Milyen előnyöket jelent az RF rendszerek számára az áramló dielektrikumú koaxiális kábel?

Hogyan javítja a levegődieléktros koaxiális kábel szerkezete az RF jelminőséget

A levegődieléktros koaxiális kábelek speciális tervezésük révén érik el a kiváló rádiófrekvenciás (RF) teljesítményt. A hagyományos tömör dieléktromos kialakításokkal ellentétben ezek a kábelek a vezetők közötti folyamatos szigetelést pontosan elhelyezett távtartókkal helyettesítik, amelyek levegőt használnak – a rendelkezésre álló legalacsonyabb veszteségű dieléktromos közegként – a vezetők elválasztásának fenntartására.

Üreges, levegődieléktros kialakítás és szerepe a jelcsillapítás minimalizálásában

A lyukas, levegőtartalmú dielektrikumos szerkezetek csökkentik az elektronütközéseket, amikor a jelek áthaladnak rajtuk, így kevesebb energia nyelődik el az út során. A levegő dielektromos állandója közel 1,0, míg anyagok, mint a polietilén, körülbelül 2,3 vagy annál magasabb értékkel rendelkeznek. Ennek a különbségnek köszönhetően a levegő sokkal kevesebb fázistolást okoz, és kevesebb kapacitás épül fel a rendszerben. Az iparágban végzett tesztek azt mutatják, hogy ezek az üreges, levegőtartalmú kialakítások körülbelül 40%-kal kevesebb jeelveszteséget mutatnak 6 GHz-es frekvencián, összehasonlítva a hagyományos habosított PE alternatívákkal, az elmúlt év RF-anyagokra vonatkozó tanulmányai szerint. Mérnökök számára, akik nagyfrekvenciás rendszerekkel dolgoznak, ez nagyon fontos, mivel a kis veszteségek idővel komolyan ronthatják az összteljesítményt.

Összehasonlítás szilárd PE dielektrikumos kábelekkel: Szerkezeti és elektromos különbségek

A levegőtartalmú és a szilárd polietilén (PE) dielektrikumos kábelek alapvető különbségeket mutatnak az RF-teljesítmény tekintetében:

Az üreges szerkezetű kialakítás mechanikai merevsége megakadályozza a dielektrikum deformálódását hajlítás során, így állandó impedanciát biztosít. Ezzel szemben a PE kábelek érzékenyebbek a nyomás okozta kapacitásváltozásokra, amelyek növelik a feszültségállóhullám-viszonyt (VSWR).

Alacsony csillapítás és nagy teljesítménykezelés nagyfrekvenciás RF-alkalmazásokban

Csökkentett jelcsillapítás 1–6 GHz között: Teljesítményadatok és RF-hatékonyságnövekedés

Az üreges dielektrikumú koaxiális kábel kiemelkedően jól megőrzi a jelminőséget a magas frekvenciatartományokban, köszönhetően annak légréses magjának, amely csökkenti a jelveszteséget. Az IEC 61196 szabványos tesztelés szerint ezeknél a kábeleknél az erősségcsökkenés értéke körülbelül 0,15 dB/m 6 GHz-es frekvencián, ami valójában majdnem fele a hagyományos tömör polietilén dielektrikumú kábelekének. Mi teszi őket ennyire hatékonyakká? Alapvetően kevesebb energiát veszítenek szigetelőanyagukon keresztül, így a jelek sokkal nagyobb távolságot tudnak megtenni erősítés vagy erősítő berendezés nélkül. Az RF-mérnökök számára ez azt jelenti, hogy kevesebb problémájuk lesz a távolság okozta jelromlással, és potenciálisan pénzt takaríthatnak meg a további felszerelések költségein.

E technológiát használó rendszerek 96%-os teljesítményátviteli hatékonyságot érnek el az 5G visszahurkolásokban (IEEE 2023), így évente 740 ezer dollárt takarítanak meg energiaköltségeken minden 1000 csomópontból álló telepítésnél.

Légdielektrikus koaxiális kábel kiváló hőmérsékleti stabilitása és teljesítménykapacitása

A belső üreges szerkezet páratlan hőteljesítményt biztosít. A légdielektrikus kábelek folyamatos 5 kW-os teljesítményt bírnak 40 °C környezeti hőmérsékleten – ez kétszerese a habalapú alternatívák kapacitásának. Főbb előnyök:

• Zéró dielektromos öregedés 200 °C feletti hőmérsékleteken
• Hőtágulási együttható 5 ppm/°C alatt
• Fázisstabilitás ingadozása kevesebb, mint 0,02° 85 °C-os tartományban

Ez a hőállóság megakadályozza az impedancia változását nagy teljesítményű adás közben, így a VSWR 6 GHz-es radarrendszerekben 1,05:1-re csökken. Terepi tesztek szerint a műsorszóró adók 99,8%-os üzemidőt mutattak 15 000 üzemóra után.

Légdielektrikus vs. Habdielektrikus Koaxiális Kábelek: Rádiófrekvenciás Mérnöki Összehasonlítás

Beszűrési Vesztesség, Állóhullámviszony és a Teljes Rendszer Teljesítménye a Rádiófrekvenciás Infrastruktúra Típusaiban

Az légi dielektrikumú koaxiális kábelek és az ilyen hab dielektrikumú társaik, mint például az LMR® vagy az LDF/AL4 típusok összehasonlításakor három fő tényező kerül előtérbe az RF rendszerek számára: mennyi jel vész el a vonalon (behelyezési veszteség), a Feszültség Állóhullám Arány (VSWR), valamint az ellenállóképességük a környezeti kihívásokkal szemben. Az 2 GHz feletti frekvenciákon az légi dielektrikumú kábelek kb. 20–30 százalékkal kevesebb jelet veszítenek el, mivel kevesebb dielektrikum-anyagot nyelnek el, így kiválóan alkalmasak hosszú távú bázisállomás-kapcsolatokra és elosztott antennarendszerekre. Ám van egy buktató. A hab dielektrikumú kábelek valójában jobban teljesítenek a fázisjellemzők stabilitásának fenntartásában és a nedvesség felhalmozódásával szembeni ellenállás terén, ami különösen fontossá válik nedves, kültéri körülmények között, ahol az üreges kábelek belső kondenzációval küzdhetnek. A VSWR értékek vizsgálata más történetet mesél el. Az egyenes szakaszokon az légi kábelek körülbelül 1,15:1-es arányt tartanak, de ha túl élesen hajlítják őket, az impedancia 1,25:1 fölé emelkedik. A habkábelek akár bonyolult telepítési útvonalak mentén is 1,2:1 alatt maradnak. Az egész rendszer megbízhatóságát tekintve a hab típusok jobb egyensúlyt nyújtanak, annak ellenére, hogy enyhén magasabb a jelveszteségük. Ezek konzisztensebb árnyékolási védelmet biztosítanak, és sokkal ellenállóbbak a zúzódási erőkkel szemben, mint az légi dielektrikumú kábelek, amelyek hírhedten merevek, és bizonyos helyzetekben nehézkes a telepítésük.

GYIK

Mi az elsődleges előnye a levegődieléktás koaxiális kábeleknek a szilárd PE kábelekkel szemben?

A levegődieléktás kábelek kiválóbb rádiófrekvenciás jelminőséget nyújtanak alacsonyabb jelcsillapítás és magasabb fázisstabilitás révén, köszönhetően a levegőmagos kialakításuknak.

Miért képesek a levegődieléktás kábelek jobban kezelni a magasabb frekvenciákat?

A levegődieléktás kábelek alacsonyabb dielektromos állandóval és kapacitással rendelkeznek, így csökkentik a fázistorzítást és a csillapodást magasfrekvenciás alkalmazásokban.

Hogyan viszonyulnak egymáshoz a levegődieléktás és a habdieléktás kábelek?

A levegődieléktás kábelek alacsonyabb jelveszteséget nyújtanak, de kevésbé ellenállók a nedvességgel szemben, és merevségük miatt nehézségek adódhatnak a telepítés során.