ব্লগ

চরম তাপমাত্রা কীভাবে RF সমাক্ষীয় তারের (ক্যাবল) পারফরম্যান্সকে প্রভাবিত করে

তাপমাত্রা পরিবর্তন এবং RF সমাক্ষীয় তারের (ক্যাবল) পারফরম্যান্সের মধ্যে সম্পর্ক

RF কো-অ্যাক্সিয়াল ক্যাবলগুলি তাপমাত্রা -55°C থেকে +125°C পরিসরের বাইরে থাকলে দ্রুত ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। কম তাপমাত্রায় পরিবাহীগুলি সংকুচিত হয়ে যায়, ইম্পিড্যান্স মিম্যাচ বৃদ্ধি করে, আবার বেশি তাপ ডাই-ইলেকট্রিক উপাদানগুলি নরম করে দেয়, প্রতি মিটার ক্যাপাসিট্যান্স 8% পর্যন্ত পরিবর্তন করে (সদ্য শিল্প বিশ্লেষণ)।

ডাই-ইলেকট্রিক বৈশিষ্ট্য এবং সংকেত প্রচারের উপর তাপীয় প্রসারণের প্রভাব

ধাতব পরিবাহী এবং পলিমার ডাই-ইলেকট্রিকগুলির মধ্যে পার্থক্য প্রসারণ ট্রান্সমিশন লাইনগুলিতে মাইক্রোগ্যাপ তৈরি করে। এই যান্ত্রিক চাপ পর্যায় বেগ স্থিতিশীলতা 12-18% কমিয়ে দেয়, বিশেষ করে যে ক্যাবলগুলিতে স্ট্যান্ডার্ড PTFE ইনসুলেশন থাকে, পুনরাবৃত্ত তাপীয় চক্রের উপর সংকেতের স্পষ্টতা কমিয়ে দেয়।

উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তাপীয় চক্রাকারে দশা এবং বিস্তার স্থিতিশীলতা

6 গিগাহার্টজের বেশি কাজ করা হাই-ফ্রিকোয়েন্সি সিস্টেমগুলি তাপমাত্রা পরিবর্তনের কারণে ফেজ শিফটের প্রতি বিশেষভাবে সংবেদনশীল। 0.05°/মিটার/°C -এর বেশি অপরিবর্তিত পরিবর্তন বিমফরমিং এবং রাডার সিঙ্ক্রোনাইজেশন বিঘ্নিত করতে পারে, স্থিতিশীল পারফরম্যান্স নিশ্চিত করতে একটিভ ফেজ কমপেনসেশন আবশ্যিক করে তোলে।

ডেটা: -55°C থেকে +125°C সাইক্লসে স্ট্যান্ডার্ড ক্যাবলগুলিতে পর্যন্ত 15° পর্যন্ত ফেজ ড্রিফট পরিলক্ষিত হয়েছে

RG-214 ক্যাবলগুলির ল্যাবরেটরি পরীক্ষায় তাপমাত্রা পরিবর্তনের অধীনে উল্লেখযোগ্য ফেজ এবং অ্যামপ্লিচিউড অস্থিতিশীলতা দেখা গেছে:

তাপমাত্রার পরিসর	গড় ফেজ ড্রিফট	অ্যামপ্লিচিউড ভ্যারিয়েশন
-55°C থেকে +85°C	9.7° ±1.2°	±0.8 dB
-65°C থেকে +125°C	14.3° ±2.1°	±1.4 ডিবি

বিপরীতে, নাইট্রোজেন-ইনজেক্টেড ডাই-ইলেকট্রিক সহ এয়ারোস্পেস-গ্রেড ক্যাবলগুলি একই পরিস্থিতিতে ফেজ ড্রিফটের 72% কম প্রদর্শন করেছে, যা উন্নত উপকরণ প্রকৌশলের মূল্যকে তুলে ধরে।

আরএফ সমাক্ষীয় ক্যাবলের তাপীয় নির্ভরযোগ্যতার মানকৃত পরীক্ষার পদ্ধতি

MIL-STD-202 অনুযায়ী তাপীয় চক্র পরীক্ষা এবং আরএফ সমাক্ষীয় ক্যাবল স্থায়িত্ব মূল্যায়নে এর ভূমিকা

MIL-STD-202 স্ট্যান্ডার্ডটি বর্ণনা করে যে আরএফ সহ-অক্ষীয় ক্যাবলগুলি যখন -55 ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে শুরু করে +125 ডিগ্রি পর্যন্ত প্রান্তিক তাপমাত্রার সম্মুখীন হয় তখন তাপীয় চক্র কীভাবে কাজ করে। এটি মূলত কঠোর পরিবেশগত পরিস্থিতি অনুকরণ করে যেখানে তাপমাত্রা পরিবর্তনের কারণে সরঞ্জামগুলি ক্ষতিগ্রস্ত হয়। এই পরীক্ষাগুলি আসলে এমন স্থানগুলি চিহ্নিত করে যেখানে উপকরণগুলি সময়ের সাথে সাথে ক্ষতিগ্রস্ত হতে শুরু করে। আমরা দেখেছি যে 50টি সম্পূর্ণ তাপমাত্রা চক্রের পরে পর্যাপ্ত পরিমাণে ক্যাবলে পর্যায় বিচ্যুতির পরিমাণ হয়েছে প্রায় 15 ডিগ্রি। এবং আধুনিক পরীক্ষার পদ্ধতি আরও আকর্ষক হয়ে ওঠে যখন দ্রুত তাপমাত্রা পরিবর্তনের সময় প্রতিবন্ধকতা স্থিতিশীলতা পর্যবেক্ষণ করা হয়। এটি ক্যাবলের ব্রেইড নির্মাণে এবং উৎপাদনকালীন ডাই-ইলেকট্রিক উপকরণের আবদ্ধকরণে সমস্যা চিহ্নিত করতে সাহায্য করে।

তাপীয় চাপের অধীনে সন্নিবেশ ক্ষতি এবং ভিএসডাব্লুআর পারফরম্যান্স পরিমাপ

তাপীয় চাপ পরীক্ষার সময়, ইনসারশন লস এবং ভিএসডাব্লুআর (VSWR) হল প্রধান কর্মক্ষমতা সূচক। উচ্চ-মানের ক্যাবলগুলি 1–10 GHz এর মধ্যে 200 এর বেশি তাপীয় চক্রের পরেও 0.8 dB এর নিচে ইনসারশন লস বজায় রাখে। ক্যালিব্রেটেড ভেক্টর নেটওয়ার্ক অ্যানালাইজার ব্যবহার করে প্রস্তুতকারকরা 1.25:1 এর বেশি ভিএসডাব্লুআর (VSWR) বিচ্যুতি শনাক্ত করে—যা কানেক্টরের ক্ষয়ক্ষতির ইঙ্গিত দেয়— তাপমাত্রা-পরিবর্তনশীল ব্যবহারের ক্ষেত্রে প্রাথমিক সতর্কতার লক্ষণ হিসেবে।

সহজ ক্যাবল পরীক্ষার শিল্প মান

আরএফ (RF) সহজ ক্যাবলের কর্মক্ষমতা যাচাইয়ের জন্য প্রয়োজনীয় মানগুলি হল:

স্ট্যান্ডার্ড	পরীক্ষা প্রকার	পারফরম্যান্স সীমা
MIL-STD-202	থर্মাল সাইক্লিং	≤0.5 dB ইনসারশন লস পরিবর্তন
IEC 61196-1	নমন পরীক্ষা	10,000+ বাঁকানোর পরেও কোনও ব্যর্থতা নেই
EIA-364-32	কম্পন প্রতিরোধ	যান্ত্রিক অনুনাদ ≤2000 Hz এর নিচে হবে

প্রস্তুতকারকদের পক্ষ থেকে প্রায়শই এই সূচকগুলি ছাড়িয়ে যাওয়া হয়, ফেজ স্থিতিশীলতা (±2°) এবং কঠোর ইম্পিড্যান্স নিয়ন্ত্রণ (50Ω ±1Ω) নিশ্চিত করা হয়, বিশেষ করে এয়ারোস্পেস এবং প্রতিরক্ষা প্রয়োগের ক্ষেত্রে যেখানে নির্ভরযোগ্যতা সর্বোচ্চ গুরুত্বপূর্ণ।

তাপমাত্রা পরিবর্তনশীল পরিবেশে সিগন্যাল অখণ্ডতার চ্যালেঞ্জসমূহ

চরম তাপমাত্রায় আরএফ সিগন্যাল অখণ্ডতাতে সংযোগকারী এবং সংক্রমণের প্রভাব

তাপীয় চাপের বেলায় সংযোগকারী অংশগুলো মূলত সেখানেই ব্যর্থ হয়। শিল্প প্রতিষ্ঠানগুলোতে আমরা যে নিকেল প্লেট করা পিতলের সংযোগকারী দেখি সেগুলো নিয়ে ভাবুন। এগুলো প্রতি মিটার প্রতি ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় প্রায় 9 থেকে 14 মাইক্রোমিটার পর্যন্ত প্রসারিত হয়। এর ফলে কী হয়? সংযোগগুলোর মধ্যে ক্ষুদ্র ফাঁক তৈরি হয়। এবং এই ফাঁকগুলো কী করে বলুন তো? এগুলো প্রকৃতপক্ষে 4 থেকে 12 গিগাহার্টজ ফ্রিকোয়েন্সির মধ্যে প্রতিফলন ক্ষতি 0.8 থেকে 1.2 ডেসিবেল বাড়িয়ে দেয় যখন এই উপাদানগুলো তাপমাত্রা চক্রের মধ্যে দিয়ে যায় মাইনাস 40 ডিগ্রি থেকে প্লাস 85 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত। এখন রৌপ্য আবরণ করা সংস্করণগুলো যোগস্থলগুলোকে ভালোভাবে ধরে রাখতে পারে, কিন্তু এর একটি অসুবিধা আছে। সামুদ্রিক অঞ্চলে রৌপ্য সংযোগকারীগুলো দ্রুত ক্ষয় হয়ে যায় কারণ একই তাপীয় চক্রের সময় এতে গন্ধক জমা হয়ে যায়। 2022-এ টিইউভি রাইনল্যান্ড কর্তৃক কয়েকটি পরীক্ষা থেকে দেখা গেছে যে এটি সাধারণ সংযোগকারীদের তুলনায় প্রায় 37% দ্রুত ঘটে।

স্থানান্তর লাইনে তাপীয় সংকোচনের পার্থক্য দ্বারা সৃষ্ট বাধার অসমতা

তাপীয় প্রসারণ সহগের অমিল—পিটিএফই ডাইইলেকট্রিক (108–126 µm/m/°C) বনাম তামার পরিবাহক (16.5 µm/m/°C)—চক্রাকারে 14 MPa পর্যন্ত যান্ত্রিক চাপ তৈরি করে। এই চাপ সমবিভব জ্যামিতি বিকৃত করে, 50Ω ক্যাবলগুলিতে রোধের বিচ্যুতির পরিমাণ পর্যন্ত 3.8 Ω হয়, যা 24 GHz এর উপরে 5G NR সংকেতে 18% বিস্তার রিপলের কারণ হয়।

কেস স্টাডি: পুনঃপুন তাপীয় লোডিংয়ের কারণে এয়ারোস্পেস-গ্রেড RF সমবিভব ক্যাবলে সংকেত ক্ষয়

2023 এ প্রকাশিত একটি গবেষণায় কম পৃথিবী কক্ষপথের উপগ্রহগুলিতে ফেজড অ্যারে সিস্টেমগুলি পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল এবং সেই হেলিকাল RF ক্যাবলগুলির সম্পর্কে কিছু আকর্ষণীয় তথ্য পাওয়া গিয়েছিল। প্রতিটি তাপীয় চক্রের সাথে প্রায় 200টি কক্ষপথের মধ্যে তাপমাত্রা -164 ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে +121 ডিগ্রি সেলসিয়াসের মধ্যে পরিবর্তিত হওয়ার সময় সেগুলি প্রায় 0.12 ডিগ্রি ফেজ শিফট ধরে রাখছিল। আরও একটি সমস্যা দেখা দিয়েছিল। টেফলন ভিত্তিক ডাই-ইলেকট্রিক উপাদানটি ধীরে ধীরে তার অক্ষরেখার বরাবর ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র ফাটল তৈরি করেছিল। এর ফলে স্থানান্তর ক্ষতি (ইনসারশন লস) প্রতি মিটারে 0.25 ডিবি থেকে প্রায় 1.7 ডিবি প্রতি মিটারে বেড়ে গিয়েছিল, যা 18 মাসের বেশি সময় ধরে মহাকাশে থাকার পর 12 GHz এর কাছাকাছি কম্পাঙ্কে দেখা দিয়েছিল। এই ফলাফলগুলি স্পষ্টভাবে দেখিয়েছে যে পুনঃপুন চরম তাপমাত্রা পরিবর্তনের সম্মুখীন হওয়ার ফলে এই গুরুত্বপূর্ণ উপাদানগুলিতে গুরুতর কর্মক্ষমতা সমস্যা দেখা দিচ্ছে।

RF সমাক্ষীয় ক্যাবলের তাপীয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধিকারী উন্নত উপাদান

দীর্ঘ তাপীয় প্রকাশের অধীনে PTFE, FEP এবং সিরামিক-পূর্ণ ডাই-ইলেকট্রিকদের কর্মক্ষমতা

আজকের আরএফ কো-অ্যাক্সিয়াল ক্যাবলগুলি উচ্চতর তাপমাত্রা পরিসরের মধ্যে ভালো কাজ করতে থাকার জন্য জটিল ডাই-ইলেক্ট্রিক উপকরণের উপর নির্ভর করে, যা শীতলতম মাইনাস 65 ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে শুরু করে সর্বোচ্চ প্লাস 200 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত পরিবর্তিত হতে পারে। উদাহরণ হিসাবে পিটিএফই নিন, এটি 1,000 ঘন্টা ধরে 200 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় রাখা হলেও প্লাস/মাইনাস 0.02 এর খুব কম পরিবর্তনের সাথে স্থির পারমিটিভিটি বজায় রাখে। এছাড়াও এফইপি এমন একটি উপকরণ যা মাইনাস 80 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় ফেটে যায় না, তাই এটি ক্রায়োজেনিক ল্যাবের মতো অত্যন্ত শীতল পরিবেশে দুর্দান্ত কাজ করে। যেসব পরিস্থিতিতে তাপমাত্রা খুব বেশি এবং পরে খুব কম হয়ে যায়, সেখানে সেরামিক দিয়ে পরিপূর্ণ কম্পোজিটগুলি জনপ্রিয় হয়ে উঠছে কারণ এগুলি পলিইথিলিনের তুলনায় প্রায় 40% তাপীয় প্রসারণ কমিয়ে দেয়। এটি উপগ্রহগুলির জন্য বিশেষ গুরুত্বপূর্ণ যেগুলি পৃথিবীর চারপাশে ঘুরতে ঘুরতে দিন-রাতের চক্রে তাপমাত্রার প্রায় অস্থির পরিবর্তনের মধ্যে পড়ে।

আধুনিক ইনসুলেশন উপকরণের তাপীয় পরিবাহিতা এবং বিকিরণ বৈশিষ্ট্য

উপাদান	তাপ পরিবাহিতা (ওয়াট/মিটার·কে)	সেরা তাপমাত্রা পরিসর
এরোজেল	0.015	-100°C থেকে +300°C
সিলিকন-রাবার হাইব্রিড	0.25	-60°C থেকে +180°C
বোরন নাইট্রাইড কম্পোজিট	30	+100°C থেকে +500°C

5G বেস স্টেশনে এরোজেল-নিরোধী তারগুলি 92% তাপ বিকিরণ দক্ষতা অর্জন করে, উচ্চ-শক্তি সঞ্চরণের সময় ফেজ বিকৃতি প্রতিরোধ করে। সামরিক রাডার সিস্টেমে বোরন নাইট্রাইড কম্পোজিট দ্রুত তাপমাত্রা পরিবর্তনের সময় তাপীয় হটস্পটগুলি 68% কমিয়ে আনে, VSWR-কে 1.25:1 এর নিচে রাখে।

বাস্তব পরিস্থিতিতে তাপীয় কর্মক্ষমতা পরীক্ষার ল্যাবরেটরি পদ্ধতিতে নবায়ন

পরিবেশগত চেম্বার এবং ভেক্টর নেটওয়ার্ক অ্যানালাইজার ব্যবহার করে বাস্তব পরিস্থিতি অনুকরণ করা

ভেক্টর নেটওয়ার্ক অ্যানালাইজার (VNA)-এর সাথে পরিবেশগত চেম্বারগুলি চরম তাপীয় পরিস্থিতি পুনরায় তৈরি করে, -65°C থেকে +200°C পর্যন্ত তাপমাত্রা চক্রের মধ্যে ফেজ স্থিতিশীলতা এবং ইম্পিড্যান্স পর্যবেক্ষণ করে। VNA 0.1 dB রেজোলিউশনে ইনসারশন লস (যেখানে ≤0.15 dB ক্ষতি গ্রহণযোগ্য) এবং রিটার্ন লস (লক্ষ্যমাত্রা ≥25 dB) পরিমাপ করে, চাপের অধীনে তারের আচরণের উপর নির্ভুল অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে।

2024 সালের একটি হাইব্রিড ম্যানুফ্যাকচারিং অধ্যয়ন এই পদ্ধতির সমর্থন করেছে যেখানে ল্যাবের সিমুলেশন এবং স্যাটেলাইট কমিউনিকেশন সিস্টেম থেকে প্রাপ্ত তথ্যের মধ্যে 98% সংশ্লেষণ প্রমাণিত হয়েছে যা অরবিটাল থার্মাল সুইংস-এ প্রকাশিত হয়েছিল।

তাপমাত্রা-নির্দিষ্ট ক্যাবল পরিবর্তন সহ আরএফ সিস্টেমের ক্যালিব্রেশন

সহ-অক্ষীয় লাইনগুলি নিয়ে কাজ করার সময়, প্রকৌশলীরা প্রায়শই তাপীয় প্রসারণ এবং সংকোচনের কারণে হওয়া অসুবিধাগুলি মোকাবেলার জন্য অ্যাডাপটিভ ক্যালিব্রেশন অ্যালগরিদমের দিকে এগিয়ে যান। সিস্টেমটি প্রকৃত-সময়ের তাপমাত্রা তথ্য গ্রহণ করে এবং তারপরে ফেজ ম্যাচিং নেটওয়ার্কগুলি সমন্বয় করে, প্রায় 0.8 dB এর নিচে থাকা অ্যামপ্লিচিউড রিপল কমিয়ে দেয়, যেমন তাপমাত্রা 50 ডিগ্রি সেলসিয়াস পরিসরের মধ্যে দোলে। ক্ষেত্র পরীক্ষাগুলি দেখিয়েছে যে বেশ কার্যকর ফলাফল। এই সমন্বয়গুলি 28 GHz মিলিমিটার ওয়েভ অ্যারেগুলিতে VSWR প্রায় 35 শতাংশ কমাতে পারে যা পর্যন্ত 100 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা পরিবর্তনের সম্মুখীন হয়। প্রকৃত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য এর অর্থ হল অনেক ভালো সিগন্যাল নির্ভরযোগ্যতা, যা উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি যোগাযোগে বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ যেখানে প্রতিটি ছোট উন্নতি অর্থপূর্ণ।

সাধারণ জিজ্ঞাসা

আরএফ সহ-অক্ষীয় ক্যাবল কী?

আরএফ সহ-অক্ষীয় ক্যাবল হল বৈদ্যুতিক ক্যাবলের ধরন যা প্রধানত টেলিযোগাযোগ, সম্প্রচার এবং নেটওয়ার্কিং সহ বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনে রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি সংকেত স্থানান্তরের জন্য ব্যবহৃত হয়।

চরম তাপমাত্রা আরএফ কো-অ্যাক্সিয়াল ক্যাবলের উপর কীভাবে প্রভাব ফেলে?

চরম তাপমাত্রার কারণে আরএফ কো-অ্যাক্সিয়াল ক্যাবল দ্রুত ক্ষয়প্রাপ্ত হতে পারে, পরিবাহী সংকোচন এবং ডাই-ইলেকট্রিক উপকরণের প্রসারণের মাধ্যমে এদের কার্যকারিতা প্রভাবিত হয়, এর ফলে ইম্পিড্যান্স মিম্যাচ এবং সংকেতের বৈশিষ্ট্যে পরিবর্তন ঘটে।

চরম তাপমাত্রায় আরএফ কো-অ্যাক্সিয়াল ক্যাবলের কার্যকারিতা বাড়ানোর জন্য কী পদক্ষেপ নেওয়া যেতে পারে?

পিটিএফই (PTFE), এফইপিএফ (FEP) এবং সিরামিক-পূর্ণ ডাই-ইলেকট্রিক এর মতো উন্নত উপকরণ তাপীয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়াতে সাহায্য করে। পরিবেশগত চেম্বার এবং ভেক্টর নেটওয়ার্ক অ্যানালাইজার ব্যবহার করে ল্যাবরেটরি পরীক্ষার পদ্ধতি দিয়ে আসল পরিস্থিতি অনুকরণ করে কার্যকারিতা মূল্যায়ন এবং উন্নতি করা হয়।

আরএফ সিস্টেমে দশা স্থিতিশীলতা কেন গুরুত্বপূর্ণ?

দশা স্থানান্তর বিমফর্মিং এবং সমন্বয় সহ কার্যকলাপগুলি ব্যাহত করতে পারে, তাই উচ্চ কম্পাঙ্কের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে বিশেষভাবে সংকেতের অখণ্ডতা বজায় রাখতে এবং কার্যকর কার্যকারিতা নিশ্চিত করতে দশা স্থিতিশীলতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।