BLOGG

Kjernekonstruksjonsfunksjoner som sikrer værresistens i koaksialkabel

Metallisk skjerming og trykksatte dielektriske systemer for utelukkelse av fukt

Koaksialkabler som er designet for å tåle harde værforhold, har flere lag som beskytter mot skader fra været. Den metalliske skjermen, vanligvis laget av aluminiums- eller kopperbelagt tape festet til det indre av kabelen, danner både en elektromagnetisk skjerm og holder fuktighet utenfor. Disse skjermene fungerer svært godt når de kombineres med trykksatte systemer inne i kabelen. Grunnleggende sett fylles skumisoleringen med nitrogen eller tørr luft, slik at det er et positivt trykk som hindrer vann i å trenge inn. Ifølge noen felttester nevnt i fjorårets Broadcast Infrastructure Report, reduserer disse trykksatte kablene signalproblemer forårsaket av fuktighet med omtrent 92 % i kystnære områder der saltluft er et stort problem. Og når vi snakker om materialer, bruker de fleste kabler polyetylen-skum som dielektrisk komponent. Produsenter behandler dette materialet spesielt, slik at det på mikroskopisk nivå faktisk frastøter vannmolekyler, noe som bidrar til stabil ytelse selv når fuktighetsnivået holder seg høyt over flere dager.

Kobberkledd stål vs. massivt kobber senterrør under termisk syklus

Hvilke materialer som brukes til å lage de sentrale lederne, er viktig når vi snakker om ytelse under ekstreme temperaturer. Kopperbelagt stål, eller CCS som det ofte kalles, har en interessant kombinasjon internt. Det er faktisk stål i kjernen, som gir god strekkfasthet, mens ytterlaget av kopper håndterer det meste av ledningsevnen. Det som gjør CCS spesielt, er hvor lite det utvider seg ved varmeendringer. Denne egenskapen hjelper til med å opprettholde stabile signaler, selv når lederne er installert høyt oppe i luften der forholdene kan være ganske harde. Noen tester har vist at CCS bare utvider seg omtrent 0,8 prosent over et område fra minus 40 grader celsius til pluss 85, mens vanlig massiv kopper utvider seg rundt 1,2 prosent. Selvfølgelig har ren kopper bedre ledningsevne (cirka 100 % IACS mot CCS sin ca. 40 %), men her må man gjøre avveininger. Problemet med massiv kopper er at den utvider seg mer når den varmes opp, noe som skaper problemer med signalkonsistens, spesielt i områder der temperaturen svinger kraftig mellom dag og natt. Derfor velger stadig flere ingeniører CCS til de store tårnene som strekker seg over store avstander. Slike installasjoner møter ofte daglige temperaturforskjeller på over 60 grader celsius, så det er helt nødvendig med noe som ikke utvider og trekker seg for mye for å sikre pålitelig drift.

Ytelsesammenligning av koaksialkabeltyper for harde miljøer

Heliax® mot fylt skumdielektrisk koaksialkabel i kysttest med saltsprøyte

Koaksialkabler laget med faste aluminium ytre ledere viser mye bedre motstand mot korrosjon under de kjente saltvannssprøytetestene ved kysten. Disse kablet beholder signalstyrken sin ganske godt, og taper mindre enn 0,1 dB per 100 fot, selv etter å ha stått i saltvannsdamp i 1 000 timer uten avbrudd. Det som gjør dem spesielle, er at de er bygget uten sømmer, slik at vann rett og slett ikke kan trenge inn i koplingene der problemene vanligvis begynner. Dette er svært viktig for tårn like ved havet, hvor kringkastingutstyr hele tiden utsettes for sjøluft. Til sammenligning tenderer skumfylte varianter til å miste omtrent 15 % mer signaleffekt under lignende forhold, fordi væsken trekkes inn gjennom mikroskopiske åpninger via kapillærkrefter. Vi har sett tilfeller der salt har samlet seg i de små mellomrommene mellom polyetylenjakklag, noe som endrer hvordan signaler beveger seg gjennom kabelen og skaper de irriterende impedanstmismatchene som alle hater. Felttester i henhold til ASTM B117-standarder bekrefter også dette. Kabler med aluminiumsskjold varer omtrent fem ganger lenger før de når den 3 % VSWR-grensen som markerer når ting begynner å gå galt, sammenlignet med vanlige skumkjernekabler som gjennomgår de samme krevende testforholdene.

Luftbåren meldingsstøttet vs. direktegravert armert koaksialkabel i fross-avfrost-sykluser

Luftbårne koaksialkabler festet til bærekabler kan håndtere ekstreme temperaturer fra -40 °C opp til +85 °C takket være sitt spenningsstabile design. Disse kablene unngår problemer forårsaket av jordbevegelser, men krever spesielle UV-stabiliserte kapper for å forbli fleksible under kalde værforhold. Tester har vist at installasjoner med disse egenskapene holder kapasitansen stabil innen ca. ±2 pF/m, selv etter over 200 frys-tin-sykluser, særlig når de er omsluttet av et skall av polyetylen med høy tetthet. For underjordiske anvendelser gir armerte kabler god beskyttelse mot knusekrefter, men lider typisk av omtrent 8 % flere signaltap under tineperioder fordi smeltevann trenger inn i svake punkter i kabeldraget. Å bruke dielektrisk skum som tåler kompresjon, i stedet for vanlig gassfylt skum, gjør også stor forskjell. Underjordiske kabler med dette avanserte skummet viser ifølge IEC 61196-1-standarder omtrent 22 % mindre fasesvingninger under gjentatte frosthevingstrykk. Forskjellige metoder er nødvendige for å hindre fuktighet, avhengig av installasjonstype. Underjordiske linjer krever vanligvis gel-fylte teiper, mens luftbårne installasjoner drar nytte av dampsperrer i forbindelsespunktene.

Kritiske miljøvurderinger og samsvarskrav for kringkastingskoaksialkabel

Samsvar med MIL-DTL-17H og reelle bruksstandarder for kringkastingsmast

Standarden MIL-DTL-17H setter svært strenge krav til hvor godt kabler tåler vanskelige værforhold. Vi snakker om egenskaper som evne til å holde fuktighet utenfor, å forbli stabile under temperatursvingninger og å tåle mekanisk påvirkning over tid. Dette gjør den til en av de viktigste spesifikasjonene for kringkastingskoaksialkabler brukt i ekstreme miljøer. Når man ser på faktiske installasjoner på kringkastingstårn, særlig de nær kystområder eller i fjellområder der forholdene er harde, viser det seg at kabler som oppfyller disse standardene ofte har mye lengre levetid. Industridata fra 2023 viste også noe interessant: kabler sertifisert i henhold til MIL-DTL-17H hadde omtrent 35 prosent færre feil enn vanlige kabler når de ble utsatt for gjentatte frys- og tinesykluser. Kort sagt bidrar disse reelle testene til å opprettholde sterke og stabile signaler samtidig som uventet nedetid reduseres for kritisk kringkasting.

Jakke Materiellvitenskap: UV, Ozon og Kjemisk Motstand i Koaksialkabel

LSZH, PE og PVDF-jakker vurdert for høy-UV fjellsenderstasjoner

Fjellkringkastingsstasjoner krever koaksialkabeljakker utformet for ekstrem solpåvirkning. Tre materialer dominerer høy-UV-applikasjoner:

• LSZH (Lav Røyk, Null Halogen) tilbyr kritisk brannsikkerhet med minimale giftige utslipp, samtidig som det motstår UV-nedbrytning i høyder over 2 000 meter.
• PE (Polyetylen) gir kostnadseffektiv fuktsperre og moderat UV-motstand, selv om langvarig eksponering kan føre til sprøhet i tynnveggede varianter.
• PVDF (Polyvinylidenfluorid) utmerker seg i harde miljøer, blokkerer 99 % av UV-strålingen og beholder fleksibilitet ved temperatursvingninger fra –40 °C til +150 °C.

Felttester viser at PVDF-jakker beholder omtrent 95 % av sin bruddstyrke, selv etter mer enn ti år ute på slike senderplasseringer på fjelltopper. Det er ganske imponerende i forhold til polyetylen, som kun klarer omtrent 60 % beholdning under lignende akselererte væringstester. Når det gjelder ozonmotstand, blir det spesielt viktig i nærheten av alle disse høyspentmaskinene. Både PVDF- og LSZH-materialer forhindrer dannelse av små revner som ellers ville tillate fukt å trenge gjennom de beskyttende lagene. Motstanden mot kjemikalier er også svært forskjellig mellom disse materialene. PVDF tåler godt stoffer som flybrannstoff og isavføringskjemikalier, men vanlig PE begynner raskt å brytes ned når den kommer i kontakt med hydrokarbonløsemidler. For kringkastingselskaper som er avhengige av varige koaksialkabler, betyr valget av riktig jakkmateriale alt for å opprettholde signalkvaliteten år etter år.

Ofte stilte spørsmål

Hvilke faktorer bidrar til at koaksialkabler tåler værforhold?

Koaksialkabler oppnår værtålighet gjennom metallisk skjerming og trykkbelasted dielektriske systemer, som utelukker fuktighet og opprettholder stabile signaler.

Hvorfor foretrekkes kobberkledd stål fremfor massivt kobber ved ekstreme temperaturer?

Kobberkledd stål kombinerer strekkfasthet og ledningsevne med lavere utvidelsesrate, noe som sikrer stabile signaler under svingende temperaturer.

Hvordan presterer ulike typer koaksialkabler i kystnære miljøer?

Massive ytre leder av aluminium motstår korrosjon og signaltap i kystnære forhold, og presterer bedre enn skumdielektriske kabler som lider av kapillærkrefter.

Hva er fordelene med luftbårne koaksialkabler med bærekabel?

De tåler ekstreme temperaturer, opprettholder stabilitet og krever UV-stabiliserte jakter for å forbli fleksible i kaldt vær.

Hvilke samsvarskrav er avgjørende for kringkastingskoaksialkabler?

MIL-DTL-17H setter strenge krav til fuktbestandighet og stabilitet, noe som sikrer holdbarhet i harde miljøer.

Hvor viktig er kabelens ytermantel i koaksialkabler?

Ytermantelmaterialet påvirker UV-, ozon- og kjemikalieresistens, noe som påvirker kablers holdbarhet og signalkvalitet i harde miljøer.