Welke voordelen biedt een coaxkabel met lucht als diëlektricum voor RF-systemen?

Hoe de constructie van een coaxkabel met lucht als diëlektricum de integriteit van RF-signalen verbetert

Coaxkabels met lucht als diëlektricum bereiken superieure radiofrequentieprestaties (RF) dankzij gespecialiseerde engineering. In tegenstelling tot conventionele ontwerpen met vast diëlektricum, vervangen deze kabels continue isolatie door nauwkeurig gepositioneerde afstandhouders die de geleiders gescheiden houden via lucht — het diëlektrische medium met de laagste verliezen dat beschikbaar is.

Holle constructie met lucht als diëlektricum en de rol ervan bij het minimaliseren van signaalverlies

Holle luchtdielektrische structuren verminderen elektronenbotsingen wanneer signalen erdoorheen reizen, wat betekent dat er minder energie wordt geabsorbeerd onderweg. Lucht heeft een dielektrische constante dicht bij 1,0, terwijl materialen zoals polyethyleen rond de 2,3 of hoger liggen. Vanwege dit verschil veroorzaakt lucht veel minder fasewerving en ontwikkelt minder capaciteit in het systeem. Tests binnen de industrie tonen aan dat deze met lucht gevulde constructies ongeveer 40% minder signaalverlies hebben bij frequenties van 6 GHz in vergelijking met traditionele schuim-PE-alternatieven, volgens recente RF-materiaalonderzoeken uit vorig jaar. Voor ingenieurs die werken met hoogfrequentiesystemen is dit zeer belangrijk, omdat kleine verliezen na verloop van tijd aanzienlijk kunnen afbreken op de algehele prestaties.

Vergelijking met massieve PE-dielektrische kabels: structurele en elektrische verschillen

Luchtdielektrische en massieve polyethyleen (PE) kabels vertonen fundamentele verschillen die van invloed zijn op RF-prestaties:

De mechanische stijfheid van lucht-gespaarde ontwerpen voorkomt dielektrische vervorming bij buigen, waarbij een constante impedantie wordt gehandhaafd. PE-kabels daarentegen zijn gevoeliger voor door compressie veroorzaakte capaciteitsverschuivingenverhoging van de stand-wave ratio (VSWR).

Laag verzwakken en hoog vermogen in RF-toepassingen met hoge frequentie

Verminderde signaalverdunning vanaf 16 GHz: prestatiegegevens en RF-efficiëntiewinst

De lucht-dielektrische coaxkabel onderscheidt zich echt qua signaalkwaliteit bij hoge frequenties, dankzij zijn luchtkernontwerp dat signaalverlies vermindert. Volgens de standaard IEC 61196-testen vertonen deze kabels een demping van ongeveer 0,15 dB per meter bij 6 GHz, wat bijna de helft is van wat we zien bij traditionele coaxkabels met een vast polyethyleendielektricum. Waardoor zijn ze zo efficiënt? Eigenlijk verliezen ze minder energie via het isolatiemateriaal, waardoor signalen veel grotere afstanden kunnen afleggen voordat ze versterking nodig hebben. Voor mensen die werken in RF-engineering betekent dit minder problemen met signaalverzwakking over afstand, en mogelijk kostenbesparing op extra apparatuur.

Systemen die gebruikmaken van deze technologie bereiken een vermogensoverdragefficiëntie van 96% in 5G-backhauls (IEEE 2023), waardoor de energiekosten met $740.000 per jaar dalen per 1.000-knooppuntenimplementatie.

Superieure thermische stabiliteit en vermogenscapaciteit van luchtdielektrische coaxkabel

Het holle ontwerp zorgt voor ongeëvenaarde thermische prestaties. Luchtdielektrische kabels verwerken continu 5 kW vermogen bij een omgevingstemperatuur van 40°C — tweemaal de capaciteit van schuimbased alternatieven. Belangrijke voordelen zijn:

• Geen dielektrische veroudering bij temperaturen ≥ 200°C
• Thermische uitzettingscoëfficiënt onder 5 ppm/°C
• Fasestabiliteitsvariantie < 0,02° over een bereik van 85°C

Deze thermische robuustheid voorkomt impedantieverschuivingen tijdens hoogvermogenoverdracht, waardoor de VSWR daalt tot 1,05:1 in 6 GHz-radarsystemen. Veldtests tonen 99,8% uptime in broadcastzenders na 15.000 bedrijfsuren.

Lucht-dielektrische versus schuim-dielektrische coaxiale kabels: RF-technische vergelijking

Invoegverlies, VSWR en totale systeemprestatie over verschillende typen RF-infrastructuur

Vergelijking van lucht-dielektrische coaxkabelopties met hun foam-dielektrische tegenhangers, zoals LMR® of LDF/AL4-typen, onthult drie belangrijke factoren die echt meetellen voor RF-systemen: hoeveel signaal verloren gaat langs de kabel (invoegverlies), de Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) en de weerstand tegen omgevingsinvloeden. Lucht-dielektrische kabels verliezen ongeveer 20 tot 30 procent minder signaalsterkte bij frequenties boven 2 GHz, omdat ze minder energie absorberen via het dielektrische materiaal, waardoor ze uitstekend geschikt zijn voor langeafstandsverbindingen naar mobiele zendmasten en gedistribueerde antennesystemen. Maar er zit een addertje onder het gras. Foam-dielektrische kabels presteren beter wat betreft stabiele fasekenmerken en vochtopbouwweerstand, iets dat uitermate belangrijk wordt in natte buitensomstandigheden waarbij kabels met luchtdielektrica interne condensatieproblemen kunnen ontwikkelen. De VSWR-cijfers vertellen een ander verhaal. Rechte strekkingen van luchtkabels behouden redelijk goede verhoudingen rond 1,15:1, maar te strak buigen leidt tot impedantieverschuivingen tot boven 1,25:1. Foamkabels blijven zelfs bij complexe installatieroutes onder 1,2:1. Bij beoordeling van de algehele systeembetrouwbaarheid bieden foamkabels een betere balans, ondanks een iets hoger signaalverlies. Ze bieden consistentere afscher­ming en kunnen veel beter bestand zijn tegen knijpkrachten dan luchtdielektrica, die notoir stijf zijn en installatie in bepaalde situaties tot een ware kwelling kunnen maken.

Veelgestelde vragen

Wat is het primaire voordeel van coaxkabels met lucht als diëlektricum ten opzichte van vaste PE-kabels?

Kabels met lucht als diëlektricum bieden een superieure RF-signaalkwaliteit door lagere signaalverliezen en hogere fasetabiliteit, dankzij hun constructie met een luchtkern.

Waarom verwerken kabels met lucht als diëlektricum hogere frequenties beter?

Kabels met lucht als diëlektricum hebben een lagere diëlektrische constante en capaciteit, waardoor fasevervorming en demping in hoogfrequente toepassingen worden geminimaliseerd.

Hoe verhouden kabels met lucht als diëlektricum zich tot schuimdiëlektrische kabels?

Kabels met lucht als diëlektricum bieden lagere signaalverliezen, maar zijn minder vochtbestendig en kunnen lastiger te installeren zijn vanwege hun stijfheid.