Blog

Základné konštrukčné vlastnosti zabezpečujúce odolnosť voči poveternostným vplyvom u koaxiálnych káblov

Kovové clonenie a tlakové dielektrické systémy na vylúčenie vlhkosti

Koaxiálne káble navrhnuté tak, aby odolali extrémnym poveternostným podmienkam, majú viacvrstvovú štruktúru, ktorá chráni pred poškodením spôsobeným vonkajšími vplyvmi. Kovové clony, zvyčajne vyrobené z hliníkového alebo medeného pásu pripevneného k vnútornému útvaru kábla, tvoria elektromagnetickú bariéru a zároveň bránia vnikaniu vlhkosti dovnútra. Tieto clony fungujú mimoriadne dobre v spojení so systémami pod tlakom vo vnútri kábla. V podstate sa pena izolácia naplní dusíkom alebo suchým vzduchom, čím sa vytvorí kladný tlak, ktorý drží vodu vonku. Podľa niektorých terénnych testov uvedených v minuloročnej Správe o vysielacej infraštruktúre tieto káble pod tlakom znížili problémy so signálom spôsobené vlhkosťou približne o 92 % v oblastiach pri mori, kde je soľný vzduch veľkým problémom. Čo sa týka materiálov, väčšina káblov používa polyetylénovú penu ako dielektrickú zložku. Výrobcovia tento materiál špeciálne upravujú tak, že na mikroskopickom leveli odpudzuje molekuly vody, čo pomáha zachovať stály výkon aj pri dlhodobo vysokých hodnotách vlhkosti.

Oceľ s meďou vs. plnohodnotné mediálne vodiče pri tepelných cykloch

Ak hovoríme o výkone pri extrémnych teplotách, veľmi záleží na tom, z akých materiálov sú vyrobené tie stredné vodiče. Poniklovaná oceľ, alebo CCS, ako sa bežne nazýva, má tento zaujímavý vnútorný zmesný pomer. V skutočnosti má oceľové jadro, ktoré zabezpečuje dobrú pevnosť v ťahu, zatiaľ čo vonkajší mediálny povrch zabezpečuje väčšinu vodivosti. To, čo robí CCS špeciálnym, je jeho minimálne rozťahovanie pri rôznych tepelných zmenách. Táto vlastnosť pomáha udržať signály stabilné, aj keď sú tieto vodiče inštalované vo vysokých polohách, kde môžu byť podmienky dosť prísne. Niektoré testy ukázali, že v rozsahu od mínus 40 stupňov Celzia po plus 85 stupňov sa CCS rozťahuje iba približne o 0,8 percenta, kým bežná čistá meď sa rozťahuje približne o 1,2 percenta. Samozrejme, čistá meď má lepšie hodnoty vodivosti (približne 100 % IACS oproti približne 40 % u CCS), ale tu nastáva kompromis. Problém s čistou medenou je, že sa viac rozťahuje pri zahrievaní, čo spôsobuje problémy so stabilitou signálu, najmä v oblastiach, kde sa teplota dramaticky mení medzi dňom a nocou. Preto čoraz viac inžinierov volí CCS pre veľké veže, ktoré sa rozprestierajú na veľké vzdialenosti. Tieto inštalácie často čelia denným teplotným rozdielom viac ako 60 stupňov Celzia, takže je absolútne nevyhnutné použiť materiál, ktorý sa nebude nadmieru rozťahovať a zmršťovať, aby zaručil spoľahlivý prevádzku.

Porovnanie výkonu koaxiálnych káblov pre náročné prostredie

Heliax® vs. zatopený koaxiálny kábel s penovým dielektrikom pri testovaní v pobrežnej slanej hmle

Koaxiálne káble vyrobené z plného hliníkového vonkajšieho vodiča vykazujú oveľa lepšiu odolnosť voči korózii počas testov so solným oparom v pobrežných oblastiach, o ktorých všetci vieme. Tieto káble si udržiavajú svoju silu signálu dosť dobre, stratia menej ako 0,1 dB na 100 stôp, aj keď sú neustále vystavené slanému oparu po dobu 1 000 hodín. Ich špecifiká spočíva v konštrukcii bez zvarov, takže voda nemôže preniknúť do konektorov, kde sa zvyčajne problémy začínajú. To je veľmi dôležité pre veže priamo pri mori, kde je vysielacie zariadenie neustále vystavené námornej snehe. Na druhej strane, verzia s penovým plnením má za podobných podmienok tendenciu strácať približne o 15 % viac výkonu signálu, pretože kvapalina sa kapilárnymi silami dostáva cez malé medzery. Videli sme prípady, keď sa soľ hromadila v malých priestoroch medzi vrstvami polyetylénového plášťa, čo menilo spôsob šírenia signálov káblom a spôsobovalo tie namáhavé impedančné nezhody, ktoré každý nesnáša. Potvrdzujú to aj terénne testy podľa noriem ASTM B117. Káble s hliníkovým krytom vydržia približne päťkrát dlhšie, než dosiahnu limitné hodnoty VSWR 3 %, ktoré označujú začiatok problémov, v porovnaní s bežnými káblami s penovým jadrom podrobenými rovnakým náročným testovacím podmienkam.

Aeriálny káblový rozvádzač s podporou vs. priamo zavesený pancierovaný koaxiálny kábel pri cykloch mrazu a rozmrazovania

Aériálne koaxiálne káble podporované nosnými lanami vydržia extrémne teploty v rozmedzí od -40 °C až do +85 °C, čo je spôsobené ich závesným napínacím dizajnom. Tieto káble sa vyhýbajú problémom spôsobeným pohybom pôdy, no potrebujú špeciálne plášte stabilizované proti UV žiareniu, aby zostali ohebné pri nízkych teplotách. Testy ukázali, že inštalácie s týmito vlastnosťami udržujú kapacitu stabilnú v rámci približne ±2 pF/m, aj po viac ako 200 cykloch zmrazovania a rozmrazovania, najmä ak sú obalené plášťom z polyetylénu vysokého tlaku. Pre podzemné aplikácie ponúkajú pancierované káble dobrú ochranu proti mechanickému pošliapnutiu, ale majú tendenciu vykazovať približne o 8 % viac špičiek straty signálu počas obdobia rozmŕzania, keď roztopená ľadová voda preniká do slabých miest v plášti kábla. Použitie dielektrického penového materiálu odolného voči stlačeniu namiesto bežnej plynom naplnenej peny tiež predstavuje veľký rozdiel. Podzemné káble s touto pokročilou penou vykazujú približne o 22 % menšiu fázovú nestabilitu pri opakovanom tlaku mrazového dýmania podľa noriem IEC 61196-1. Na blokovanie vlhkosti sú potrebné rôzne prístupy v závislosti od typu inštalácie. Podzemné vedenia zvyčajne vyžadujú pásky naplnené gélovou hmotou, zatiaľ čo aériálne inštalácie profitujú zo spojov s bariérou proti parám v miestach pripojenia.

Kľúčové environmentálne hodnotenia a normy súladu pre koaxiálne káble na vysielanie

Súlad s MIL-DTL-17H a skutočné prevádzkové referenčné parametre nasadenia na vysielačskych vežiach

Štandard MIL-DTL-17H stanovuje veľmi prísne požiadavky, pokiaľ ide o odolnosť káblov voči extrémnym poveternostným podmienkam. Hovoríme tu o veciach, ako je ochrana pred vlhkosťou, stabilita pri teplotných zmenách a mechanická odolnosť v čase. To spolu robí z tohto štandardu jeden z kľúčových technických predpisov pre koaxiálne káble používané v náročných prostrediach. Pri posudzovaní reálnych inštalácií na vysielacích vežiach, najmä tých pri pobreží alebo vo vysokej nadmorskej výške, kde sú podmienky extrémne, sa ukazuje, že káble spĺňajúce tieto normy vydržia výrazne dlhšie. Priemyselné údaje z roku 2023 odhalili aj zaujímavosť: káble certifikované podľa MIL-DTL-17H mali približne o 35 percent menej porúch ako bežné káble pri opakovaných cykloch zmrazovania a rozmrazovania. Záver je taký, že tieto reálne skúšky pomáhajú udržiavať silné a stabilné signály a znižujú nečakané výpadky pri kritickom vysielaní.

Veda o materiáloch pre plášte: odolnosť voči UV, ozónu a chemikáliám v koaxiálnych káblových plášťoch

Plášte LSZH, PE a PVDF vyhodnotené pre vysielače na horských lokalitách s vysokým UV žiarením

Horské vysielacie stanice vyžadujú koaxiálne káblové plášte navrhnuté pre extrémne slnečné žiarenie. Tri materiály dominujú pri aplikáciách s vysokým UV zaťažením:

• LSZH (nízky dym, bez halogénov) ponúka kľúčovú požiarnu bezpečnosť s minimálnymi toxickými emisiami a zároveň odoláva degradácii spôsobenej UV žiarením vo výškach nad 2 000 metrov.
• PE (polyetylén) poskytuje nákladovo efektívnu ochranu proti vlhkosti a strednú odolnosť voči UV žiareniu, hoci dlhodobé pôsobenie môže spôsobiť krehkosť u tenkostenných variantov.
• PVDF (polyvinylidénfluorid) vyznačuje sa vynikajúcim výkonom v náročných prostrediach, blokuje 99 % UV žiarenia a zároveň zachováva pružnosť pri teplotných výkyvoch od –40 °C do +150 °C.

Testy vykonané priamo na mieste ukazujú, že plášte z PVDF udržia približne 95 % svojej pevnosti v ťahu, aj keď sú viac ako desať rokov vystavené podmienkam na vrcholoch hôr, kde sa nachádzajú vysielače. To je pomerne pôsobivé v porovnaní s polyetylénom, ktorý pri podobných skúškach zrýchleného starnutia udrží len približne 60 % pevnosti. Keď ide o odolnosť voči ozónu, situácia je obzvlášť dôležitá v blízkosti vysokonapäťových zariadení. Oba materiály – PVDF aj LSZH – zabránia vzniku malých trhlín, ktoré by inak umožnili prenikanie vlhkosti cez ochranné vrstvy. Odolnosť voči chemikáliám je medzi týmito materiálmi tiež výrazne odlišná. PVDF dobre odoláva látkam ako letecké palivá a chemikálie na odmäkčovanie, ale bežný PE sa rýchlo začne rozkladať po kontakte s uhľovodíkovými rozpúšťadlami. Pre vysielacie spoločnosti, ktoré sa spoliehajú na koaxiálne káble s dlhou životnosťou, má voľba správneho materiálu plášťa rozhodujúci vplyv na zachovanie integrity signálu rok čo rok.

Často kladené otázky

Aké faktory prispievajú k odolnosti koaxiálnych káblov voči poveternostným podmienkam?

Koaxiálne káble dosahujú odolnosť voči poveternostným vplyvom pomocou kovového clonenia a tlakových dielektrických systémov, ktoré vylučujú vlhkosť a zabezpečujú stabilné signály.

Prečo sa v extrémnych teplotách uprednostňuje meď opláštená oceľou pred plnou medenou?

Meď opláštená oceľou kombinuje pevnosť v ťahu a vodivosť s nižšími hodnotami tepelného rozťaženia, čím zabezpečuje stabilné signály pri kolísaní teplôt.

Ako sa rôzne typy koaxiálnych káblov správajú v pobrežných oblastiach?

Plášť z hliníka odoláva korózii a stratám signálu v pobrežných podmienkach, čím dosahuje lepší výkon ako káble s penovým dielektrikom, ktoré trpia kapilárnymi silami.

Aké sú výhody vzdušných koaxiálnych káblov s nosným lankom?

Vydržia extrémne teploty, zachovávajú stabilitu a vyžadujú UV-stabilizované plášte, aby zostali pružné pri nízkych teplotách.

Aké štandardy zhody sú kritické pre vysielacie koaxiálne káble?

MIL-DTL-17H stanovuje prísne požiadavky na odolnosť voči vlhkosti a stabilitu, čo zabezpečuje trvanlivosť v náročných prostrediach.

Ako dôležitý je materiál plášťa koaxiálnych káblov?

Materiál plášťa ovplyvňuje odolnosť voči UV žiareniu, ozónu a chemikáliám, čo sa prejavuje na trvanlivosti kábla a integrity signálu v náročných podmienkach.