Блог

Температура ауытқулары ЖЖ коаксиалды кабель жұмысына қалай әсер ететіні

Температура ауытқулары мен ЖЖ коаксиалды кабель жұмысы арасындағы байланыс

RF коаксиалды кабельдер -55°C-тан +125°C-қа дейінгі стандартты жұмыс температурасынан асатын температураға ұшырағанда тез бұзылады. Температура төмен болғанда өткізгіштер жиырылады, импеданстың сәйкессіздігін арттырады, ал жоғары температура диэлектриктік материалдарды жұмсартып, метрлік сыйымдылықты 8% дейін өзгертеді (соңғы салалық талдау).

Диэлектриктік қасиеттер мен сигнал таралуына термиялық кеңеюдің әсері

Металл өткізгіштер мен полимер диэлектриктердің дифференциалды кеңеюі трансмиссиондық желілерде микросаңлауларды тудырады. Бұл механикалық кернеу фазалық жылдамдық біркелкілігін 12–18% аралығында азайтады, әсіресе стандартты ПТФЕ изоляциясы бар кабельдерде термиялық циклдар қайталанған сайын сигналдың дәлдігі бұзылады.

Жоғары жиілікті қолдануларда термиялық циклдар кезіндегі фазалық және амплитудалық тұрақтылық

6 ГГц-тан жоғары жиілікте жұмыс істейтін жүйелер температура әсерінен фазалық ығысуға бейім. 0,05°/метр/°C артық болатын компенсацияланбаған ауытқулар жолақтың пішінделуі мен радиолокациялық синхрондауды бұзып, тұрақты өнімділік үшін белсенді фазалық компенсацияны қажет етеді.

Мәлімет: Стандартты кабельдерде -55°C-тан +125°C-қа дейінгі циклдарда фазаның 15°-қа дейінгі ауытқуы байқалды

Тауарлық RG-214 кабельдері бойынша зертханалық сынақтар термиялық циклдау кезінде фазалық және амплитудалық тұрақсыздықты анықтады:

Температура диапазоны	Орташа фазалық ауытқу	Амплитудалық ауытқу
-55°C-тан +85°C-қа дейін	9,7° ±1,2°	±0,8 дБ
-65°C-тан +125°C-қа дейін	14,3° ±2,1°	±1,4 дБ

Алайда, азотпен жабдықталған диэлектриктері бар әуе-космостық кабельдердің фазалық дрейфі осындай жағдайда 72% төмен болды, бұл күрделі материалдар инженериясының пайдалылығын көрсетеді.

Радиочастоталық коаксиалды кабельдердің жылу өткізгіштік сенімділігі бойынша стандартталған сынақ әдістері

MIL-STD-202 бойынша жылу циклдау сынақтары және радиочастоталық коаксиалды кабельдердің тұрақтылығын бағалаудегі рөлі

MIL-STD-202 стандарты RF коаксиалды кабельдер шектен тыс температураға (-55 градустан +125 градусқа дейін) ұшыраған кезде термиялық циклдау қалай жұмыс істейтінін сипаттайды. Бұл әсіресе құрылғылар температура ауытқуларымен қатты әсерге ұшырайтын қатаң нақты әлемдегі жағдайларды модельдеуге көмектеседі. Бұл сынақтар нәтижесінде материалдар уақыт өте келе қалай бұзылатынын көрсетеді. Біз 50 толық температуралық циклдан өткен кезде стандартты кабельдерде фазалық дрейфтің шамамен 15 градусқа дейін пайда болуын бақыладық. Сонымен қатар, температура тез өзгеріп тұрған кезде импеданстың тұрақтылығын бақылайтын заманауи сынақ әдістері де қызықты нәтижелер береді. Бұл кабельдің басқа конструкциясында және диэлектрлік материалдың байланысуында жасалған кезде пайда болған ақауларды анықтауға көмектеседі.

Термиялық кернеу кезінде енгізу шығыны мен VSWR өлшеуі

Жылу кернеуін сынақтан өткізген кезде енгізу шығыны мен VSWR негізгі көрсеткіштер болып табылады. Жоғары сапалы кабельдер 1–10 ГГц диапазонда 200-ден астам жылу циклінен кейін енгізу шығынын 0,8 дБ төмен ұстайды. Нақты векторлық желілік талдағыштарды пайдаланып, өндірушілер температура-айнымалы орнатуларда ерте ескерту белгілері ретінде 1,25:1 астам VSWR ауытқуларын анықтайды.

Коаксиалды кабель сынақтан өткізу бойынша салааралық стандарттар

RF коаксиалды кабельдердің өнімділігін растау үшін маңызды стандарттарға мыналар жатады:

Стандарт	Сынақ түрі	Өнімділік порогы
MIL-STD-202	Өстірме- суық циклдері	≤0,5 дБ енгізу шығынының ауытқуы
IEC 61196-1	Иілу сынағы	10 000+ иілу ешқандай істен шығуға жол бермейді
EIA-364-32	Сыртқы салынушыларға дайындық	Механикалық резонанс жоқ ≤2000 Гц

Әдетте, өндірушілер бұл негізгі көрсеткіштерден асып түседі, фазалық тұрақтылықты (±2°) және ықтимал кедергіні (50Ω ±1Ω) қамтамасыз етеді, әсіресе қарулы күштер мен әуе-кеңістік қолданыстары үшін, онда сенімділік ең маңызды болып табылады.

Термиялық айнымалы ортадағы сигналдың бүтіндігіне деген қиыншылықтар

Электрлік температураның шекті мәндерінде коннекторлар мен өтпелердің РЧ сигналдың бүтіндігіне әсері

Жылу кернеуі туралы айтқанда, түйіспелер негізінде әдетте жетімсіздіктер пайда болатын жер болып табылады. Қосалқы орнатылымдарда кеңінен таралған никельді шіріндіден жасалған түйіспелерді қарастырайық. Олардың ұзындығы әр метр сайын 9-ден 14 микрометрге дейін ұлғаяды. Нәтижесінде не пайда болады? Түйіспе арасында микро саңылаулар түзіледі. Осы саңылаулар соңғы шығынды қалай әсер ететінін білгіңіз келеді ме? 4-тен 12 гигагерцке дейінгі жиілік аралығында осындай компоненттер температура циклінен өтеді, сол температура -40 градустан +85 градус Цельсийге дейін өзгереді, соның нәтижесінде соңғы шығын 0,8-ден 1,2 децибелге дейін артады. Ал күміс жабылған түрлері, әлбетте, түйіспелерді ұзақырақ ұстап тұруы мүмкін, бірақ бұл жағдайда да кемшілік бар. Күміс түйіспелер жылдамырақ ластанады, әсіресе жағалау аймақтарында, өйткені күкірт осындай жылу циклдері кезінде жиналады. 2022 жылы TÜV Rhineland компаниясы жүргізген кейбір сынақтар күміс түйіспелердің ластануы әдеттегі түйіспелерге қарағанда 37% жылдам екенін көрсетті.

Трансмиссиондық желілердегі дифференциалды жылулық келіспеушіліктердің әсерінен пайда болған импеданс ақаулары

Жылу кеңеюінің коэффициенттерінің сәйкессіздігі – PTFE диэлектригі (108–126 µm/m/°C) мыс өткізгіштерге қатысты (16,5 µm/m/°C) цикл барысында 14 МПа-ға дейінгі механикалық кернеуді тудырады. Бұл күш өткізгіш геометриясын бұрмалайды, 50Ω кабельдерде импеданстың 3,8 Ω-ға дейін ауытқуын және 24 ГГц-тен жоғары 5G NR сигналдарында 18% амплитудалық толқынды туғызады.

Зерттеу жағдайы: Қайталанатын жылу жүктемелеріне байланысты әуе-кеңістік жабдығының RF коаксиалды кабельдеріндегі сигналдың төмендеуі

2023 жылы жарияланған зерттеу төменгі жер орбитасындағы спутниктердегі фазалық аралас жүйелерді зерттеп, олардың спиральді RF кабельдері туралы қызықты нәрсе анықтады. Олар температура цикл сайын шамамен 200 орбита аясында 0,12 градус фазалық ығысуға ұшыраған. Бұл температураның -164 градус Цельсийден +121 градус Цельсийге дейін тербелетінін білдіреді. Тағы бір мәселе де ортаға шықты. Тefлон негізіндегі диэлектрлік материал уақыт өте келе өз осі бойынша кішігірім жарылымдар пайда болды. Бұл 18 айдан кейінгі 12 ГГц жиілікте әр метрге 0,25 дБ-дан 1,7 дБ/метр дейінгі кіріктіру шығынының өсуіне әкеп соқтырды. Бұл нәтижелер қайталанып тұратын аса қатты температура өзгерістеріне ұшырау осындай маңызды компоненттердің жұмыс істеуінде ауыр салдарлар тудыратынын көрсетеді.

RF коаксиалды кабельдердің термиялық тұрақтылығын арттыру үшін қолданылатын күрделі материалдар

Ұзақ термиялық әсерге ұшыраған PTFE, FEP және керамикалық толтырғышты диэлектриктердің жұмыс істеу қабілеті

Бүгінгі күні RF коаксиалды кабельдер температура минус 65 градустан плюс 200 градусқа дейін тербеліп тұрған кезде де жақсы жұмыс істеу үшін күрделі диэлектрлік материалдарға сүйенеді. Мысалы, PTFE 200 градус Цельсийде 1000 сағат болғаннан кейін плюс немесе минус 0,02-ге өзгеретін өзінің өтімділігін тұрақты ұстап тұрады. Содан кейін FEP де минус 80 градус кезінде сынықтан қорғайды, сондықтан оның криогендік зертханалар сияқты өте суық ортада жұмыс істеуі өте жақсы. Қатты ыстық болып, сосын қайтадан қатты суық болатын жағдайлар үшін керамикалық толтырғыш композиттер полиэтиленге қарағанда жылулық кеңеюді шамамен 40% азайтатындықтан танымал болып келеді. Бұл жер серіктерінің Жердің айналасында айналуы кезінде тәулік пен түн арасында температура ауытқуларының әлдеқайда көп болатын жағдайы үшін үлкен айырмашылық жасайды.

Қазіргі оқшаулау материалдарының жылу өткізгіштігі мен шашырау сипаттамалары

Материал	Өткізушілік қысқауарлығы (В/м·к)	Оңтайлы Темп диапазоны
АЭРОГЕЛЬ	0.015	-100°C - +300°C дейін
Силикон-резеңке қоспасы	0.25	-60°C-тан +180°C-қа дейін
Бор нитриді композиті	30	+100°C-тан +500°C-қа дейін

5G базалық станцияларында аэрогельді изоляциялы кабельдер 92% жылу шашырау тиімділігіне қол жеткізіп, жоғары қуатты тарату кезінде фазалық бұрмалауды болдырмақ. Әскери радиолокациялық жүйелерде бор нитриді композиттері жылудың жоғары нүктелерін 68% азайтады, температура тез өзгерген кезде VSWR 1,25:1 төмен болып қалады.

Шынайы әлем жағдайындағы жылу өнімділігін зертханалық сынақтаудың инновациялық әдістері

Орта жағдайларын симуляциялау үшін орта палатасы мен векторлық желілік анализаторларды пайдалану

Векторлық желілік анализаторлармен (VNА) бірге орта палаталары экстремалды жылу жағдайларын көшіріп алады, температураны -65°C-тан +200°C-қа дейін өзгертіп, фазалық тұрақтылық пен кедергіні бақылайды. VNА 0,1 дБ дәлдікпен өту шығынын (≤0,15 дБ болуына рұқсат етіледі) және кері шығынды (мақсаты ≥25 дБ) өлшейді, кабельдің кернеу жағдайындағы мінез-құлқы туралы дәл ақпарат береді.

2024 жылғы гибридті өндіру бойынша зерттеу 98% лабораториялық симуляциялар мен орбиталдық термиялық тербелістерге ұшыраған спутниктік байланыс жүйелерінен алынған өрістік деректер арасындағы сәйкестікті көрсету арқылы осы әдісті дәлелдеді.

Температура әсерінен кабельдің өзгеруіне сәйкес радиожиілікті жүйелерді калибрлеу

Коаксиалдық желілермен жұмыс істегенде инженерлер жиі термиялық ұлғаю мен қысу әсерінен туындайтын қиындықтарды шешу үшін ыңғайланатын калибрлеу алгоритмдеріне жүгінеді. Жүйе нақты уақыт режимінде температура деректерін алып, фазалық сәйкестендіру желілерін реттейді, соның нәтижесінде амплитудалық толқынның 50 градус Цельсийге дейінгі температура ауытқулары кезінде де 0,8 дБ аспайтын деңгейде ұсталуына қол жеткізеді. Әрі қарай, өрістік сынақтар да өзінен танытты. Бұл ретте 28 ГГц миллиметрлік толқындық аррайларда 100 градус Цельсийге дейінгі кенет температура өзгерістеріне ұшыраған кезде ТҚҚ-ді шамамен 35 пайызға дейін азайтуға болады. Бұл көрсеткіштердің нақты қолданбалы аспектілері үшін бұл әлдеқайда жақсы сенімділікпен берілген сигналды білдіреді, бұл жоғары жиілікті байланыстарда әрбір кішігірім жетілдіру маңызды болып табылады.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

RF коаксиалды кабельдер дегеніміз не?

RF коаксиалды кабельдер – телекоммуникация, тарату және желілік жүйелер сияқты әртүрлі қолданысттарда радиожиілікті сигналдарды тарату үшін негізінен пайдаланылатын электр кабельдерінің түрлері.

Радиожиілікті коаксиалды кабельдердің жұмыс істеуіне экстремалды температура қалай әсер етеді?

Экстремалды температура радиожиілікті коаксиалды кабельдердің тез бұзылуына әкеліп соғады, олардың жұмыс істеуіне өткізгіштің қысылуы мен диэлектрлік материалдың ұлғаюы әсер етіп, кедергінің сәйкес келмеуіне және сигналдық сипаттамалардың өзгеруіне әкеліп соғады.

Экстремалды температура жағдайында радиожиілікті коаксиалды кабельдердің жұмыс істеуін арттыру үшін қандай шаралар қолдануға болады?

Тефлон (PTFE), фторированный этилен пропилен (FEP) және керамикалық диэлектрлі материалдар термиялық тұрақтылықты арттыруға көмектеседі. Сонымен қатар, қоршаған ортаның жалған жағдайларын симуляциялау үшін лабораториялық тестілеу әдістерін қолданып, векторлық желілік анализаторлар арқылы жұмыс істеу сапасын бағалап, жақсартуға болады.

Радиожүйелерде фазалық тұрақтылық неге маңызды?

Фазалық тұрақтылық сигналдың бүтіндігін сақтау мен жоғары жиілікті қолданулардағы жұмыс істеу тиімділігін қамтамасыз ету үшін маңызды, себебі фазалық ығысулар сияқты функционалдылықты бұзып, мысалы, сәуле шоғырын басқару мен синхрондауды қиындатуы мүмкін.