Mikä on koaksiaalikaapeli?
Koaksiaalikaapelia kutsutaan joskus RF-kaapeliksi. Koaksiaalinen RF-kaapeli on yleisimmin käytetty rakenne. Koska sisä- ja ulkojohtimet ovat samalla asennossa, sähkömagneettinen energia rajoittuu leviämään väliaineessa sisä- ja ulkojohtimien välillä, joten sillä on merkittäviä etuja, kuten alhainen vaimennus, korkea suojausteho, kaistanleveys ja vakaa suorituskyky. Käytetään yleensä radiotaajuusenergian lähettämiseen 500 kHz:stä 18 GHz:iin. Koaksiaalikaapelissa on kaksi samankeskinen johdin, ja johtimella ja suojuskerroksella on sama akseli kuin kaapelilla. Yleisin koaksiaalikaapeli koostuu kuparijohtimesta, joka on eristetty eristysmateriaalilla. Sisäeristysmateriaalin ulkopuolella on toinen rengasjohdinkerros ja sen eristin, ja sitten koko kaapeli peitetään polyvinyylikloridilla tai Teflon-materiaaliholkilla . Koaksiaalikaapeli voidaan jakaa 50Ω baseband -kaapeliin ja 75Ω laajakaistakaapelin radiotaajuuskoaksiaalikaapeliin. Baseband-kaapelit on jaettu ohuisiin koaksiaalikaapeleisiin ja paksuihin koaksiaalikaapeleisiin. Baseband-kaapelia käytetään vain digitaaliseen siirtoon, ja tiedonsiirtonopeus voi nousta 10Mbps:iin. Tyypillinen impedanssi 50Ω radiotaajuuskoaksiaalikaapelia käytetään pääasiassa peruskaistasignaalin siirtoon, lähetyksen kaistanleveys on 1-20MHz ja tyypillistä impedanssia 75Ω radiotaajuuskoaksiaalikaapelia käytetään usein CATV-verkossa, joten sitä kutsutaan CATV-kaapeliksi ja siirtokaistanleveys voi nousta 1GHz: iin. Lähetyksen kaistanleveys on 750MHz.
Koaksiaalikaapelin rakenne ja materiaalit
Kaapelin tärkeimmät sähköiset ominaisuudet ovat alhainen vajotus, yhtenäinen impedanssi ja suuri tuottohäviö. Vuotaviin kaapeleihin tärkeintä on sen paras kytkentähäviö. Kaapelin päätehtävänä on lähettää signaaleja. Siksi on erittäin tärkeää varmistaa, että kaapelirakenteella ja materiaalilla on hyvät siirto-ominaisuudet kaapelin koko käyttöiän ajan.
1. Sisäjohdin
Kupari on sisäjohtimen päämateriaali, ja se voi olla seuraavissa muodoissa: hehkutettu kuparilanka, hehkutettu kupariputki ja kupariverhoiltu alumiinilanka. Yleensä pienen kaapelin sisäjohdin on kuparilankaa tai kuparilla verhottua alumiinilankaa, kun taas kupariputkea käytetään suuressa kaapelissa kaapelin painon ja kustannusten vähentämiseksi. Suuren kaapelin ulkojohdin on kohokuviitu niin, että taivutusteho on riittävä.
Sisäjohtimet vaikuttavat voimakkaasti signaalinsiirtoon, koska vaimennuksen aiheuttaa pääasiassa sisäjohtimen vastushäviö. Sähkönjohtavuuden, erityisesti pinnanjohtavuuden, tulisi olla mahdollisimman korkea. Yleinen vaatimus on 58MS/m (+20°C), koska korkeilla taajuuksilla virta välittyy vain ohuena kerroksena johtimen pinnalle. Tätä ilmiötä kutsutaan ihovaikutukseksi, nykyisen kerroksen tehokasta paksuutta kutsutaan ihon syvyydeksi. Taulukossa 1 esitetään kupariputkien ja kupariverhoiltujen alumiinilankojen ihon syvyysarvot tietyillä taajuuksilla, kun niitä käytetään sisäjohtimina.
Sisäjohtimetissa käytettävän kuparimateriaalin laatuvaatimukset ovat erittäin korkeat, ja kuparimateriaalissa ei saa olla epäpuhtauksia ja sen pinnan on oltava puhdas, tasainen ja sileä. Sisäjohtimen halkaisijan on oltava vakaa ja sen toleranssien on oltava tiukat. Kaikki halkaisijan muutokset vähentävät impedanssin yhtenäisyyttä ja palautushäviötä, joten valmistusprosessia on valvottava tarkasti.
2. Ulkojohdin
Ulkojohtimen perustoiminnoilla on kaksi perustoimintoa: ensimmäinen on paluujohdin ja toinen kilpi. Vuotavan kaapelin ulkojohdin määrittää myös sen vuototehon. Koaksiaalisten syöttökaapeleiden ja erittäin joustavien kaapeleiden ulkojohtimet hitsataan aaltopahviputkilla. Näiden kaapeleiden ulkojohtimet ovat täysin suljettuja, eikä kaapeleista saa tulla säteilyä.
Ulkojohdin peitetään yleensä pituussuunnassa kupariteipillä. 2-johtimen kerroksessa on pitkittäis- tai poikittaisaukot tai pienet reiät.
Ulkojohtimen uritus on yleisempää aaltokaapeleilla. Se muodostuu aaltoaaltovaakunan tasavälein leikkaamisesta ja urittamisesta aksiaalisuunnassa. Leikkausosan osuus on pieni, ja uraväli on paljon pienempi kuin välitetty sähkömagneettinen aallonpituus.
On selvää, että vuotava kaapeli voidaan tehdä käsittelemällä vuotamaton kaapeli seuraavan menetelmän mukaisesti: leikkaa tavallisen ryppyisen kaapelin 3-johtimen aaltoharja vuotamattomaan kaapeliin 120 asteen kulmassa sopivien urarakenteiden saamiseksi. Vuotavan kaapelin muoto, leveys ja urarakenne määrittävät sen suorituskykyilmaisimet.
Ulkojohtimessa käytettävän kuparin on myös oltava hyvälaatuista, johtavuutta ja epäpuhtauksista vapaata. Ulkojohtimen kokoa on valvottava tiukasti toleranssialueella tasaisen ominaisen impedanssin ja suuren tuottohäviön varmistamiseksi.
3. Eristysaine
Radiotaajuinen koaksiaalikaapeliväliaine on paljon muutakin kuin eristystä. Lopullinen voimansiirron suorituskyky määräytyy pääasiassa eristyksen jälkeen. Siksi dielektrisen materiaalin valinta ja sen rakenne ovat erittäin tärkeitä. Kaikilla tärkeillä ominaisuuksilla, kuten lenemalla, impedanssilla ja palautushäviöllä, on paljon tekemistä eristyksen kanssa. Tärkeimmät eristyksen vaatimukset ovat:
Suhteellinen dielektrinen vakio on alhainen, ja dielektrinen häviökulmakerroin on pieni alhaisen vajauksen varmistamiseksi;
Yhdenmukainen rakenne yhdenmukaisen impedanssin ja suuren tuottotappion varmistamiseksi;
Vakaat mekaaniset ominaisuudet pitkän käyttöiän varmistamiseksi;
Vedenpitävä ja kosteudenkestävä.
Fyysinen korkea vaahtoeristys voi täyttää kaikki edellä mainitut vaatimukset. Kehittyneen suulakepuristus- ja kaasunruiskutusteknologian ja erikoismateriaalien avulla vaahtoamisaste voi nousta yli 80 prosenttiin, ja tällainen sähköteho on suhteellisen lähellä ilmaeristetyn kaapelin sähkötehoa. Kaasun ruiskutusmenetelmässä typpeä ruiskutetaan suoraan suulakepuristajan väliaineeseen. Tätä prosessia kutsutaan myös fyysiseksi vaahtoamismenetelmäksi. Toisin kuin tämä kemiallinen vaahtoamismenetelmä, vaahtoamisaste voi nousta vain noin 50%: iin, ja dielektrinen menetys on suhteellisen suuri. Kaasun ruiskutusmenetelmällä saatu vaahdotettu rakenne on yhdenmukainen, mikä tarkoittaa, että sen impedanssi on yhtenäinen ja tuottohäviö suuri.
RF-kaapelillamme on erittäin hyvä sähköinen suorituskyky eristysmateriaalin pienen dielektrisen häviökulman ja suuren vaahtoamisasteen vuoksi. Vaahtoavan välialtaan ominaisuudet ovat tärkeämpiä korkeilla taajuuksilla. Juuri tämä erityinen vaahtorakenne määrittää kaapelin erittäin alhaisen vajaustehon korkeilla taajuuksilla.
Ainutlaatuinen monikerroksinen eristysprosessi (sisäinen ohut kerrosvaahtokerros-ulompi ohut kerros) voi saada yhtenäisen ja suljetun vaahtorakenteen, jolla on vakaat mekaaniset ominaisuudet, korkea lujuus ja hyvä kosteudenkestävyys. Jotta kaapeli säilyttäisi hyvän sähkötehon kosteassa ympäristössä, suunnittelimme erityisesti kaapelin: vaahdotettuun eristyskerrokseen lisätään ohut kiinteä ydin PE. Tämä ohut ulkokerros voi tehokkaasti estää kosteuden tunkeutumisen ja suojata kaapelin sähköistä suorituskykyä tuotannon alusta alkaen. Tämä muotoilu on erityisen tärkeä vuotaneille kaapeleille, joiden ulkojohtimen reiät ovat. Lisäksi eristyskerros on tiiviisti kääritty sisäjohtimeen sisemmän ohuen kerroksen avulla, mikä parantaa edelleen kaapelin mekaanista vakautta. Lisäksi ohut kerros sisältää erityisiä stabilointiaineita, jotka voivat varmistaa yhteensopivuuden kuparin kanssa ja kaapelejemme pitkäaikaisen käyttöiän. Sopivan ohuen sisäkerroksen materiaalin valinta voi saada tyydyttävän suorituskyvyn, kuten kosteudenkestävyyden, sidonnan ja vakauden.
Tämä monikerroksinen eristysmalli (sisäinen ohut kerrosvaahtokerros- ulompi ohut kerros) voi samanaikaisesti saada erinomaisen sähköisen suorituskyvyn ja vakaat mekaaniset ominaisuudet, mikä parantaa RF-kaapeleiden pitkäaikaista käyttöikaarta ja luotettavuutta.
4. Sheath
Yleisimmin ulkokaapeleiden vaippamateriaali on musta lineaarinen matalatiheyksinen polyeteeni. Sen tiheys on samanlainen kuin LDPE: n, mutta sen lujuus vastaa HDPE: tä. Päinvastoin, joissakin tapauksissa meillä on taipumus käyttää HDPE: tä, joka voi tarjota parempia mekaanisia ominaisuuksia ja vastustuskykyä kitkalle, kemikaaleille, kosteudelle ja erilaisille ympäristöolosuhteille.
UV-kestävä musta HDPE kestää erittäin korkeiden lämpötilojen ja voimakkaiden ultraviolettisäteiden aiheuttamia ilmastorasituksia. Kun kaapeleiden paloturvallisuus korostuu, on käytettävä vähäsavuisia, halogeenittomia ja palonestoaineita. Vuotavassa kaapelissa palon leviämisen vähentämiseksi ulkojohtimen ja tahdin välillä voidaan käyttää palonkestävää ja palosuojattua teippiä helposti sulavan eristyskerroksen jotta helposti sulava eristyskerros jää kaapeliin.
