وبلاگ

ویژگی‌های ساختار مرکزی که مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی را در کابل هم‌محور تضمین می‌کنند

سیستم‌های محافظ فلزی و دی‌الکتریک تحت فشار برای جلوگیری از نفوذ رطوبت

کابل‌های هم‌محور که برای مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی سخت طراحی شده‌اند، دارای لایه‌های متعددی هستند که از آسیب ناشی از عوامل جوی محافظت می‌کنند. روکش فلزی، که معمولاً از نوار آلومینیوم یا مس ساخته شده و به بخش داخلی کابل چسبیده است، همزمان نقش یک سپر الکترومغناطیسی را ایفا می‌کند و از نفوذ رطوبت به داخل جلوگیری می‌کند. این سپرها زمانی که با سیستم‌های تحت فشار درون کابل ترکیب شوند، عملکرد بسیار خوبی دارند. اساساً، عایق فومی با نیتروژن یا هوای خشک پر می‌شود تا فشار مثبتی ایجاد شود که مانع ورود آب می‌گردد. بر اساس برخی آزمایش‌های میدانی که در گزارش زیرساخت‌های پخش سال گذشته ذکر شده است، این کابل‌های تحت فشار در مناطق ساحلی که هواي نمکی مشکل بزرگی محسوب می‌شود، مشکلات سیگنال ناشی از رطوبت را حدود ۹۲٪ کاهش داده‌اند. و در مورد مواد، اکثر کابل‌ها از فوم پلی‌اتیلن به عنوان مؤلفه دی‌الکتریک خود استفاده می‌کنند. سازندگان این ماده را به صورت ویژه پردازش می‌کنند تا در سطح میکروسکوپی مولکول‌های آب را دفع کند که این امر به حفظ عملکرد ثابت حتی در شرایطی که سطح رطوبت روزها به طور مداوم بالا باقی می‌ماند، کمک می‌کند.

فولاد روکش‌شده با مس در مقابل هادی‌های مرکزی مسی در شرایط تغییرات دمایی

نوع موادی که در ساخت هادی‌های مرکزی استفاده می‌شود، زمانی که از عملکرد آنها در دماهای بسیار بالا و پایین صحبت می‌کنیم، اهمیت زیادی دارد. فولاد روکش‌دار مسی، یا همان CCS که به طور رایج نامیده می‌شود، ترکیب جالبی درون خود دارد. در واقع در هستهٔ این هادی از فولاد استفاده شده که استحکام کششی خوبی فراهم می‌کند، در حالی که لایهٔ خارجی مسی بیشترین نقش را در هدایت الکتریکی ایفا می‌کند. چیزی که CCS را خاص می‌کند، انبساط بسیار کم آن در مقابل تغییرات حرارتی مختلف است. این ویژگی به حفظ ثبات سیگنال‌ها کمک می‌کند، حتی زمانی که این هادی‌ها در ارتفاعات بالا و در شرایط سخت نصب شده‌اند. برخی آزمایش‌ها نشان داده‌اند که در محدوده دمایی منفی ۴۰ درجه سلسیوس تا مثبت ۸۵ درجه سلسیوس، CCS تنها حدود ۰٫۸ درصد منبسط می‌شود، در حالی که مس تمام‌عیار حدود ۱٫۲ درصد منبسط می‌شود. البته، مس خالص هدایت الکتریکی بهتری دارد (حدود ۱۰۰٪ IACS در مقایسه با حدود ۴۰٪ برای CCS)، اما در اینجا یک تعادل وجود دارد. مشکل مس تمام‌عیار این است که هنگام گرم شدن بیشتر منبسط می‌شود و این موضوع می‌تواند باعث مشکلاتی در ثبات سیگنال شود، به ویژه در مناطقی که دما بین روز و شب تغییرات شدیدی دارد. به همین دلیل مهندسان فزوده‌ای در حال انتخاب CCS برای آن دکل‌های بزرگی هستند که در فواصل طولانی کشیده شده‌اند. این نصب‌ها اغلب با تفاوت دمایی بیش از ۶۰ درجه سلسیوس در هر روز مواجه می‌شوند، بنابراین استفاده از ماده‌ای که انقباض و انبساط کمی داشته باشد، برای عملکرد قابل اعتماد کاملاً ضروری است.

مقایسه عملکرد انواع کابل‌های هم‌محور در محیط‌های سخت

هلی‌اکس® در مقابل کابل هم‌محور دی‌الکتریک فوم غوطه‌ور در آزمون برس‌نمکی ساحلی

کابل‌های هم‌محور که با هادی خارجی آلومینیومی جامد ساخته شده‌اند، مقاومت بسیار بهتری در برابر خوردگی در آزمایش‌های شناخته‌شده پاشش نمک در مناطق ساحلی از خود نشان می‌دهند. این کابل‌ها توان سیگنال خود را نیز تقریباً به‌خوبی حفظ می‌کنند و حتی پس از قرار گرفتن مداوم به مدت ۱۰۰۰ ساعت در معرض مه نمک، کمتر از ۰٫۱ دسی‌بل در هر ۱۰۰ فوت افت سیگنال دارند. چیزی که آن‌ها را خاص می‌کند، ساخت بدون درز آن‌هاست، به‌طوری که آب نمی‌تواند به داخل اتصالات نفوذ کند—جایی که معمولاً مشکلات آغاز می‌شوند. این موضوع برای دکل‌هایی که دقیقاً کنار اقیانوس قرار دارند و تجهیزات پخش به‌طور مداوم در معرض هوای دریایی هستند، اهمیت زیادی دارد. در مقابل، نمونه‌های پر شده با فوم در شرایط مشابه حدود ۱۵٪ توان سیگنال بیشتری از دست می‌دهند، زیرا مایع از طریق نیروهای موئینگی از شکاف‌های ریز عبور می‌کند. مواردی دیده شده که نمک در فضاهای کوچک بین لایه‌های روکش پلی‌اتیلن تجمع یافته و نحوه حرکت سیگنال‌ها را در کابل تغییر دهد و باعث ایجاد عدم تطابق امپدانس‌های آزاردهنده‌ای شود که همه از آن متنفرند. آزمایش‌های میدانی مطابق استاندارد ASTM B117 نیز این موضوع را تأیید می‌کنند. کابل‌های مجهز به محافظ آلومینیومی قبل از رسیدن به آستانه VSWR معادل ۳٪ — که نشانه شروع مشکلات است — تقریباً پنج برابر بیشتر از کابل‌های معمولی با هسته فوم در همان شرایط سخت تست عمر می‌کنند.

کابل کواکسیال مسحور شده هوایی با پشتیبان پیام‌رسان در مقابل کابل دفن شده مستقیم در چرخه‌های انجماد-ذوب

کابل‌های کواکسیال هوایی که توسط سیم‌های نگهدارنده نگه داشته می‌شوند، بسته به طراحی تنش‌دهی آویزان خود می‌توانند دماهای بسیار شدیدی از -40 درجه سانتی‌گراد تا +85 درجه سانتی‌گراد را تحمل کنند. این کابل‌ها از مشکلات ناشی از حرکت زمین جلوگیری می‌کنند، اما برای حفظ انعطاف‌پذیری در شرایط سرمای شدید به روکش‌های پایدار در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV) نیاز دارند. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که نصب‌های مجهز به این ویژگی‌ها حتی پس از بیش از 200 چرخه انجماد-ذوب نیز ظرفیت خود را در حدود ±2 پیکوفاراد بر متر حفظ می‌کنند، به‌ویژه هنگامی که با غلاف پلی‌اتیلن با چگالی بالا پوشانده شده باشند. برای کاربردهای زیرزمینی، کابل‌های مسلح محافظت خوبی در برابر نیروهای له‌شوندگی فراهم می‌کنند، اما تمایل دارند در دوره‌های ذوب حدود 8٪ افزایش بیشتری در نوسانات اتلاف سیگنال را تجربه کنند، زیرا آب حاصل از ذوب یخ به نقاط ضعیف در پوشش کابل نفوذ می‌کند. استفاده از فوم دی‌الکتریک مقاوم در برابر فشار به جای فوم معمولی تزریق‌شده با گاز نیز تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند. کابل‌های دفن‌شده با این فوم پیشرفته حدود 22٪ عدم ثبات فاز کمتری تحت فشارهای مکرر بالا آمدن یخ طبق استاندارد IEC 61196-1 نشان می‌دهند. روش‌های مختلفی برای جلوگیری از نفوذ رطوبت بسته به نوع نصب مورد نیاز است. خطوط زیرزمینی معمولاً به نوارهای پر شده از ژل نیاز دارند، در حالی که نصب‌های هوایی از اتصالات دارای مانع بخار در نقاط اتصال بهره می‌برند.

امتیازات محیطی حیاتی و استانداردهای انطباق برای کابل کواکسیال پخش

هماهنگی با MIL-DTL-17H و معیارهای استقرار عملی در دکل‌های پخش

استاندارد MIL-DTL-17H الزامات بسیار سختی را در مورد مقاومت کابل‌ها در برابر شرایط آب و هوایی سخت تعیین می‌کند. ما در اینجا در مورد مسائلی مانند جلوگیری از نفوذ رطوبت، پایداری در شرایط تغییر دما و استقامت مکانیکی در طول زمان صحبت می‌کنیم. این ویژگی‌ها باعث شده است که این استاندارد یکی از مشخصات کلیدی برای کابل‌های هم‌محور مورد استفاده در محیط‌های بسیار سخت باشد. هنگامی که به نصب‌های واقعی روی دکل‌های پخش نگاه می‌کنیم، به ویژه آنهایی که در نزدیکی سواحل یا مناطق کوهستانی قرار دارند و شرایط آب و هوایی در آنجا بسیار سخت است، مشاهده می‌شود که کابل‌هایی که این استانداردها را رعایت می‌کنند عمر بسیار طولانی‌تری دارند. داده‌های صنعتی سال ۲۰۲۳ نیز نکته جالبی را نشان داد: کابل‌های دارای گواهی MIL-DTL-17H حدود ۳۵ درصد خرابی کمتری نسبت به کابل‌های معمولی در چرخه‌های یخبندان و ذوب مکرر داشتند. نتیجه نهایی این است که این آزمون‌های واقعی به حفظ سیگنال‌های قوی و پایدار کمک می‌کنند و در عین حال زمان توقف غیرمنتظره در پخش‌های حیاتی را کاهش می‌دهند.

علم مواد جکت: مقاومت در برابر فرابنفش، ازن و مواد شیمیایی در کابل کواکسیال

جکت‌های LSZH، PE و PVDF برای سایت‌های مخابراتی کوهستانی با تابش بالای UV ارزیابی شده‌اند

سایت‌های پخش در کوهستان به جکت کابل کواکسیال نیاز دارند که برای قرار گرفتن در معرض خورشیدی شدید طراحی شده باشد. سه ماده در کاربردهای با تابش بالای UV غالب هستند:

• LSZH (کم دود بدون هالوژن) امنیت آتش‌نشانی ضروری را با حداقل انتشار مواد سمی فراهم می‌کند و در عین حال در ارتفاعات بالای ۲٬۰۰۰ متر در برابر تخریب ناشی از UV مقاوم است.
• PE (پلی اتیلن) مسدود کردن رطوبت به صورت مقرون‌به‌صرفه و مقاومت متوسط در برابر UV را فراهم می‌کند، هرچند قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض آن ممکن است باعث شکنندگی در انواع با دیواره نازک شود.
• PVDF (پلی وینیلیدن فلوراید) در محیط‌های سخت عملکرد برجسته‌ای دارد و ۹۹٪ تشعشعات UV را مسدود می‌کند و در عین حال انعطاف‌پذیری خود را در نوسان‌های دمایی از –40°C تا +150°C حفظ می‌کند.

آزمایش‌های انجام‌شده در محل نشان می‌دهد که روکش‌های PVDF حدود 95 درصد از استحکام کششی خود را حتی پس از بیش از ده سال قرار گرفتن در معرض شرایط محیطی در آن محل‌های فرستنده‌های قله کوهی حفظ می‌کنند. این عملکرد در مقایسه با پلی‌اتیلن که تنها حدود 60 درصد استحکام خود را در آزمایش‌های شبیه‌سازی تسریع‌شده پیرشدگی نگه می‌دارد، بسیار چشمگیر است. هنگامی که به مقاومت در برابر ازن می‌رسیم، موضوع در نزدیکی تمام آن ماشین‌های فشارقوی واقعاً مهم می‌شود. هر دو ماده PVDF و LSZH از ایجاد ترک‌های ریزی که در غیر این صورت باعث نفوذ رطوبت از طریق لایه‌های محافظ می‌شدند، جلوگیری می‌کنند. داستان مقاومت شیمیایی بین این مواد نیز بسیار متفاوت است. PVDF در برابر موادی مانند سوخت هواپیما و مواد شیمیایی ضد یخ‌زدگی مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهد، اما پلی‌اتیلن معمولی به محض تماس با حلال‌های هیدروکربنی به سرعت تخریب می‌شود. برای شرکت‌های پخش که به کابل‌های هم‌محور با دوام بلندمدت متکی هستند، انتخاب ماده مناسب برای روکش، تفاوت بزرگی در حفظ یکپارچگی سیگنال سال به سال ایجاد می‌کند.

سوالات متداول

عواملی که در مقاومت آب‌وهوایی کابل‌های هم‌محور مؤثر هستند چیست؟

کابل‌های هم‌محور با استفاده از محافظ فلزی و سیستم دی‌الکتریک تحت فشار، رطوبت را بیرون نگه می‌دارند و سیگنال‌ها را پایدار نگه می‌آورند.

در دماهای بسیار بالا یا پایین، چرا فولاد روکش‌медی به جای مس خالص ترجیح داده می‌شود؟

فولاد روکش‌медی ترکیبی از استحکام کششی و هدایت الکتریکی با نرخ انبساط کمتر است که اطمینان از پایداری سیگنال در دماهای متغیر را فراهم می‌کند.

انواع مختلف کابل هم‌محور در محیط‌های ساحلی چگونه عمل می‌کنند؟

هدایت‌کننده‌های خارجی آلومینیومی جامد در شرایط ساحلی در برابر خوردگی و افت سیگنال مقاوم هستند و عملکرد بهتری نسبت به کابل‌های دی‌الکتریک فومی دارند که تحت تأثیر نیروهای مویینگی قرار می‌گیرند.

مزایای کابل‌های هم‌محور نگهداری‌شده با سیم ارسال (مسنجر) هوایی چیست؟

این کابل‌ها دماهای بسیار بالا و پایین را تحمل می‌کنند، پایداری خود را حفظ می‌کنند و برای انعطاف‌پذیری در هوای سرد به روکش‌های پایدار در برابر UV نیاز دارند.

استانداردهای انطباق مهم برای کابل‌های هم‌محور پخش چیستند؟

MIL-DTL-17H الزامات سختی در مورد مقاومت در برابر رطوبت و پایداری تعیین می‌کند و دوام کابل را در محیط‌های سخت تضمین می‌کند.

مهم بودن جنس روکش در کابلهای هممحور چقدر است؟

جنس روکش بر مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، ازن و مواد شیمیایی تأثیر می‌گذارد و این امر به نوبه خود بر دوام کابل و یکپارچگی سیگنال در محیط‌های سخت تأثیر می‌گذارد.