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同軸電纜結(jié)構(gòu)材料

發(fā)布日期:2015-11-13 00:00:00 作者: 點擊:

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(guān)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(yīng)使電纜結(jié)構(gòu)和材料保證在電纜整個使用期限內(nèi)都有很好的傳輸特性,這一點非常重要.
    1、內(nèi)導(dǎo)體   
    銅是內(nèi)導(dǎo)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(nèi)導(dǎo)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(dǎo)體進行軋紋,這樣可獲得足夠好的彎曲性能。
    內(nèi)導(dǎo)體對信號傳輸影響很大,因為衰減主要是內(nèi)導(dǎo)體電阻損耗引起的。其電導(dǎo)率,尤其是表面電導(dǎo)率,應(yīng)盡可能高,一般要求是58MS/m(+20℃),因為在高頻下,電流僅在導(dǎo)體表面的一個薄層內(nèi)傳輸,這種現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng),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(nèi)導(dǎo)體時在特定頻率下的趨膚深度值。
    內(nèi)導(dǎo)體用的銅材質(zhì)量要求很高,要求銅材應(yīng)無雜質(zhì),表面干凈、平整、光滑。內(nèi)導(dǎo)體直徑應(yīng)穩(wěn)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(yīng)精確控制制造工藝。
    2、外導(dǎo)體
    外導(dǎo)體有兩個基本的作用:第一是回路導(dǎo)體的作用,第二起屏蔽作用。漏泄電纜的外導(dǎo)體還決定了其漏泄性能。同軸饋線電纜和超柔電纜的外導(dǎo)體是由軋紋銅管焊接而成的,這些電纜的外導(dǎo)體完全封閉,不允許電纜有任何輻射。
    外導(dǎo)體通常由銅帶縱向包覆而成。在外導(dǎo)體層上,開有縱向或橫向的槽口或小孔。
    外導(dǎo)體開槽在軋紋型電纜中比較常見。通過沿軸向方向?qū)埣y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(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳輸?shù)碾姶挪ㄩL。
    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(dǎo)體波峰進行切削,獲得一組合適的槽孔結(jié)構(gòu)。漏泄電纜的外形、寬度及槽孔結(jié)構(gòu)決定了其性能指標(biāo)。
    外導(dǎo)體用的銅材也應(yīng)質(zhì)量很好,導(dǎo)電率高,無雜質(zhì)。外導(dǎo)體尺寸應(yīng)嚴(yán)格控制在公差范圍內(nèi),以保證均勻的特征阻抗和高的回波損耗。
    3、絕緣介質(zhì)
    射頻同軸電纜介質(zhì)遠(yuǎn)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(zhì)材料的選擇和其結(jié)構(gòu)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(guān)系很大。對絕緣最重要的要求有:
    相對介電常數(shù)低,介質(zhì)損耗角因子小,以保證衰減小
    結(jié)構(gòu)一致,以保證阻抗均勻,回波損耗大
    機械性能穩(wěn)定以保證壽命長
    防水防潮
    物理高發(fā)泡絕緣可以達(dá)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(fā)泡度可以達(dá)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(nèi)的介質(zhì)材料中,該工藝也稱為物理發(fā)泡方法。與此相對的化學(xué)發(fā)泡方法,其發(fā)泡度只能達(dá)到50%左右,介質(zhì)損耗較大。注氣法得到的發(fā)泡結(jié)構(gòu)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(zhì)損耗角小、發(fā)泡度大而具有非常好的電氣性能。發(fā)泡介質(zhì)特性在高頻下更加重要,正是這種特殊的發(fā)泡結(jié)構(gòu)決定了電纜高頻下非常低的衰減性能。
    獨特的多層絕緣(內(nèi)薄層-發(fā)泡層-外薄層)共擠工藝可以得到均勻、密閉的發(fā)泡結(jié)構(gòu),具有機械性能穩(wěn)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(huán)境中仍保持很好的電氣性能,我們特意設(shè)計了一種電纜:在發(fā)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(chǎn)就保護電纜電氣性能,這種設(shè)計對于外導(dǎo)體開孔的漏泄電纜尤其重要。另外,絕緣層通過內(nèi)薄層緊緊地包在內(nèi)導(dǎo)體上,進一步提高了電纜的機械穩(wěn)定性。而且,薄層中含有特殊的穩(wěn)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(nèi)薄層材料,完全可以獲得滿意的性能,如:防潮、粘接和穩(wěn)定性。
    這種多層絕緣設(shè)計(內(nèi)薄層-發(fā)泡層-外薄層)可以同時獲得極好的電氣性能和穩(wěn)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(dāng)。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(xué)、潮氣及不同環(huán)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(yīng)力。當(dāng)強調(diào)電纜的防火安全性時,應(yīng)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(dǎo)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(nèi)。

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