O que é um cabo coaxial?
O cabo coaxial às vezes é chamado de cabo RF. Cabo RF coaxial é a estrutura mais utilizada. Como os condutores internos e externos estão em uma posição concêntrica, a energia eletromagnética limita-se a se espalhar no meio entre os condutores internos e externos, por isso tem vantagens significativas como baixa atenuação, alto desempenho de blindagem, largura de banda e desempenho estável. Normalmente usado para transmitir energia de radiofrequência de 500 kHz a 18 GHz. Um cabo coaxial tem dois condutores concêntricos, e o condutor e a camada de escudo compartilham o mesmo eixo do cabo. O cabo coaxial mais comum consiste em um condutor de cobre isolado por um material isolante. Fora do material isolante interno há outra camada de condutor de anel e seu isolador, e então todo o cabo é coberto por um cloreto de polivinil ou baia de material de Teflon. O cabo coaxial pode ser dividido em cabo de banda base de 50Ω e cabo coaxial de radiofrequência de banda larga de 75Ω. Os cabos de banda base são divididos em cabos coaxiais finos e cabos coaxiais espessos. O cabo baseband é usado apenas para transmissão digital, e a taxa de dados pode chegar a 10Mbps. O cabo coaxial de radiofrequência de 50Ω característico é usado principalmente para transmissão de sinal de banda base, a largura de banda de transmissão é de 1-20MHz, e a impedância característica do cabo coaxial de radiofrequência de 75Ω é frequentemente usada na rede CATV, por isso é chamada de cabo CATV, e a largura de banda de transmissão pode chegar a 1GHz. A largura de banda de transmissão é de 750MHz.
Estrutura e materiais do cabo coaxial
As propriedades elétricas mais importantes de um cabo são baixa atenuação, impedância uniforme e alta perda de retorno. Para cabos com vazamento, o mais importante é a sua melhor perda de acoplamento. A principal função do cabo é transmitir sinais. Por isso, é muito importante garantir que a estrutura do cabo e o material tenham boas características de transmissão durante toda a vida útil do cabo.
1. Condutor interno
O cobre é o principal material do condutor interno e pode estar nas seguintes formas: fio de cobre enrado, tubo de cobre enrado e fio de alumínio revestido de cobre. Normalmente, o condutor interno do cabo pequeno é fio de cobre ou fio de alumínio revestido de cobre, enquanto o tubo de cobre é usado para o cabo grande para reduzir o peso e o custo do cabo. O condutor externo do cabo grande é gravado para que o desempenho de dobra suficiente possa ser obtido.
O condutor interno tem grande influência na transmissão do sinal, pois a atenuação é causada principalmente pela perda de resistência do condutor interno. A condutividade elétrica, especialmente a condutividade da superfície, deve ser o mais alta possível. O requisito geral é de 58MS/m (+20°C), pois em altas frequências, a corrente só é transmitida em uma camada fina na superfície do condutor. Este fenômeno é chamado efeito pele, a espessura efetiva da camada atual é chamada de profundidade da pele. A Tabela 1 mostra os valores de profundidade da pele dos tubos de cobre e dos fios de alumínio revestidos de cobre em frequências específicas quando usados como condutores internos.
Os requisitos de qualidade do material de cobre utilizado para o condutor interno são muito elevados, e o material de cobre deve estar livre de impurezas e ter uma superfície limpa, plana e lisa. O diâmetro do condutor interno deve ser estável e ter tolerâncias apertadas. Qualquer alteração no diâmetro reduzirá a uniformidade de impedância e a perda de retorno, de modo que o processo de fabricação deve ser precisamente controlado.
2. Condutor externo
O condutor externo tem duas funções básicas: a primeira é o condutor de retorno, e a segunda é o escudo. O condutor externo de um cabo com vazamento também determina seu desempenho de vazamento. Os condutores externos de cabos alimentadores coaxiais e cabos superflexos são soldados por tubos de cobre ondulado. Os condutores externos desses cabos estão completamente fechados e nenhuma radiação é permitida a partir dos cabos.
O condutor externo é geralmente longitudinalmente coberto com fita de cobre. Na camada de condutor externo, há ranhuras longitudinais ou transversais ou pequenos orifícios.
A ranhura do condutor externo é mais comum em cabos ondulados. É formado por corte esquidistante e grooving da crista de onda ondulada na direção axial. A proporção da parte de corte é pequena, e o espaçamento do slot é muito menor do que o comprimento de onda eletromagnético transmitido.
Obviamente, um cabo com vazamento pode ser feito processando um cabo não vazado de acordo com o seguinte método: corte a crista de onda do condutor externo do cabo enrugado comum no cabo não vazado em um ângulo de 120 graus para obter um conjunto de estruturas de ranhura adequadas. A estrutura de forma, largura e ranhura do cabo com vazamento determina seus indicadores de desempenho.
O cobre utilizado para o condutor externo também deve ser de boa qualidade, alta condutividade e livre de impurezas. O tamanho do condutor externo deve ser estritamente controlado dentro da faixa de tolerância para garantir impedância característica uniforme e alta perda de retorno.
3. Meio isolante
O meio do cabo coaxial de radiofrequência é muito mais do que apenas isolamento. O desempenho final da transmissão é determinado principalmente após o isolamento. Por isso, a escolha do material dielétrico e sua estrutura são muito importantes. Todas as propriedades importantes, como atenuação, impedância e perda de retorno, têm muito a ver com isolamento. Os requisitos mais importantes para o isolamento são:
A constante dielétrica relativa é baixa, e o fator ângulo de perda dielétrica é pequeno para garantir baixa atenuação;
Estrutura consistente para garantir impedância uniforme e grande perda de retorno;
Propriedades mecânicas estáveis para garantir uma vida longa;
À prova d'água e à prova de umidade.
O isolamento físico de espuma alta pode atender a todos os requisitos acima. Usando tecnologia avançada de extrusão e injeção de gás e materiais especiais, o grau de espuma pode chegar a mais de 80%, e o desempenho elétrico desse tipo é relativamente próximo ao dos cabos isolados a ar. No método de injeção de gás, o nitrogênio é injetado diretamente no material de mídia na extrusora. Esse processo também é chamado de método de espuma física. Em contraste com este método de espuma química, o grau de espuma só pode chegar a cerca de 50%, e a perda dielétrica é relativamente grande. A estrutura espumada obtida pelo método de injeção de gás é consistente, o que significa que sua impedância é uniforme e a perda de retorno é grande.
Nosso cabo RF tem um desempenho elétrico muito bom devido ao pequeno ângulo de perda dielétrica do material isolante e ao grande grau de espuma. As características do meio de espuma são mais importantes em altas frequências. É esta estrutura de espuma especial que determina o baixo desempenho de atenuação do cabo em altas frequências.
O único processo de co-extrusão de isolamento multi-camada (camada fina interna de camada fina-camada-exterior fina) pode obter uma estrutura de espuma uniforme e fechada, que tem as características de propriedades mecânicas estáveis, alta resistência e boa resistência à umidade. Para que o cabo mantenha um bom desempenho elétrico em um ambiente úmido, projetamos especialmente um cabo: um pe de núcleo sólido fino é adicionado à superfície externa da camada de isolamento espumado. Esta camada fina externa pode efetivamente evitar a intrusão da umidade e proteger o desempenho elétrico do cabo desde o início da produção. Este design é particularmente importante para cabos com furos no condutor externo. Além disso, a camada isolante é bem enrolada no condutor interno pela camada fina interna, o que melhora ainda mais a estabilidade mecânica do cabo. Além disso, a camada fina contém estabilizadores especiais, que podem garantir compatibilidade com o cobre e a vida útil de longo prazo de nossos cabos. A escolha de um material de camada fina interna adequada pode obter um desempenho satisfatório, como resistência à umidade, ligação e estabilidade.
Este design de isolamento de várias camadas (camada fina interna de camada fina-camada fina camada fina camada fina camada fina camada fina camada fina camada fina fina camada fina fina camada fina fina camada fina fina camada fina fina camada fina fina camada fina) pode simultaneamente obter excelente desempenho elétrico e propriedades mecânicas estáveis, melhorando assim a vida útil de longo prazo e confiabilidade de nossos cabos RF.
4. Baia
O material de baia mais usado para cabos ao ar livre é o polietileno linear de baixa densidade preta. Sua densidade é semelhante ao LDPE, mas sua força é equivalente ao HDPE. Pelo contrário, em alguns casos, tendemos a utilizar o HDPE, que pode proporcionar melhores propriedades mecânicas e resistência ao atrito, produtos químicos, umidade e diferentes condições ambientais para a baia.
HDPE preto resistente a UV pode suportar tensões climáticas causadas por temperaturas extremamente altas e raios ultravioletas fortes. Quando a segurança contra incêndio dos cabos é enfatizada, materiais de baixa fumaça, sem halogênio e retardantes de chama devem ser usados. Em um cabo com vazamento, a fim de reduzir a propagação do fogo, uma fita resistente ao fogo e retardante de chamas pode ser usada entre o condutor externo e a bainha para manter a camada isolante facilmente derretida no cabo.
