Какви предимства носи коаксиален кабел с въздушен диелектрик за RF системите?

Как конструкцията на коаксиален кабел с въздушен диелектрик подобрява цялостността на RF сигнала

Коаксиалните кабели с въздушен диелектрик постигат изключителна производителност в радиочестотния (RF) диапазон чрез специализирано инженерство. За разлика от конвенционалните проекти с твърд диелектрик, тези кабели заменят непрекъснатата изолация с точно позиционирани разделители, които поддържат разстоянието между проводниците чрез въздух — средата с най-ниски загуби, налична като диелектрик.

Конструкция с кухина и въздушен диелектрик и нейната роля в минимизиране на загубата на сигнал

Кухите въздушни диелектрични структури намаляват сблъсъците на електроните, когато сигнали се предават през тях, което означава, че по-малко енергия се абсорбира по пътя. Въздухът има диелектрична константа, близка до 1,0, докато материали като полиетилен са около 2,3 или по-висока. Поради тази разлика въздухът причинява значително по-малко фазово изкривяване и създава по-малка капацитетност в системата. Тестове в индустрията показват, че тези конструкции с въздушен филм имат около 40% по-малки загуби на сигнала при честоти от 6 GHz в сравнение с традиционните алтернативи с пяна от полиетилен, според последните проучвания на RF материали от миналата година. За инженерите, работещи с високочестотни системи, това има голямо значение, тъй като малките загуби могат сериозно да намалят общата производителност с течение на времето.

Сравнение с кабели с твърд диелектрик от полиетилен: Структурни и електрически разлики

Кабелите с въздушен диелектрик и твърд полиетилен (PE) показват фундаментални разлики, които влияят на RF производителността:

Механичната твърдост на конструкцията с въздушно разстояние предотвратява деформация на диелектрика при огъване, като се запазва постоянен импеданс. Напротив, кабелите с полиетилен (PE) са по-податливи на промени в капацитета вследствие компресия — което увеличава коефициента на стояща вълна по напрежение (VSWR).

Ниско заглъхване и висока поносимост на мощност при високочестотни RF приложения

Намалено заглъхване на сигнала от 1—6 GHz: данни за производителност и печалби в ефективността на RF

Коаксиалният кабел с въздушен диелектрик наистина се отличава по отношение на поддържането на качеството на сигнала при тези високи честотни диапазони благодарение на своята конструкция с въздушно ядро, която намалява загубите на сигнал. Според стандартното изпитване IEC 61196, тези кабели показват затихване от около 0,15 dB на метър при честоти от 6 GHz, което всъщност е почти наполовина в сравнение с традиционните кабели с твърд полиетилен диелектрик. Какво ги прави толкова ефективни? В основни линии те губят по-малко енергия чрез изолационния си материал, което означава, че сигналите могат да изминат значително по-големи разстояния, преди да се нуждаят от усилване или усилители. А за хората, работещи в радиочестотното инженерство, това означава по-малко проблеми с влошаването на сигнала с увеличаването на разстоянието, както и потенциално спестяване на разходите за допълнително оборудване.

Системите, използващи тази технология, постигат 96% ефективност на предаване на енергия при 5G връзки (IEEE 2023), като намаляват разходите за енергия с 740 000 долара годишно на всеки развертване от 1000 възела.

Превъзходна топлинна стабилност и капацитет на мощността на коаксиален кабел с въздушен диелектрик

Празният дизайн осигурява ненадмината топлинна производителност. Кабелите с въздушен диелектрик издържат непрекъсната мощност от 5 kW при околна температура 40°C — двойно повече от възможностите на алтернативите с пяна. Основните предимства включват:

• Нулево стареене на диелектрика при температури ≥ 200°C
• Коефициент на топлинно разширение под 5 ppm/°C
• Вариация на фазовата стабилност < 0,02° в обхват от 85°C

Тази устойчивост към топлина предотвратява промени в импеданса по време на предаване при висока мощност, като намалява VSWR до 1,05:1 в радарни системи при 6 GHz. Полеви тестове показват 99,8% време на работа при предаватели за излъчване след 15 000 работни часа.

Въздушни диелектрични срещу коаксиални кабели с пяновиден диелектрик: Сравнение в радиочестотното инженерство

Загуба при вмъкване, КСНП и обща производителност на системата при различни типове радиочестотна инфраструктура

Сравнението на оптичните кабели с въздушна диелектрична среда с техните колеги с пяна като LMR® или LDF/AL4 типове разкрива три основни фактора, които наистина имат значение за РЧ системите: колко сигнал се губи по линията (загуба при включване), коефициент на стояща вълна по напрежение (VSWR) и колко добре издържат на външни условия. Кабелите с въздушна диелектрична среда обикновено губят около 20 до 30 процента по-малко сигнал над 2 GHz честоти, защото абсорбират по-малко диелектрични материали, което ги прави отличен избор за дълги връзки към мобилни кули и разпределени антени. Но има един недостатък. Кабелите с пяна всъщност се представят по-добре, когато става въпрос за запазване на стабилни фазови характеристики и съпротивление на натрупване на влага — нещо, което става изключително важно при влажни външни условия, където кабелите с въздушна пълнота могат да развият вътрешно кондензиране. Анализът на VSWR стойностите разкрива друга картина. Правите участъци на въздушни кабели запазват доста добри стойности около 1,15:1, но ако се огънат твърде рязко, импедансът започва да се променя над 1,25:1. Кабелите с пяна остават под 1,2:1 дори при сложни пътища на инсталиране. При оценката на общата надеждност на системата, вариантите с пяна постигат по-добалансиране, въпреки леко по-високите загуби на сигнал. Те предлагат по-последователна защита и могат да издържат на натискови сили много по-добре от въздушните диелектрици, които са известни с твърдостта си и правят инсталирането наистина трудно в определени ситуации.

ЧЗВ

Какво е основното предимство на коаксиалните кабели с въздушен диелектрик пред твърдите PE кабели?

Кабелите с въздушен диелектрик осигуряват по-висока цялостност на RF сигнала поради по-ниска загуба на сигнал и по-голяма фазова стабилност, благодарение на конструкцията си с въздушно ядро.

Защо кабелите с въздушен диелектрик по-добре обработват високите честоти?

Кабелите с въздушен диелектрик имат по-нисък диелектричен коефициент и капацитет, което минимизира фазовата деформация и затихването при високочестотни приложения.

Как се сравняват кабелите с въздушен диелектрик с кабелите с пяновиден диелектрик?

Кабелите с въздушен диелектрик предлагат по-ниска загуба на сигнал, но са по-малко устойчиви на влага и могат да срещнат трудности при инсталиране поради по-голямата си твърдост.