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同軸電纜結構與材料

文章出處: 作者: 責任編輯: 人氣:-127 發表時間:2016-07-15
電纜最重要的電氣性能是衰減低、阻抗均勻、回波損耗高,對于漏泄電纜還有很關鍵的一點是其最佳的耦合損耗。電纜的主要作用是傳輸信號,因此,應使電纜結構和材料保證在電纜整個使用期限內都有很好的傳輸特性,這一點非常重要.
  1、內導體
  銅是內導體的主要材料,可以是以下形式:退火銅線、退火銅管、銅包鋁線。通常,小電纜內導體是銅線或銅包鋁線,而大電纜用銅管,以減少電纜重量和成本。對大電纜外導體進行軋紋,這樣可獲得足夠好的彎曲性能。
  內導體對信號傳輸影響很大,因為衰減主要是內導體電阻損耗引起的。其電導率,尤其是表面電導率,應盡可能高,一般要求是58MS/m(+20℃),因為在高頻下,電流僅在導體表面的一個薄層內傳輸,這種現象稱為趨膚效應,電流層的有效厚度稱為趨膚深度。表1表示銅管和銅包鋁線作為內導體時在特定頻率下的趨膚深度值。
  內導體用的銅材質量要求很高,要求銅材應無雜質,表面干凈、平整、光滑。內導體直徑應穩定且公差很小。直徑的任一變化都會降低阻抗均勻性和回波損耗,因此應精確控制制造工藝。
  2、外導體
  外導體有兩個基本的作用:第一是回路導體的作用,第二起屏蔽作用。漏泄電纜的外導體還決定了其漏泄性能。同軸饋線電纜和超柔電纜的外導體是由軋紋銅管焊接而成的,這些電纜的外導體完全封閉,不允許電纜有任何輻射。
  外導體通常由銅帶縱向包覆而成。在外導體層上,開有縱向或橫向的槽口或小孔。
  外導體開槽在軋紋型電纜中比較常見。通過沿軸向方向對軋紋波峰進行等距離切削開槽形成。削去的部分所占比例很小,且槽孔間距遠遠小于傳輸的電磁波長。
  顯然,將非漏泄型電纜按以下方法加工可制成漏泄電纜:以120度夾角對非漏泄型電纜中常見的普通皺紋型電纜的外導體波峰進行切削,獲得一組合適的槽孔結構。漏泄電纜的外形、寬度及槽孔結構決定了其性能指標。
  外導體用的銅材也應質量很好,導電率高,無雜質。外導體尺寸應嚴格控制在公差范圍內,以保證均勻的特征阻抗和高的回波損耗。
  3、絕緣介質
  射頻同軸電纜介質遠不只是起絕緣作用,最終的傳輸性能主要是在絕緣之后才確定的,因此介質材料的選擇和其結構非常重要。所有重要的性能,如衰減、阻抗和回波損耗,都與絕緣關系很大。對絕緣最重要的要求有:
  相對介電常數低,介質損耗角因子小,以保證衰減小
  結構一致,以保證阻抗均勻,回波損耗大
  機械性能穩定以保證壽命長
  防水防潮
  物理高發泡絕緣可以達到以上所有要求。用先進的擠塑和注氣工藝及特殊的材料,發泡度可以達到80%以上,這樣的電氣性能與空氣絕緣電纜比較接近。注氣方法中,氮氣直接注入擠塑機內的介質材料中,該工藝也稱為物理發泡方法。與此相對的化學發泡方法,其發泡度只能達到50%左右,介質損耗較大。注氣法得到的發泡結構一致,意味著其阻抗均勻,回波損耗大。
  我們的RF電纜因絕緣材料的介質損耗角小、發泡度大而具有非常好的電氣性能。發泡介質特性在高頻下更加重要,正是這種特殊的發泡結構決定了電纜高頻下非常低的衰減性能。
  獨特的多層絕緣(內薄層-發泡層-外薄層)共擠工藝可以得到均勻、密閉的發泡結構,具有機械性能穩定、強度高以及很好的防潮性能等特點。為使電纜在潮濕的環境中仍保持很好的電氣性能,我們特意設計了一種電纜:在發泡絕緣層外表面加一層薄的實芯PE。這種外薄層可以有效防止潮氣入侵,從一開始生產就保護電纜電氣性能,這種設計對于外導體開孔的漏泄電纜尤其重要。另外,絕緣層通過內薄層緊緊地包在內導體上,進一步提高了電纜的機械穩定性。而且,薄層中含有特殊的穩定劑,即能保證和銅的相容性,又能保證我們電纜的長期使用壽命。選用合適的內薄層材料,完全可以獲得滿意的性能,如:防潮、粘接和穩定性。
  這種多層絕緣設計(內薄層-發泡層-外薄層)可以同時獲得極好的電氣性能和穩定的機械性能,從而提高了我們的RF電纜的長期使用壽命和可*性。
  4、護套
  戶外電纜最常用的護套材料是黑色線性低密度聚乙烯,它密度與LDPE相近,但強度與HDPE相當。相反,在某些情形下,我們傾向用HDPE,它可為護套提供更好的機械性能和耐摩擦、化學、潮氣及不同環境條件的性能。
  防紫外線的黑色HDPE能承受如極高溫度和極強紫外線引起的氣候應力。當強調電纜的防火安全性時,應使用低煙無鹵阻燃材料。在漏泄電纜中,為減小火的蔓延,可在外導體和護套之間使用防火阻燃帶,使容易熔融的絕緣層保留在電纜內。