Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Радиочастотные линии

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 [32] 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68

леи IK различным эксплуатаци01нны.м воздействиям, особенно механическим- изгибам, перемоткам. Изменение критической частоты при изгибах приводит к з1начительной нестабильности затухания.

Из рис. 4.32 яидно, что на частотах около 10 ГГц более высокую .стабильность коэффициента затухания имеют гибкие коак-;сиальные кабели с диаметром изоляции не более 7,3 мм. Гибкие

г«о. 1Ш. 1"-и -1-1-

1ЙГ-1

aJ6/M

Ц»ми

4/ 2,1 2,5 Ь9 1,5

2 9,6 ЩО т

Рис. 4.31. Зависимость критической частоты от диаметра изоляции кабеля

Рис. 4.32. Зависимость коэффициента затухания от частоты в нормальных условиях и стационарном состоянии кабелей:

D„3 = 9 ии, Zg = 75 Ом, оплетка из медной проволоки; 2 -D„3 = 4,6 мм, Zb = 75 Ом, оплетка из посеребренной проволоки; 3 - В„з = 7,3 нм, Z = 50 Ом, оплетка из посеребренной проволоки

кабели больших размеров на частотах, близиих к критической области, имеют вышкую нестабильность коэффициента затухания. Это необходимо учитывать при выборе гибкого коаксиального кабеля, предназначенного для работы в широком диапазоне частот, а также на частотах, близких к .критическим.

Цри исследовании нестабильности параметров кабелей необходимо учитывать кратковременное воздействие температуры (единицы часов), длительное (десятки, сотни и тысячи часов), а также постоанное и циклическое. На рис. 4.33 1пр.иведены экспериментальные зааиоимости коэффициента затухания при кратковременном воздействии температуры на различных частотах для разных кабелей. Из рис. 4.33 .видно, что тем.пературяая нсстабиль-.кость коэффициента затухания, например, в интервале темпера-

тур от 20 до -1-500°С .может .составлять 250%, что существенно повлияет .на передачу электромагнитной энергии.

В результате длительного .воздействия температуры нач1инают сказываться процессы окисления проводниковых материалов, например 1меди, а также Пр.оцеосы старения изоляции. В результате

сс, ЯБ/М


-80-м

Рис. 4.33. Тешгературная зависимость коэффициента затухаиия;

/ - для кабеля со сплошной полиэтиленовой изоляцией, В„з = 4,6 мм на частоте Ю ГГц;

2 -для кабеля со сплошной фторопластовой изоляцией, = 4,6 мм иа частоте Ю ГГц;

3 -для кабеля с колпачковой керамической изоляцией, В„з = 9.0 мм иа частоте I ГГц (стрелками обозначено направление изменения температуры)

0КислвНИя проводников увел,ичивается 1ко.нтактное сопротивление между праволо.каМИ оплетки, что вызывает нестабильность .коэффициента затухания на СВЧ. Влияние .окисления проводников может быть уменьшено путем серебрения.

После длительного .воздействия температуры (тысячи часов) наблюдаются значительное изменение тангенса угла диэлектрических .потерь .полиэтилена (до 80%) и неэначителыно.е изменение та,нгекса угла диэлектрических .потерь фто.ропласта-4.

Существенным фактором, .влйяюЩИМ на .нестабилыность параметров радиочастотных кабелей после воздействия температуры, являются необратимые релаксационные процессы усадки изоляции 1И защитной оболочки кабелей. Релаксационные напряжения в полиэтилено.вой и фторопластовой (спло.шной .или воздуш.но-пластмаосовой) изоляции (могут .возникнуть как (непосредственно в п.роцессе изолирования, так и в результате термодинамических воздействий на кабель .в процессе эксплуатации. Как известно [24, 25, 26], на образование внутренних напряжений в изоляци(И влияют следующие факторы:

ориентация молекул полиэтилена ,дри прохождении его через матрицу в процессе ш.прицевания и ориентация молекул фторопласта при каландрировании лент или прессовании. Ориентированное состояние молекул является неустойчивым, так как они стремятся вернуться к исходному устойчивому .оасто.я,нию;

разница .коэффициентов теплаво.го объемного .расш-ирения полиэтилена и фторопласта .при разных температурах и существенное разл1ичие коэффициентов теплового объемного расширения изоляционных ;и проводниковых материалов, а также разница в скорости охлаждения наружных и внутренних слоев изоляции;



«холодная вытяжка» полиэтил&на, когда «атяжеиие кабеля превышает допустимое.

Воэниюновение и то-следующее снятие достаточно больших внутренних напряжений в изоляционном слое могут иривести к изменению физической длины изоляционного слоя-усадке, заметной либо 1по оголению внутреннего и внешнего троводников кабеля на концах образца (рис. 4.34а), либо по деформации проводников на внутренних участках кабеля (рис. 4.346, в).



Рис. 4.34. Усадка сплошной (ленточной) фторопластовой изоляции, вызвавшая оголение проводников (а) кабеля; усадка сплошной полиэтиленовой (б) и кор дельной полиэтиленовой (в) изоляции, вызвавшая (распущение и изгиб виутреннего проводника кабеля

Методика экспериментального определения усадки .изоляции состоит в измеревии длины изоляционного слоя до и после выдержки образцов кабеля при иовышенной температуре (100±2°С - для кабелей нормальной нагревостойкости с различными видам.и полиэтиленовой изоляции и 200±2°С - для кабелей повышенной нагревостойкости с различны.ми видами фторопластовой изоляции). Длина образцов - 200 мм, число - не менее 10 (методика ГОСТ 12175-68). Величину усадки Al, %. определяют по формуле

А1 =

100,

где /о - первоначальная длина изоляции; ii - длина изоляции после выдержки кабеля при повышенной температире или после температурных циклов к<нагрев-охлаждение».

На рис. 4.35 приведена зависисмость величины усадки изоляции от температуры, а на рис. 4.36 - от числа циклов кснагрев-охлаждение» для коаксиальных кабелей с различными типами полиэтиленовой 1и фторопластовой .изоляции. Из рисунков иидно, что величина усадки изоляции зависит от ряда факторов: конструкции и материала изоляции, времени выдержки образцов при по-

Рис. 4.35. Зависимость усадки изоляции от температуры:

/ - для кабеля со сплошной полиэтиленовой изоляцией; 2 - для кабеля со сплошной фторопластовой изоляцией

60 80

г

1 г 3 5 Вп

7 2 3 5 671

Рис. 4.36. Зависимость усадки изоляции от числа щгелов «нагрев- охлаждение» для кабелей с полиэтиленовой (а) и фторопластовой (6) изоляцией:

/ - сплошная; 2 - пористая: 3 - кордельная; 4 - трубчатая

вышенной температуре, особенно в первые 2-3 ч. Наименьшую усадку имеет сплошная полиэтиленовая облученная изоляция (0,5%). Наибольшую усадку изоляции имеют образцы кабелей с пористой фторопластовой изоляцией и изоляцией в виде полиэтиленовой трубки (4-7%)-

Усадка изоляции может оказывать опасное влияние на эксплуатационные параметры радиочастотных кабелей, такие, как:

нарушение контакта проводников в местах .соединения с разъемами;

петлеобразование внутреннего проводника, ведущее к снижению пробивного напряжения ,и напряжения начала внутренних разрядов в изоляции, короткому з:iмыкaнию внутреннего проводника на внешний, изменению физ1Ической длины кабеля, ухудшению согласования и нестабильности параметров передачи.

В целом это пр,иводит к .существенному искажению передаваемых сигналов и анижению эксплуатационной надежности .радиочастотных кабелей и систем передачи на их основе. Влияние усад-> ки на КСВН и коэффициент затухания кабеля показано на рис. 4.37.



Снизить величину усадки изоляции радиочастотных кабелей можно путем выбора определенного типа конструкции и материала изоляции, иведением таких технологических режимов, при ко-

6 5 l 3



Г.ГГц

8,6 9,0

9,8 fjrn

Рис. 4.37. Влияние усадки на КСВН (а) и коэффициент затухания (б) в полосе частот для кабеля с воздушно-пластмассовой (кордельной) полиэггиленовой изоляцией (и-число циклов «нагрев-охлаждение»)

а, dbimm


Рис. 4.38. Зависимость коэффициента затухаиия от частоты:

а) для кабеля с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена до (1) и после (!) миграции; б) для кабеля с оболочкой из поливинилхлорида до (2) и после (2) миграции

торых исключается высокая степень ориентации молекул полиэтилена или фторопласта в процессе изолирования, путем термообработки кабеля при повышенной температуре или путем облучения.

В случае негерметичности внешнего проводника, например оплетки, возможны миграция поливинилхло-ридных пластикатов оболочки и влияние ее на электрические параметры кабеля. Экспериментальные исследования показывают, что наиболее чувствительным к миграции является коэффициент затухания [27]. Методика оценки влияния эффекта миграции заключается в измерении коэффициента затухания образцов кабелей до и после выдержки их при температуре 70° С в течение семи суток. На рис. 4.38 представлены результаты таких измерений. Как видно из рисунка, коэффициент затухания увеличивается тем больше, чем больше геометрические размеры кабеля (и соответственно больше поверхность соприкосновения с оболочкой), чем выше частота и, следовательно, доля потерь в диэлектрике. Наблюдается значительное (до 100%) увеличение коэффициента затухания.

С изменением внешнего давления до 9,8-108 Па и более изменяются кон-

тактные сопротивления между проволоками оплетки, что ведет к некоторому изменению ее активного сопротивления и коэффициента затухания в кабеле. Это заметно на частотах 10-15 ГГц в слу-

а, дБ/м

>

О 9,8 19,6 W,k 59,Z k9 58,8 58,7 78,4- РЮ.Па

Рис. 4.39. Зксперимен-тальная зависимость коэффициента затухания от внешнего давления иа частоте 10 ГГц:

1 - для кабеля со сплошной полиэтиленовой изоляцией РК 75-4-Г1 (оплетка из медной проволоки). 2 - для кабеля со сплошной полиэтиленовой изоляцией РК 75-4-18 (оплетка из посеребренной проволоки)

чае оплеток из посеребренных проволок (рис. 4.39). Диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь при этих давлениях практически не изменяются.

4.19. ВЫБОР КОАКСИАЛЬНОГО РАДИОЧАСТОТНОГО КАБЕЛЯ

Выбор коаксиального радиочастотного кабеля зависит от конкретных условий его применения. Сделать правильный выбор - значит установить .максимально точное соответствие требований я возможностей кабеля по основным определяющим па.ра.метрам. В этом .отношении преаде всего должна п.амочь в выборе приведенная ранее классификация кабелей. Она позволяет легко найти требуемую труппу кабелей. Нахождение конкретной -марки внутри группы определяется основньши параметрами кабеля, такими, как (Коэффициенты затухания и фазы, во-шовое сопротивление, пропускаемая мощность, размеры, масса и прочее. П.р.и выборе кабеля важно учитывать .налич1ие стандартных соед.инител1ей, так как их изготовление вызывает значительные технические трудности.

Размер .кабеля выбирается, гла.вны,м образом, из соображений ном.инальной мощности, коэфсхициента затухания и рабочего напряжения изоляции. Уменьшение диаметра кабеля приводит к значительному увеличению коэффициента затухания и рабочей полосы частот, уменьшению допуакаем.ой мощности и .напряжения, увеличению степени гибкости, а также уменьшению га.баритов (И массы. Важно определить оптимальное соотношение этих параметров.

В .соответствии с .ГОСТ 113260-71 коаксиальные радиочастотные кабели могут быть изготовлены .следующих номинальных диа-метр.ов по изоляции: 0,60; 0,87; 1,0; 1,5; 2,2; 2,95; 3,7; 4,6; 4,8; 7,25; 9,0; 11,5; 13,0; 17,3; 24,0; 33,0; 44,0; 60,0; 78,0; 120 ,мм. В табл. 4.2 представлены па;раметры 19 марок кабелей одного диаметра по изоляции 2,2 мм. Срав.нение параметров этих кабелей позволяет выбрать из .них кабели с экстремальными .значениями .парамет-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 [32] 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68



0.0421
Яндекс.Метрика