poboljšava dugoročni vijek trajanja i pouzdanost naših RF kabela.
4. Omotač
Materijal plašta koji se najčešće koristi za vanjske kabele je crni linearni polietilen male gustoće. Njegova je gustoća slična LDPE, ali snaga je ekvivalentna HDPE. Suprotno tome, u nekim slučajevima obično koristimo HDPE koji omotaču može pružiti bolja mehanička svojstva i otpornost na trenje, kemikalije, vlagu i različite uvjete okoliša.
Crni HDPE otporan na UV zrake može podnijeti klimatske stresove uzrokovane izuzetno visokim temperaturama i jakim ultraljubičastim zrakama. Kada je naglašena protupožarna sigurnost kabela, trebaju se koristiti materijali s niskim dimom, bez halogena i plamenom. U propusnom kabelu, kako bi se smanjilo širenje vatre, između vanjskog vodiča i plašta može se upotrijebiti vatrootporna i vatrootporna traka koja zadržava lako topljivi izolacijski sloj u kabelu.
