¿Qué es un cable coaxial?
El cable coaxial se llama a veces cable RF. El cable RF coaxial es la estructura más utilizada. Debido a que los conductores internos y externos están en una posición concéntrica, la energía electromagnética se limita a extenderse en el medio entre los conductores internos y externos, por lo que tiene ventajas significativas como baja atenuación, alto rendimiento de blindaje, ancho de banda y rendimiento estable. Normalmente se utiliza para transmitir energía de radiofrecuencia de 500 kHz a 18 GHz. Un cable coaxial tiene dos conductores concéntricos, y el conductor y la capa de escudo comparten el mismo eje del cable. El cable coaxial más común consiste en un conductor de cobre aislado por un material aislante. Fuera del material aislante interno hay otra capa de conductor de anillo y su aislante, y luego todo el cable está cubierto por un cloruro de polivinilo o una funda de material de teflón. El cable coaxial se puede dividir en un cable de banda base de 50o y un cable coaxial de radiofrecuencia de cable de banda ancha de 75o. Los cables de banda base se dividen en cables coaxiales finos y cables coaxiales gruesos. El cable de banda base solo se utiliza para la transmisión digital, y la velocidad de datos puede alcanzar los 10 Mbps. El cable coaxial de radiofrecuencia característica de 50o se utiliza principalmente para la transmisión de señal de banda base, el ancho de banda de transmisión es de 1-20MHz, y el cable coaxial de radiofrecuencia de impedancia característica de 75o se utiliza a menudo en la red CATV, por lo que se llama cable CATV, y el ancho de banda de transmisión puede alcanzar 1GHz. El ancho de banda de transmisión es 750MHz.
Estructura y materiales de cables coaxiales
Las propiedades eléctricas más importantes de un cable son baja atenuación, impedancia uniforme y alta pérdida de retorno. Para los cables con fugas, lo más importante es su mejor pérdida de acoplamiento. La función principal del cable es transmitir señales. Por lo tanto, es muy importante asegurarse de que la estructura del cable y el material tienen buenas características de transmisión durante toda la vida útil del cable.
1. Conductor interno
El cobre es el material principal del conductor interno y puede estar en las siguientes formas: alambre de cobre recocido, tubo de cobre recocido y alambre de aluminio revestido de cobre. Por lo general, el conductor interno del cable pequeño es alambre de cobre o alambre de aluminio revestido de cobre, mientras que el tubo de cobre se utiliza para el cable grande para reducir el peso y el costo del cable. El conductor exterior del cable grande está grabado para obtener un rendimiento de flexión suficiente.
El conductor interno tiene una gran influencia en la transmisión de la señal, ya que la atenuación es causada principalmente por la pérdida de resistencia del conductor interno. La conductividad eléctrica, especialmente la conductividad de la superficie, debe ser lo más alta posible. El requisito general es 58MS/m (+20oC), ya que a altas frecuencias, la corriente sólo se transmite en una capa delgada en la superficie del conductor. Este fenómeno se llama efecto de la piel, el espesor efectivo de la capa actual se llama profundidad de la piel. La Tabla 1 muestra los valores de profundidad de la piel de los tubos de cobre y los cables de aluminio revestidos de cobre a frecuencias específicas cuando se utilizan como conductores internos.
Los requisitos de calidad del material de cobre utilizado para el conductor interno son muy altos, y el material de cobre debe estar libre de impurezas y tener una superficie limpia, plana y lisa. El diámetro del conductor interno debe ser estable y tener tolerancias ajustadas. Cualquier cambio en el diámetro reducirá la uniformidad de impedancia y la pérdida de retorno, por lo que el proceso de fabricación debe ser controlado con precisión.
2. Conductor externo
El conductor exterior tiene dos funciones básicas: la primera es el conductor de retorno, y la segunda es el escudo. El conductor externo de un cable con fugas también determina su rendimiento de fugas. Los conductores exteriores de los cables de alimentación coaxial y los cables superflexibles están soldados por tubos de cobre corrugado. Los conductores exteriores de estos cables están completamente cerrados y no se permite la radiación de los cables.
El conductor exterior suele estar cubierto longitudinalmente con cinta de cobre. En la capa conductora exterior, hay ranuras longitudinales o transversales o pequeños agujeros.
El ranurado del conductor exterior es más común en los cables corrugados. Se forma por corte equidistante y ranurado de la cresta de onda corrugada en la dirección axial. La proporción de la parte de corte es pequeña, y el espaciado de la ranura es mucho menor que la longitud de onda electromagnética transmitida.
Obviamente, un cable con fugas se puede hacer procesando un cable sin fugas de acuerdo con el siguiente método: cortar la cresta de onda del conductor exterior del cable arrugado común en el cable no con fugas en un ángulo de 120 grados para obtener un conjunto de estructuras de ranura adecuadas. La forma, anchura y estructura de ranura del cable con fugas determinan sus indicadores de rendimiento.
El cobre utilizado para el conductor exterior también debe ser de buena calidad, alta conductividad y libre de impurezas. El tamaño del conductor exterior debe controlarse estrictamente dentro del rango de tolerancia para garantizar una impedancia característica uniforme y una alta pérdida de retorno.
3. Medio aislante
El medio de cable coaxial de radiofrecuencia es mucho más que solo aislamiento. El rendimiento final de la transmisión se determina principalmente después del aislamiento. Por lo tanto, la elección del material dieléctrico y su estructura son muy importantes. Todas las propiedades importantes, como la atenuación, la impedancia y la pérdida de retorno, tienen mucho que ver con el aislamiento. Los requisitos más importantes para el aislamiento son:
La constante dieléctrica relativa es baja, y el factor de ángulo de pérdida dieléctrico es pequeño para asegurar una atenuación baja;
Estructura consistente para garantizar una impedancia uniforme y una gran pérdida de retorno;
Propiedades mecánicas estables para garantizar una larga vida útil;
Impermeable y a prueba de humedad.
El aislamiento físico de alta espuma puede cumplir con todos los requisitos anteriores. Utilizando tecnología avanzada de extrusión e inyección de gas y materiales especiales, el grado de formación de espuma puede alcanzar más del 80%, y el rendimiento eléctrico de este tipo es relativamente cercano al de los cables con aislamiento de aire. En el método de inyección de gas, el nitrógeno se inyecta directamente en el material de medios en el extrusor. Este proceso también se denomina método de espuma física. A diferencia de este método de espuma química, el grado de espuma sólo puede alcanzar alrededor del 50%, y la pérdida dieléctrica es relativamente grande. La estructura espumosa obtenida por el método de inyección de gas es consistente, lo que significa que su impedancia es uniforme y la pérdida de retorno es grande.
Nuestro cable RF tiene muy buen rendimiento eléctrico debido al pequeño ángulo de pérdida dieléctrica del material aislante y el gran grado de formación de espuma. Las características del medio espumante son más importantes en las frecuencias altas. Es esta estructura de espuma especial la que determina el rendimiento de atenuación muy bajo del cable a altas frecuencias.
El exclusivo proceso de coextrusión de aislamiento multicapa (capa fina interior de capa-espuma de capa externa) puede obtener una estructura de espuma uniforme y cerrada, que tiene las características de propiedades mecánicas estables, alta resistencia y buena resistencia a la humedad. Con el fin de hacer que el cable mantenga un buen rendimiento eléctrico en un ambiente húmedo, hemos diseñado especialmente un cable: se añade un PE de núcleo sólido delgado a la superficie exterior de la capa de aislamiento espumado. Esta capa delgada externa puede prevenir eficazmente la intrusión de humedad y proteger el rendimiento eléctrico del cable desde el comienzo de la producción. Este diseño es particularmente importante para cables con fugas con orificios en el conductor exterior. Además, la capa aislante está ajustada en el conductor interno por la capa delgada interna, lo que mejora aún más la estabilidad mecánica del cable. Además, la capa delgada contiene estabilizadores especiales, que pueden garantizar la compatibilidad con el cobre y la vida útil a largo plazo de nuestros cables. Elegir un material interior de capa fina adecuado puede obtener completamente un rendimiento satisfactorio, como resistencia a la humedad, unión y estabilidad.
Este diseño de aislamiento multicapa (capa fina interna de capa-espuma capa externa capa fina capa fina) puede obtener simultáneamente un excelente rendimiento eléctrico y propiedades mecánicas estables, mejorando así la vida útil a largo plazo y la fiabilidad de nuestros cables de RF.
4. Vaina
El material de vaina más utilizado para cables exteriores es el polietileno lineal negro de baja densidad. Su densidad es similar a LDPE, pero su resistencia es equivalente a HDPE. Por el contrario, en algunos casos, tendemos a utilizar HDPE, que puede proporcionar mejores propiedades mecánicas y resistencia a la fricción, productos químicos, humedad y diferentes condiciones ambientales para la vaina.
El HDPE negro resistente a los rayos UV puede soportar tensiones climáticas causadas por temperaturas extremadamente altas y fuertes rayos ultravioleta. Cuando se enfatiza la seguridad contra incendios de los cables, se deben utilizar materiales de bajo humo, libres de halógenos y ignífugos. En un cable con fugas, con el fin de reducir la propagación del fuego, se puede utilizar una cinta resistente al fuego y ignífuga entre el conductor externo y la vaina para mantener la capa aislante fácilmente derretida en el cable.
