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Caractéristiques de construction du noyau assurant la résistance aux intempéries dans les câbles coaxiaux

Blindage métallique et systèmes diélectriques sous pression pour exclure l'humidité

Les câbles coaxiaux conçus pour résister à des conditions météorologiques difficiles comportent plusieurs couches qui les protègent contre les dommages causés par les éléments. Le blindage métallique, généralement constitué d'un ruban d'aluminium ou de cuivre fixé à la partie interne du câble, forme à la fois un écran électromagnétique et empêche l'humidité de pénétrer à l'intérieur. Ces blindages sont particulièrement efficaces lorsqu'ils sont associés à des systèmes sous pression à l'intérieur du câble. En pratique, on remplit l'isolation en mousse avec de l'azote ou de l'air sec afin de créer une pression positive qui empêche l'eau d'entrer. Selon certains essais sur le terrain mentionnés dans le rapport sur l'infrastructure de diffusion de l'année dernière, ces câbles sous pression réduisent d'environ 92 % les problèmes de signal liés à l'humidité dans les zones côtières où l'air salin pose un problème important. En ce qui concerne les matériaux, la plupart des câbles utilisent du polyéthylène expansé comme composant diélectrique. Les fabricants traitent ce matériau de manière spéciale afin qu'il repousse effectivement les molécules d'eau au niveau microscopique, ce qui permet de maintenir des performances constantes même lorsque les niveaux d'humidité restent élevés pendant plusieurs jours d'affilée.

Cuivre-plaqué acier contre conducteurs centraux en cuivre massif soumis à des cycles thermiques

Le type de matériaux utilisés pour fabriquer ces conducteurs centraux a une grande importance quant à leur performance dans des températures extrêmes. L'acier cuivré, ou CCS comme on l'appelle couramment, possède une combinaison intéressante en son sein. En effet, il y a un noyau en acier qui lui confère une bonne résistance à la traction, tandis que la couche externe en cuivre assure la majeure partie de la conductivité. Ce qui rend le CCS particulier, c'est sa faible dilatation lorsqu'il est soumis à diverses variations thermiques. Cette propriété permet de maintenir les signaux stables, même lorsque ces conducteurs sont installés en hauteur, dans des conditions souvent rudes. Certaines études ont montré qu'entre moins 40 degrés Celsius et plus 85, le CCS ne se dilate que d'environ 0,8 pour cent, contre environ 1,2 pour cent pour le cuivre massif classique. Certes, le cuivre pur présente de meilleures performances conductrices (environ 100 % IACS contre environ 40 % pour le CCS), mais il existe un compromis. Le problème avec le cuivre massif est qu'il se dilate davantage lorsqu'il est chauffé, ce qui pose des problèmes de stabilité du signal, notamment dans les zones où les températures varient fortement entre le jour et la nuit. C'est pourquoi un nombre croissant d'ingénieurs choisissent le CCS pour les grands mâts s'étendant sur de vastes distances. Ces installations subissent souvent des écarts de température dépassant 60 degrés Celsius chaque jour, et il est donc essentiel d'utiliser un matériau dont la dilatation et la contraction restent limitées afin d'assurer un fonctionnement fiable.

Comparaison des performances des types de câbles coaxiaux pour environnements difficiles

Heliax® contre câble coaxial à diélectrique en mousse inondable dans les tests en brume salée côtière

Les câbles coaxiaux fabriqués avec des conducteurs extérieurs en aluminium massif présentent une bien meilleure résistance à la corrosion lors des tests connus d'embruns salins en zone côtière. Ces câbles conservent également bien leur puissance de signal, perdant moins de 0,1 dB par 100 pieds, même après avoir été exposés pendant 1 000 heures d'affilée à un brouillard salin. Ce qui les rend particuliers, c'est leur conception sans soudure, empêchant l'eau de pénétrer dans les connecteurs, là où les problèmes surviennent généralement. Cela revêt une grande importance pour les tours situées près de l'océan, où les équipements de diffusion sont constamment exposés à l'air marin. En revanche, les versions remplies de mousse perdent environ 15 % de puissance de signal supplémentaire dans des conditions similaires, car le liquide est aspiré à travers de minuscules interstices par capillarité. Nous avons observé des cas où du sel s'accumule dans les espaces entre les couches de gaine en polyéthylène, modifiant la propagation des signaux dans le câble et provoquant ces désimpédances gênantes que tout le monde redoute. Des essais sur site conformes aux normes ASTM B117 confirment ces observations. Les câbles à blindage en aluminium durent environ cinq fois plus longtemps avant d'atteindre le seuil de ROS de 3 %, indicateur du début des dysfonctionnements, comparés aux câbles classiques à âme pleine soumis aux mêmes conditions rigoureuses.

Câble coaxial blindé aérien avec support de messagerie par rapport au câble enterré directement dans des cycles de gel-dégel

Les câbles coaxiaux aériens supportés par des câbles porteurs peuvent supporter des températures extrêmes allant de -40 °C jusqu'à +85 °C grâce à leur conception en tension suspendue. Ces câbles évitent les problèmes causés par les mouvements du sol, mais nécessitent des gaines stabilisées aux UV pour rester flexibles par temps froid. Des tests ont montré que les installations dotées de ces caractéristiques conservent une stabilité de leur capacitance d’environ ±2 pF/m, même après plus de 200 cycles de gel-dégel, particulièrement lorsqu’elles sont gainées en polyéthylène haute densité. Pour les applications souterraines, les câbles armés offrent une bonne protection contre les forces de compression, mais subissent généralement environ 8 % de pics de pertes de signal supplémentaires pendant les périodes de dégel, car l’eau provenant de la glace fondue pénètre dans les points faibles du revêtement du câble. L’utilisation d’une mousse diélectrique résistante à la compression, au lieu d’une mousse injectée au gaz classique, fait également une grande différence. Les câbles enterrés dotés de cette mousse avancée présentent environ 22 % de fluctuations de phase en moins sous pression répétée de soulèvement par le gel, conformément aux normes IEC 61196-1. Des approches différentes sont nécessaires pour bloquer l’humidité selon le type d’installation. Les lignes souterraines exigent généralement des rubans remplis de gel, tandis que les installations aériennes bénéficient de jonctions avec barrière antihumidité aux points de connexion.

Évaluations environnementales critiques et normes de conformité pour les câbles coaxiaux de diffusion

Conformité MIL-DTL-17H et références de déploiement réel sur les tours de diffusion

La norme MIL-DTL-17H établit des exigences assez rigoureuses en matière de résistance des câbles aux conditions météorologiques difficiles. Nous parlons notamment de l'étanchéité à l'humidité, de la stabilité face aux variations de température et de la tenue mécanique dans le temps. Cela en fait une spécification clé pour les câbles coaxiaux utilisés dans des environnements particulièrement sévères. En observant les installations réelles sur les tours de diffusion, notamment celles situées près des côtes ou en altitude dans des zones montagneuses où les conditions sont extrêmes, on constate que les câbles conformes à ces normes ont une durée de vie nettement plus longue. Des données industrielles de 2023 ont également révélé un résultat intéressant : les câbles certifiés selon la norme MIL-DTL-17H présentaient environ 35 % de défaillances en moins que les câbles standards lorsqu'ils étaient soumis à des cycles répétés de gel et de dégel. En somme, ces tests en conditions réelles permettent de maintenir des signaux puissants et stables, tout en réduisant les pannes imprévues pour les besoins critiques de diffusion.

Science des matériaux de gaine : résistance aux UV, à l'ozone et aux produits chimiques dans les câbles coaxiaux

Gaines LSZH, PE et PVDF évaluées pour les sites émetteurs en montagne exposés à forte intensité UV

Les sites de diffusion en montagne exigent des gaines de câbles coaxiaux conçues pour une exposition extrême au rayonnement solaire. Trois matériaux dominent les applications à forte exposition UV :

• LSZH (faible émission de fumée et sans halogène) offre une sécurité incendie essentielle avec des émissions toxiques minimales, tout en résistant à la dégradation par les UV à des altitudes supérieures à 2 000 mètres.
• PE (Polyéthylène) fournit un blocage efficace contre l'humidité à coût réduit et une résilience modérée aux UV, bien que l'exposition prolongée puisse entraîner une fragilité chez les variantes à paroi mince.
• PVDF (Polyvinylidene Fluoride) excellence en environnement sévère, bloquant 99 % du rayonnement UV tout en conservant sa flexibilité lors de variations thermiques allant de –40°C à +150°C.

Les tests effectués sur le terrain montrent que les gaines en PVDF conservent environ 95 % de leur résistance à la traction, même après plus de dix ans exposées en altitude dans des stations émettrices. C'est assez impressionnant par rapport au polyéthylène, qui ne conserve que quelque 60 % de sa résistance dans des essais accélérés de vieillissement climatique similaires. En ce qui concerne la résistance à l'ozone, la situation devient critique près de toutes ces machines haute tension. Les matériaux PVDF et LSZH empêchent tous deux la formation de microfissures qui permettraient autrement à l'humidité de pénétrer à travers les couches protectrices. La résistance chimique varie fortement selon les matériaux. Le PVDF résiste bien à des produits comme le carburant aviation et les produits de dégivrage, alors que le PE ordinaire commence rapidement à se dégrader au contact de solvants hydrocarbonés. Pour les sociétés de diffusion qui comptent sur des câbles coaxiaux durables, le choix du matériau de gaine fait toute la différence afin de préserver l'intégrité du signal année après année.

FAQ

Quels facteurs contribuent à la résistance aux intempéries des câbles coaxiaux ?

Les câbles coaxiaux atteignent une résistance aux intempéries grâce à un blindage métallique et à des systèmes diélectriques sous pression, qui excluent l'humidité et maintiennent des signaux stables.

Pourquoi l'acier gainé de cuivre est-il préféré au cuivre massif en cas de températures extrêmes ?

L'acier gainé de cuivre allie résistance à la traction et conductivité avec des taux d'expansion plus faibles, garantissant des signaux stables malgré les fluctuations de température.

Comment différents types de câbles coaxiaux se comportent-ils dans les environnements côtiers ?

Les conducteurs extérieurs en aluminium massif résistent à la corrosion et aux pertes de signal dans les conditions côtières, surpassant les câbles à diélectrique moussé qui souffrent des forces capillaires.

Quels sont les avantages des câbles coaxiaux soutenus par câble porteur aérien ?

Ils supportent les températures extrêmes, maintiennent la stabilité et nécessitent des gaines stabilisées aux UV pour rester flexibles par temps froid.

Quelles normes de conformité sont essentielles pour les câbles coaxiaux de diffusion ?

MIL-DTL-17H établit des exigences strictes en matière de résistance à l'humidité et de stabilité, garantissant une durabilité dans des environnements difficiles.

Quelle est l'importance du matériau de gaine dans les câbles coaxiaux ?

Le matériau de la gaine influence la résistance aux rayons UV, à l'ozone et aux produits chimiques, affectant ainsi la durabilité du câble et l'intégrité du signal dans des environnements difficiles.