Blog

Konstrukční vlastnosti jádra, které zajišťují odolnost koaxiálních kabelů proti povětrnostním vlivům

Kovové stínění a tlakové dielektrické systémy pro vyloučení vlhkosti

Koaxiální kabely navržené tak, aby odolávaly extrémním povětrnostním podmínkám, mají vícevrstvou konstrukci, která chrání před poškozením způsobeným vlivy okolí. Kovové stínění, obvykle vyrobené z hliníkové nebo měděné fólie přilepené k vnitřní části kabelu, tvoří elektromagnetickou clonu a zároveň brání pronikání vlhkosti dovnitř. Tato stínění fungují velmi efektivně ve spojení se systémy pod tlakem uvnitř kabelu. V podstatě je pěnová izolace naplněna dusíkem nebo suchým vzduchem, čímž vzniká kladný tlak, který drží vodu vně. Podle některých terénních testů uvedených v minuloroční Zprávě o vysílací infrastruktuře tyto kabely pod tlakem snižují problémy se signálem způsobené vlhkostí přibližně o 92 % v oblastech blízko pobřeží, kde je slaný vzduch velkým problémem. Pokud jde o materiály, většina kabelů používá polyethylénovou pěnu jako dielektrickou složku. Výrobci tento materiál speciálně upravují, aby na mikroskopické úrovni skutečně odpuzoval molekuly vody, což pomáhá udržet stálý výkon i při dlouhodobě vysoké vlhkosti.

Měděně potažená ocel versus plně měděné středové vodiče při tepelném cyklování

Jaké materiály se používají pro výrobu těchto středových vodičů, opravdu záleží, když hovoříme o jejich výkonu za extrémních teplot. Měděná ocel potažená mědí, nebo-li CCS, jak se běžně označuje, má uvnitř zajímavou kombinaci. Ve skutečnosti je ve středu ocel, která zajišťuje vysokou pevnost v tahu, zatímco vnější vrstva mědi zajišťuje převážnou část vodivosti. To, co činí CCS zvláštním, je jeho minimální tepelná roztažnost při různých změnách teploty. Tato vlastnost pomáhá udržet signály stabilní, i když jsou tyto vodiče instalovány vysoko ve vzduchu, kde mohou být podmínky docela náročné. Některé testy ukázaly, že v rozmezí od minus 40 stupňů Celsia do plus 85 stupňů Celsia se CCS roztahuje pouze asi o 0,8 procenta, zatímco běžná plná měď se roztahuje přibližně o 1,2 procenta. Samozřejmě, čistá měď má lepší vodivost (asi 100 % IACS oproti CCS s přibližně 40 %), ale zde dochází ke kompromisu. Problém s plnou mědí je ten, že se při zahřátí více roztahuje, což způsobuje problémy se stabilitou signálu, zejména v oblastech, kde se teplota dramaticky mění mezi dnem a nocí. Proto stále více inženýrů volí CCS pro velké věže, které se táhnou na velké vzdálenosti. Tyto instalace často čelí denním rozdílům teplot přesahujícím 60 stupňů Celsia, takže je naprosto nezbytné mít materiál, který se nebude příliš roztahovat a smršťovat, aby byla zajištěna spolehlivá funkce.

Porovnání výkonu koaxiálních kabelů pro náročné prostředí

Heliax® vs. zaplavené koaxiální kabely s pěnovou izolací při testování v mořské mlze

Koaxiální kabely vyrobené s plným hliníkovým vnějším vodičem vykazují mnohem lepší odolnost proti korozi během testů s mořskou mlhou, které všichni známe. Tyto kabely si také dobře udržují sílu signálu a ztrácejí méně než 0,1 dB na 100 stop, i když jsou nepřetržitě vystaveny mořské mlze po dobu 1 000 hodin. Jejich výjimečnost spočívá v bezšvové konstrukci, díky níž nemůže voda pronikat do konektorů, kde obvykle začínají problémy. To je velmi důležité pro vysílací věže umístěné přímo u moře, kde je zařízení neustále vystavováno mořskému vzduchu. Na druhou stranu verze s pěnovým plněním zpravidla ztrácejí přibližně o 15 % více výkonu signálu za podobných podmínek, protože kapalina je kapilárními silami vtahována drobnými mezerami. Zaznamenali jsme případy, kdy se sůl hromadí v malých mezích mezi vrstvami polyetylenové ochranné pláště, čímž se mění šíření signálu kabelem a vznikají ty nepříjemné impedance, které každý nesnáší. Tato skutečnost je potvrzena i terénními testy prováděnými podle normy ASTM B117. Kabely s hliníkovým stíněním vydrží přibližně pětkrát déle, než dosáhnou prahu VSWR 3 %, který signalizuje začátek poruch, ve srovnání s běžnými kabely s pěnovým jádrem testovanými za stejně náročných podmínek.

Aérový doručovací systém podporovaný vs. přímo zahrabávaný pancéřový koaxiální kabel při cyklech zmrazování a rozmrazování

Aériální koaxiální kabely nesené nosnými lany vydrží extrémní teploty v rozmezí od -40 °C až do +85 °C díky svému napínacímu zavěšení. Tyto kabely se vyhýbají problémům způsobeným pohybem půdy, ale potřebují speciální UV stabilizované pláště, aby zůstaly pružné za studeného počasí. Testy ukázaly, že instalace s těmito vlastnostmi udržují stabilitu kapacity v rozmezí přibližně ±2 pF/m, i když prošly více než 200 cykly zmrazování a rozmrazování, zejména pokud jsou opatřeny pláštěm z polyethylenu vysoké hustoty. Pro podzemní aplikace nabízejí armované kabely dobré ochrany proti tlakovým silám, ale během období rozmrazování mají tendenci vykazovat přibližně o 8 % více špiček útlumu signálu, protože roztátá ledová voda proniká do slabých míst kabelového pláště. Použití dielektrické pěny odolné proti stlačení namísto běžné pěny obsahující plyn také znamená velký rozdíl. Pohřbené kabely s touto pokročilou pěnou vykazují podle norem IEC 61196-1 přibližně o 22 % menší fázovou nestabilitu při opakovaném tlaku mrazového puchu. Blokování vlhkosti vyžaduje různé přístupy v závislosti na typu instalace. Podzemní vedení obvykle vyžadují pásky naplněné gelovou hmotou, zatímco aériální instalace profitovaly z spojů s bariérou proti parám v místech připojení.

Kritické environmentální hodnocení a standardy shody pro koaxiální kabely pro vysílání

Shoda s MIL-DTL-17H a referenční hodnoty nasazení na reálných vysílacích věžích

Norma MIL-DTL-17H stanoví velmi přísné požadavky na odolnost kabelů v extrémních povětrnostních podmínkách. Mluvíme o ochraně proti vlhkosti, stálé funkčnosti při změnách teploty a mechanické odolnosti v čase. To ji činí jednou z klíčových specifikací pro koaxiální kabely používané v rozhlasové a televizní technice v náročných prostředích. Pokud se podíváme na skutečné instalace na vysílacích věžích, zejména těch u pobřeží nebo ve vysočinách, kde jsou podmínky extrémní, kabely splňující tyto normy vykazují mnohem delší životnost. Průmyslová data z roku 2023 ukázala také zajímavý fakt: kabely certifikované podle MIL-DTL-17H měly přibližně o 35 procent méně poruch než běžné kabely při opakovaných cyklech zmrazování a rozmrazování. Zásadní závěr je, že tyto reálné testy pomáhají udržet signál silný a stabilní, a současně snižují nečekané výpadky u kriticky důležitých vysílacích systémů.

Vědecké materiály pro plášť: odolnost proti UV, ozonu a chemikáliím u koaxiálních kabelů

Pláště z LSZH, PE a PVDF vyhodnocené pro vysílací stanice v horách s vysokým UV zatížením

Horské vysílací stanice vyžadují koaxiální kabely s pláštěm navrženým pro extrémní sluneční záření. Tři materiály dominují aplikacím s vysokým UV zatížením:

• LSZH (Nízký kouř, bez halogenů) nabízí klíčovou požární bezpečnost s minimálními toxickými emisemi a zároveň odolává degradaci UV zářením ve výškách nad 2 000 metrů.
• PE (Polyetilen) poskytuje nákladově efektivní ochranu proti vlhkosti a střední odolnost proti UV záření, i když dlouhodobé působení může způsobit křehkost u tenkostěnných variant.
• PVDF (Polyvinylidendifluorid) vyznačuje se vynikajícími vlastnostmi v náročných prostředích, blokuje 99 % UV záření a zároveň zachovává pružnost při teplotních výkyvech od –40 °C do +150 °C.

Testy provedené v terénu ukazují, že pláště z PVDF si uchovávají přibližně 95 % své pevnosti v tahu, i když jsou více než deset let vystaveny venkovním podmínkám na vrcholech hor u vysílačů. To je docela působivé ve srovnání s polyethylenem, který za podobných podmínek urychleného stárnutí uchová pouze okolo 60 % své pevnosti. Pokud jde o odolnost vůči ozonu, tato vlastnost je velmi důležitá v blízkosti zařízení s vysokým napětím. Jak materiály PVDF, tak LSZH brání vzniku drobných trhlinek, které by jinak umožnily pronikání vlhkosti skrz ochranné vrstvy. Odolnost vůči chemikáliím se u těchto materiálů také výrazně liší. PVDF dobře odolává látkám jako letecký palivový olej a chemikálie na odmrazování, ale běžný PE se rychle začne rozkládat při styku s uhlovodíkovými rozpouštědly. Pro rozhlasové společnosti, které spoléhají na koaxiální kabely dlouhé životnosti, znamená volba správného typu izolačního pláště rozhodující rozdíl při zachování integrity signálu rok za rokem.

Často kladené otázky

Jaké faktory přispívají k odolnosti koaxiálních kabelů vůči povětrnostním vlivům?

Koaxiální kabely dosahují odolnosti vůči povětrnostním vlivům díky kovovému stínění a dielektrickým systémům pod tlakem, které vylučují vlhkost a udržují stabilní signál.

Proč se v extrémních teplotách upřednostňuje měděně plátovaná ocel před masivní mědí?

Měděně plátovaná ocel kombinuje pevnost v tahu a vodivost s nižšími koeficienty roztažnosti, čímž zajišťuje stabilní signál při kolísavých teplotách.

Jak se různé typy koaxiálních kabelů chovají v pobřežních oblastech?

Plášť z masivního hliníku odolává korozi a ztrátě signálu v pobřežních podmínkách a dosahuje lepšího výkonu než kabely s pěnovým dielektrikem, které trpí kapilárními silami.

Jaké jsou výhody koaxiálních kabelů podpíraných nosným lanem?

Zvládají extrémní teploty, udržují stabilitu a vyžadují UV-stabilizované pláště, aby zůstaly pružné za studena.

Jaké normy shody jsou pro koaxiální kabely určené pro vysílání zásadní?

MIL-DTL-17H stanoví přísné požadavky na odolnost proti vlhkosti a stabilitu, čímž zajišťuje odolnost v náročných prostředích.

Jak důležitý je materiál pláště koaxiálních kabelů?

Materiál pláště ovlivňuje odolnost proti UV záření, ozonu a chemikáliím, čímž působí na životnost kabelu a integritu signálu v náročných prostředích.