Blogg

Kärnkonstruktionsfunktioner som säkerställer vädertålighet i koaxialkabel

Metallisk skärmning och tryggsatta dielektriska system för att utesluta fukt

Koaxialkablar som är designade för att tåla hårda väderförhållanden har flera skyddslager som skyddar mot skador orsakade av väder och vind. Den metalliska skärmen, vanligtvis tillverkad av aluminium- eller kopparband fäst på kabelns inre del, utgör både en elektromagnetisk skärm och blockerar fukt som försöker ta sig in. Dessa skärmar fungerar särskilt bra tillsammans med trycksystem inuti kabeln. I princip fylls skumisoleringen med kväve eller torr luft så att det råder positivt tryck som håller vatten borta. Enligt vissa fälttester som nämndes i fjolårets Sändinfrastrukturrapport minskade dessa tryckkablar signalfel orsakade av fukt med cirka 92 % i kustnära områden där saltluft är ett stort problem. När det gäller material använder de flesta kablar polyeten-skum som dielektrisk komponent. Tillverkare behandlar detta material särskilt så att det faktiskt avvisar vattenmolekyler på mikroskopisk nivå, vilket hjälper till att bibehålla konsekvent prestanda även när fuktnivåerna är höga under flera dagar i sträck.

Kopparbelagd stål jämfört med solid koppar i centralledare under termisk cykling

Vilka material som används för att tillverka dessa centralt ledare spelar stor roll när vi pratar om deras prestanda vid extrema temperaturer. Kopparklädd stål, eller CCS som det vanligtvis kallas, har en intressant kombination inuti. Det finns faktiskt stål i kärnan, vilket ger god dragstyrka, medan den yttre kopparlagret hanterar majoriteten av ledningsarbetet. Vad som gör CCS speciellt är hur lite det expanderar vid olika termiska förändringar. Denna egenskap hjälper till att hålla signalerna stabila även när dessa ledare installeras högt upp i luften där förhållandena kan vara ganska hårda. Vissa tester har visat att CCS endast expanderar cirka 0,8 procent över ett intervall från minus 40 grader Celsius till plus 85, medan vanlig massiv koppar expanderar ungefär 1,2 procent. Visst, ren koppar har bättre ledningsförmåga (cirka 100 % IACS jämfört med CCS:s ungefär 40 %), men här görs en kompromiss. Problemet med massiv koppar är att den expanderar mer när den värms, vilket skapar problem med signalkonsekvens särskilt i områden där temperaturen varierar kraftigt mellan dag och natt. Därför väljer allt fler ingenjörer CCS för de stora tornen som sträcker sig över stora avstånd. Dessa installationer ställs ofta inför temperaturskillnader på över 60 grader Celsius varje dag, så att ha något som inte expanderar och drar ihop sig alltför mycket är absolut nödvändigt för tillförlitlig drift.

Prestandajämförelse av koaxialkablar för hårda miljöer

Heliax® jämfört med fylld skumdielektrisk koaxialkabel i prov med kustnära saltmist

Koaxialkablar tillverkade med solid aluminium som yttre ledare visar mycket bättre motstånd mot korrosion under de kända saltvatten-spröjsningstesterna. Dessa kablar behåller sin signals styrka ganska väl och förlorar mindre än 0,1 dB per 100 fot även efter att ha utsatts för saltvattenånga i 1 000 timmar i sträck. Det som gör dem speciella är att de är tillverkade utan sömmar, så vatten helt enkelt inte kan tränga in i kontakterna där problem oftast uppstår. Detta är särskilt viktigt för torn belägna vid havet, där sändutrustning ständigt utsätts för havsluft. Å andra sidan tenderar skumfyllda versioner att förlora cirka 15 procent mer signaleffekt under liknande förhållanden eftersom vätskan dras in genom mikroskopiska springor via kapillärkrafter. Vi har sett fall där salt ansamlas i de små utrymmena mellan lager av polyetenmantel, vilket förändrar hur signaler färdas genom kabeln och orsakar de irriterande impedansomatchningar som alla ogillar. Fälttester enligt ASTM B117-standarderna bekräftar detta. Kablar med aluminiumsköld håller ungefär fem gånger längre innan de når den 3-procentiga VSWR-gränsen – den gräns som markerar när problem börjar uppstå – jämfört med vanliga skumkärnkablar utsatta för samma krävande testförhållanden.

Luftburen meddelandestödd kontra direktgravad pansrad koaxialkabel vid frys-tina-cykler

Luftburen koaxialkabel som bärs upp av bärtrådar kan hantera extrema temperaturer från -40°C upp till +85°C tack vare sin upphängda spänningskonstruktion. Dessa kablar undviker problem orsakade av markrörelser men kräver speciella UV-stabiliserade mantlar för att förbli flexibla i kallt väder. Tester har visat att installationer med dessa egenskaper bibehåller sin kapacitans stabil inom ungefär ±2 pF/m även efter mer än 200 frys-tina-cykler, särskilt när de är inneslutna i högdensitetspolyetenmantel. För underjordiska applikationer erbjuder pansrade kablar god skydd mot krosspåverkan men tenderar att uppleva cirka 8 % fler signalförlusttoppar under töperioder eftersom smält isvatten tränger in i svaga punkter i kabelhöljet. Att använda dielektrisk skum som är komprimeringsresistent istället för vanligt gasinjicerat skum gör också stor skillnad. Nedgrävda kablar med detta avancerade skum visar enligt IEC 61196-1-standarder ungefär 22 % mindre fasinstabilitet under upprepade frostlyftspåfrestningar. Olika metoder behövs för att blockera fukt beroende på installationstyp. Underjordiska ledningar kräver vanligtvis geliffyllda band medan luftbundna installationer drar nytta av ångspärrförbindningar vid anslutningspunkter.

Kritiska miljöratingar och efterlevnadsstandarder för sändningskoaxialkabel

Efterlevnad av MIL-DTL-17H och riktlinjer för faktisk användning på sändartorn

MIL-DTL-17H-standarden ställer ganska hårda krav när det gäller hur väl kablar kan hantera hårda väderförhållanden. Vi talar om saker som att hålla ut fukt, bibehålla stabilitet vid temperaturförändringar och hålla god mekanisk prestanda över tid. Det gör den till en av de viktigaste specifikationerna för koaxialkablar inom sändningsteknik som används i mycket tuffa miljöer. När man tittar på faktiska installationer på sändartorn, särskilt de nära kuststräckor eller i bergiga områden där förhållandena är brutala, tenderar kablar som uppfyller dessa standarder att ha en betydligt längre livslängd. Branschdata från 2023 visade också något intressant: kablar certifierade enligt MIL-DTL-17H hade ungefär 35 procent färre driftstörningar än vanliga kablar när de utsattes för upprepade frysnings- och töcykler. Slutsatsen är att dessa tester i verkliga miljöer hjälper till att bibehålla starka och stabila signaler samtidigt som oväntade driftstopp minskas för kritiska sändningsbehov.

Jackmaterialets vetenskap: UV-, ozon- och kemikaliemotstånd i koaxialkabel

LSZH, PE och PVDF-jackor utvärderade för hög-UV-sändarplatser i bergsregioner

Sändarplatser i bergsregioner kräver koaxialkabeljackor som är konstruerade för extrem solpåverkan. Tre material dominerar hög-UV-tillämpningar:

• LSZH (Låg rökning, ingen halogen) erbjuder avgörande brandsäkerhet med minimala toxiska utsläpp, samtidigt som det motstår UV-nedbrytning på höjder över 2 000 meter.
• PE (Polyetilen) ger kostnadseffektiv blockering av fukt och måttlig UV-resilienst, även om långvarig exponering kan orsaka sprödhet i tunnväggiga varianter.
• PVDF (polyvinylidenfluorid) utsökt lämplig för hårda miljöer, blockerar 99 % av UV-strålningen samtidigt som flexibilitet bibehålls vid temperatursvängningar från –40 °C till +150 °C.

Fälttester visar att PVDF-mantlar behåller cirka 95 % av sin dragstyrka även efter mer än ett decennium ute på dessa sändarstationer på bergstoppar. Det är imponerande jämfört med polyeten, som endast bibehåller ungefär 60 % av styrkan i liknande accelererade väderpåverkantester. När det gäller ozonmotstånd blir det särskilt viktigt i närheten av alla högspänningsmaskiner. Både PVDF och LSZH-material förhindrar att små sprickor bildas, vilket annars skulle tillåta fukt att tränga igenom de skyddande lagren. Kemikaliemotståndet skiljer sig betydligt mellan dessa material också. PVDF tål bra kemikalier som flygbränsle och isavlägsningsmedel, men vanlig PE börjar brytas ner snabbt vid kontakt med kolväteslösningsmedel. För sändeföretag som är beroende av långlivade koaxkablar innebär valet av rätt mantelmaterial en avgörande skillnad för att årligen bevara signalintegriteten.

Vanliga frågor

Vilka faktorer bidrar till koaxialkablers väderbeständighet?

Koaxialkablar uppnår väderbeständighet genom metallisk skärmning och tryckdielektriska system, vilket utesluter fukt och bibehåller stabila signaler.

Varför föredras kopparklädd stål framför massiv koppar vid extrema temperaturer?

Kopparklädd stål kombinerar dragstyrka och ledningsförmåga med lägre expansionshastigheter, vilket säkerställer stabila signaler vid varierande temperaturer.

Hur presterar olika typer av koaxialkablar i kustnära miljöer?

Massiva yttre ledare i aluminium motstår korrosion och signalförlust i kustnära förhållanden, och presterar bättre än skumdielektriska kablar som drabbas av kapillärkrafter.

Vilka fördelar har luftburen koaxialkabel med bärtråd?

De klarar extrema temperaturer, bibehåller stabilitet och kräver UV-stabiliserade mantlar för att förbli flexibla i kallt väder.

Vilka efterlevnadsstandarder är avgörande för sändningskoaxialkablar?

MIL-DTL-17H ställer hårda krav på fuktmotstånd och stabilitet, vilket säkerställer hållbarhet i tuffa miljöer.

Hur viktig är yttre mantelmaterial i koaxialkablar?

Mantelmaterial påverkar UV-, ozon- och kemikaliemotstånd, vilket påverkar kablens hållbarhet och signalkvalitet i tuffa miljöer.