Blog

Kernekonstruktionsfunktioner, der sikrer vejrresistens i koaksialkabel

Metallisk afskærmning og trykbevarende dielektriske systemer mod udtørring

Koaksialkabler, der er designet til at modstå barske vejrforhold, har flere lag, der beskytter mod skader fra ydre påvirkninger. Den metalliske afskærmning, typisk fremstillet af aluminiums- eller kobberbånd limet til kablets inderside, danner både en elektromagnetisk skærm og forhindrer fugt i at trænge ind. Disse skærme fungerer særdeles godt sammen med trykbelastede systemer indeni kablet. Kort sagt pumper man kvælstof eller tørr luft ind i skummet, så der opretholdes et positivt tryk, der holder vand ude. Ifølge nogle felttests nævnt i sidste års 'Broadcast Infrastructure Report' reducerede disse trykbelastede kabler signalproblemer forårsaget af fugt med omkring 92 % i kystnære områder, hvor saltluft er et stort problem. Og når vi alligevel taler om materialer, bruger de fleste kabler polyethylen-skum som dielektrisk komponent. Producenter behandler dette materiale specielt, så det faktisk frastøder vandmolekyler på mikroskopisk niveau, hvilket hjælper med at opretholde stabil ydelse, selv når fugtigheden forbliver høj i flere dage i træk.

Kobberbelagt stål mod massiv kobber centerleder under termisk cyklus

Hvilke materialer der bruges til fremstilling af centerlederne, er meget vigtigt, når vi taler om deres ydeevne under ekstreme temperaturer. Kobberbelagt stål, eller CCS som det almindeligvis kaldes, har en interessant kombination internt. Der er faktisk stål i kernen, hvilket giver det god trækstyrke, mens den ydre kobberlag udfører det meste af ledningsarbejdet. Det, der gør CCS specielt, er, hvor lidt det udvider sig ved varierende termiske ændringer. Denne egenskab hjælper med at opretholde stabile signaler, selv når disse ledere er installeret højt oppe i luften, hvor forholdene kan være ret barske. Nogle tests har vist, at CCS kun udvider sig cirka 0,8 procent i et interval fra minus 40 grader Celsius til plus 85, mens almindeligt massivt kobber udvider sig cirka 1,2 procent. Selvfølgelig har rent kobber bedre ledningsevne (omkring 100 % IACS mod CCS's cirka 40 %), men her skal man ofre noget. Problemet med massivt kobber er, at det udvider sig mere, når det opvarmes, hvilket skaber problemer med signalkonsistens, især i områder, hvor temperaturen svinger dramatisk mellem dag og nat. Derfor vælger flere og flere ingeniører CCS til de store tårne, der strækker sig over store afstande. Disse installationer står ofte over for dagslige temperaturforskelle på over 60 grader Celsius, så det er afgørende at bruge noget, der ikke udvider og trækker sig sammen for meget, for at sikre pålidelig drift.

Ydelsesammenligning af koaksialkabler til barske miljøer

Heliax® mod fyldt skumdielektrisk koaksialkabel i kystnær saltstøv-test

Koaxialkabler fremstillet med massivt aluminium som ydre leder viser langt bedre korrosionsbestandighed under de kendte saltvandsprøvninger ved kystområder. Disse kabler bevarer også deres signalmæssige styrke rimeligt godt og mister mindre end 0,1 dB per 100 fod, selv efter at have været udsat for saltvandsdis i 1.000 timer i træk. Det, der gør dem særlige, er deres sømløse konstruktion, hvilket betyder, at vand simpelthen ikke kan trænge ind i stikforbindelserne, hvor problemer typisk opstår. Dette er særlig vigtigt for tårne placeret lige ved havet, hvor kringstationsudstyr konstant udsættes for saltluft. Derimod taber skumfyldte versioner typisk omkring 15 % mere signaleffekt under lignende forhold, fordi væske trækkes gennem mikroskopiske åbninger via kapillærkræfter. Vi har set eksempler, hvor saltlejringer opstår i de små mellemrum mellem polyethylen-jakkelag, hvilket ændrer måden, hvorpå signaler bevæger sig gennem kablet, og skaber de irriterende impedantomtninger, som alle kender. Feltforsøg i overensstemmelse med ASTM B117-standarderne bekræfter dette. Kabler med aluminiumsskærm holder cirka fem gange længere, før de når grænseværdien på 3 % VSWR, som markerer begyndelsen af fejl, sammenlignet med almindelige skumkernekabler under samme hårde testforhold.

Luftbåren beskedunderstøttet mod direkte nedgravede pansrede koaksialkabler i fryse-tø cyklus

Luftbårne koaksialkabler, der understøttes af bærekabler, kan klare ekstreme temperaturer fra -40°C helt op til +85°C takket være deres spændingsdesign i ophængt tilstand. Disse kabler undgår problemer forårsaget af jordbevægelser, men kræver specielle UV-stabiliserede kapper for at bevare fleksibilitet ved lave temperaturer. Tests har vist, at installationer med disse egenskaber bevarer deres kapacitans stabil inden for ca. ±2 pF/m, selv efter mere end 200 fryse-tø-cykler, især når de er omviklet med højdensitets polyethylen-belægning. Til underjordiske anvendelser tilbyder pansrede kabler god beskyttelse mod knusekræfter, men oplever typisk omkring 8 % flere signaltabsspidser i tøperioder, fordi smelteis-vand trænger ind i svage punkter i kabelhylsteret. Brug af dielektrisk skum, der er kompressionsresistent, i stedet for almindeligt gasinjiceret skum, gør ligeledes stor forskel. Begravede kabler med dette avancerede skum viser ifølge IEC 61196-1-standarder omkring 22 % mindre faseu stabilitet under gentagne frosthevnspåvirkninger. Forskellige tiltag er nødvendige for at blokere fugt, afhængigt af installationstype. Underjordiske linjer kræver typisk gel-fyldte bånd, mens luftbårne installationer drager fordel af dampspærreforbindelser ved samlepunkter.

Kritiske miljømæssige klassificeringer og overensstemmelsesstandarder for kabel-TV koaksialkabel

Overensstemmelse med MIL-DTL-17H og reelle implementeringsstandarder for kabel-TV tårne

Standardet MIL-DTL-17H fastlægger ret krævende krav til, hvor godt kabler kan klare barske vejrforhold. Vi taler om ting som effektiv fugtspærring, termisk stabilitet ved temperatursvingninger og langvarig mekanisk holdbarhed. Dette gør det til en af de vigtigste specifikationer for koaksiale kabler i udsendelser, der anvendes i særligt krævende miljøer. Ved faktiske installationer på udsendelsestårne, især dem tæt på kyster eller i bjergområder med hårde forhold, viser det sig, at kabler, der opfylder disse standarder, ofte har en væsentligt længere levetid. Branchedata fra 2023 viste også noget interessant: kabler certificeret i henhold til MIL-DTL-17H havde omkring 35 procent færre fejl end almindelige kabler, når de blev udsat for gentagne fryse- og tøcyklusser. Kort sagt bidrager disse reelle tests til at sikre stærke og stabile signaler samt reducere uventet nedetid ved kritiske udsendelser.

Jakke Materialevidenskab: UV, Ozon og Kemisk Resistens i Koaksialkabel

LSZH, PE og PVDF jakker vurderet til transmitterstationer med høj UV-påvirkning i bjergegne

Udsendelsesstationer i bjerge kræver koaksialkabeljakker konstrueret til ekstrem solpåvirkning. Tre materialer dominerer inden for anvendelser med høj UV-påvirkning:

• LSZH (Lav røg, nul halogener) yder afgørende brandsikkerhed med minimale toksiske udslip og modstår samtidig UV-forringelse i højder over 2.000 meter.
• PE (Polyetilen) yder en omkostningseffektiv barriere mod fugt og moderat UV-resistens, selvom længerevarige udsættelse kan medføre sprødhed i tyndvævede varianter.
• PVDF (Polyvinylidenfluorid) udmærker sig i barske miljøer ved at blokere 99 % af UV-strålingen, mens det bevarer fleksibilitet ved temperatursvingninger fra –40 °C til +150 °C.

Undersøgelser udført i felten viser, at PVDF-mantler bevare omkring 95 % af deres brudstyrke, selv efter mere end et årti udsat for vejr og vind på disse transmitteringsstationer på bjergtoppe. Det er ret imponerende i sammenligning med polyethylen, som kun bevarer omkring 60 % under lignende accelererede vejrindvirkningstests. Når det kommer til ozonbestandighed, bliver tingene særlig vigtige i nærheden af alle de højspændingsmaskiner. Både PVDF- og LSZH-materialer forhindrer dannelse af små revner, som ellers ville tillade fugt at trænge gennem de beskyttende lag. Kemikaliebestandigheden er også meget forskellig mellem disse materialer. PVDF klare sig godt over for stoffer som flybrændstof og isophærdningskemikalier, men almindelig PE begynder hurtigt at bryde ned ved kontakt med kulbrintesolventer. For kringkastselskaber, der er afhængige af langlevende koaksialkabler, betyder valget af den rigtige mantelmaterialer alt for at opretholde signalintegritet år efter år.

Ofte stillede spørgsmål

Hvilke faktorer bidrager til koaksialkablers vejrmodstand?

Koaksialkabler opnår vejrmodstand gennem metallisk afskærmning og trykbelasted dielektriske systemer, som udelukker fugt og opretholder stabile signaler.

Hvorfor foretrækkes kobberbeklædt stål frem for massivt kobber ved ekstreme temperaturer?

Kobberbeklædt stål kombinerer trækstyrke og ledningsevne med lavere udvidelsesrater, hvilket sikrer stabile signaler under skiftende temperaturer.

Hvordan yder forskellige typer koaksialkabler i kystnære miljøer?

Massive ydre ledere i aluminium modstår korrosion og signaltab i kystnære forhold og klarer sig bedre end skumdielektriske kabler, som lider under kapillærkræfter.

Hvad er fordelene ved luftbårne medsendersupporterede koaksialkabler?

De kan klare ekstreme temperaturer, opretholder stabilitet og kræver UV-stabiliserede jakker for at forblive fleksible ved koldt vejr.

Hvilke overensstemmelsesstandarder er afgørende for broadcast-koaksialkabler?

MIL-DTL-17H stiller krav til fugtmodstand og stabilitet, hvilket sikrer holdbarhed i barske miljøer.

Hvor vigtig er ydermateriale i koaksialkabler?

Ydermaterialet påvirker modstand mod UV, ozon og kemikalier, hvilket påvirker kablets holdbarhed og signalkvalitet i barske miljøer.