บล็อก

คุณสมบัติโครงสร้างแกนกลางที่ทำให้สายโคแอคเชียลทนต่อสภาพอากาศ

ระบบโลหะป้องกันและการระบุฉนวนภายใต้ความดันเพื่อป้องกันความชื้น

สายสัญญาณแบบโคแอกเชียลที่ออกแบบมาเพื่อทนต่อสภาพอากาศเลวร้าย มีหลายชั้นที่ป้องกันความเสียหายจากสิ่งแวดล้อม โลหะชั้นป้องกัน ซึ่งมักทำจากอลูมิเนียมหรือเทปทองแดงที่ติดอยู่ด้านในของสาย จะทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และกันความชื้นไม่ให้ซึมเข้าไปภายใน เกราะเหล่านี้จะทำงานได้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นเมื่อใช้ร่วมกับระบบแรงดันภายในสาย โดยพื้นฐานแล้ว จะเติมฉนวนโฟมด้วยไนโตรเจนหรืออากาศแห้ง เพื่อสร้างแรงดันบวกที่ช่วยกันน้ำไม่ให้เข้ามา ตามรายงานโครงสร้างพื้นฐานการกระจายเสียงปีที่แล้วที่อ้างถึงการทดสอบภาคสนามบางรายการ สายสัญญาณที่มีแรงดันเหล่านี้สามารถลดปัญหาสัญญาณที่เกิดจากความชื้นได้ประมาณ 92% ในพื้นที่ชายฝั่งที่ปัญหาอากาศเค็มเป็นเรื่องใหญ่ และในแง่วัสดุ สายส่วนใหญ่ใช้โฟมโพลีเอทิลีนเป็นส่วนประกอบไดอิเล็กทริก ผู้ผลิตจะทำการบำบัดวัสดุนี้เป็นพิเศษ จนสามารถผลักโมเลกุลน้ำออกได้ในระดับจุลภาค ซึ่งช่วยรักษาประสิทธิภาพการทำงานให้คงที่ แม้ความชื้นจะสูงต่อเนื่องหลายวัน

ตัวนำทองแดงเคลือบเหล็ก เทียบกับ ตัวนำทองแดงแท้แกนกลางภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

วัสดุที่ใช้ในการผลิตตัวนำตรงส่วนกลางมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงประสิทธิภาพภายใต้อุณหภูมิสุดขั้ว ทองแดงเคลือบเหล็ก หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า CCS มีโครงสร้างภายในที่น่าสนใจ โดยแกนกลางทำจากเหล็กซึ่งให้ความแข็งแรงต่อแรงดึงได้ดี ในขณะที่ชั้นนอกที่เป็นทองแดงทำหน้าที่นำไฟฟ้าเป็นหลัก สิ่งที่ทำให้ CCS มีความพิเศษคือการขยายตัวน้อยมากเมื่อเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงทางความร้อนในรูปแบบต่างๆ คุณสมบัตินี้ช่วยให้สัญญาณคงที่แม้จะติดตั้งตัวนำเหล่านี้ไว้ในที่สูงซึ่งสภาพแวดล้อมอาจรุนแรง ผลการทดสอบบางอย่างแสดงให้เห็นว่า เมื่ออุณหภูมิอยู่ในช่วงตั้งแต่ลบ 40 องศาเซลเซียส ถึง 85 องศาเซลเซียส CCS จะขยายตัวเพียงประมาณ 0.8 เปอร์เซ็นต์ เทียบกับทองแดงบริสุทธิ์ที่ขยายตัวประมาณ 1.2 เปอร์เซ็นต์ แน่นอนว่าทองแดงบริสุทธิ์มีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีกว่า (ประมาณ 100% IACS เทียบกับ CCS ที่ประมาณ 40%) แต่ก็มีข้อแลกเปลี่ยนตรงนี้ ปัญหาของทองแดงบริสุทธิ์คือมันขยายตัวมากขึ้นเมื่อได้รับความร้อน ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาเกี่ยวกับความสม่ำเสมอของสัญญาณ โดยเฉพาะในพื้นที่ที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างมากระหว่างกลางวันและกลางคืน นั่นจึงเป็นเหตุผลที่วิศวกรจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เลือกใช้ CCS สำหรับหอคอยขนาดใหญ่ที่ทอดยาวข้ามพื้นที่กว้าง งานติดตั้งเหล่านี้มักเผชิญกับความแตกต่างของอุณหภูมิมากกว่า 60 องศาเซลเซียสต่อวัน ดังนั้นการมีวัสดุที่ไม่ขยายและหดตัวมากเกินไปจึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งต่อการทำงานที่เชื่อถือได้

การเปรียบเทียบสมรรถนะของสายสัญญาณโคแอกเชียลสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

Heliax® เทียบกับสายสัญญาณโคแอกเชียลแบบโฟมตัวนำไฟฟ้าชนิดกันน้ำในการทดสอบละอองเกลือชายฝั่ง

สายสัญญาณแบบโคแอกเชียลที่ผลิตด้วยตัวนำภายนอกจากอลูมิเนียมแท่งแสดงความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่ามากในระหว่างการทดสอบฝอยละอองเกลือตามชายฝั่ง ซึ่งเราทุกคนรู้จักกันดี สายเหล่านี้ยังคงรักษากำลังสัญญาณได้ค่อนข้างดี โดยสูญเสียไม่ถึง 0.1 dB ต่อระยะ 100 ฟุต แม้จะถูกวางไว้ในสภาพหมอกน้ำเค็มเป็นเวลา 1,000 ชั่วโมงติดต่อกัน สิ่งที่ทำให้สายเหล่านี้พิเศษคือการออกแบบที่ไม่มีรอยต่อ ทำให้น้ำไม่สามารถซึมเข้าไปในตัวเชื่อมต่อ ซึ่งมักเป็นจุดเริ่มต้นของปัญหา สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับหอคอยที่ตั้งอยู่ใกล้กับมหาสมุทร ซึ่งอุปกรณ์กระจายสัญญาณต้องเผชิญกับลมทะเลอย่างต่อเนื่อง ในทางกลับกัน สายประเภทที่มีโฟมภายในมักจะสูญเสียพลังงานสัญญาณมากกว่าประมาณ 15% ในสภาวะเดียวกัน เนื่องจากของเหลวถูกดูดซึมผ่านช่องว่างเล็กๆ โดยแรงดูดซึมแบบแคปิลลารี เราเคยพบกรณีที่เกลือสะสมอยู่ในช่องว่างเล็กๆ ระหว่างชั้นเปลือกโพลีเอทิลีน ซึ่งส่งผลให้การเดินทางของสัญญาณในสายเคเบิลเปลี่ยนไป และก่อให้เกิดปัญหาการไม่สมดุลของความต้านทาน (impedance mismatches) ที่ทุกคนรำคาญใจ การทดสอบภาคสนามตามมาตรฐาน ASTM B117 ก็ยืนยันข้อเท็จจริงนี้เช่นกัน สายเคเบิลที่มีเกราะป้องกันด้วยอลูมิเนียมมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าสายแกนโฟมธรรมดาประมาณห้าเท่า ก่อนถึงเกณฑ์ VSWR ที่ 3% ซึ่งถือเป็นจุดเริ่มต้นของความผิดปกติ เมื่อเปรียบเทียบกับสายแกนโฟมทั่วไปภายใต้สภาวะทดสอบที่รุนแรงเหมือนกัน

สายเคเบิลโคแอ็กเซียลแบบมีเกราะป้องกันที่รองรับด้วยระบบส่งทางอากาศ เทียบกับแบบฝังโดยตรงในสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงระหว่างช่วงเยือกแข็งและละลาย

สายสัญญาณโคแอกเชียลแบบอากาศที่ได้รับการรองรับด้วยเส้นยึดสามารถทนต่ออุณหภูมิสุดขั้วตั้งแต่ -40°C ไปจนถึง +85°C ได้ เนื่องจากออกแบบให้มีแรงตึงเชิงกลไก สายเหล่านี้หลีกเลี่ยงปัญหาที่เกิดจากการเคลื่อนตัวของพื้นดิน แต่จำเป็นต้องใช้ชั้นหุ้มที่ผ่านการปรับเสถียรภาพต่อรังสี UV เพื่อรักษาระดับความยืดหยุ่นในสภาพอากาศหนาว การทดสอบแสดงให้เห็นว่า การติดตั้งที่มีคุณสมบัติดังกล่าวสามารถคงค่าความจุไฟฟ้า (capacitance) ไว้ภายในช่วงประมาณ ±2 พิโกฟารัดต่อเมตร แม้จะผ่านรอบการแช่แข็งและละลายมากกว่า 200 รอบ โดยเฉพาะเมื่อหุ้มด้วยชั้นเปลือกโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง สำหรับการใช้งานใต้ดิน สายที่มีเกราะป้องกันสามารถป้องกันแรงกดทับได้ดี แต่มักประสบกับการเพิ่มขึ้นของสัญญาณรบกวนประมาณ 8% ในช่วงเวลาที่น้ำแข็งเริ่มละลาย เนื่องจากน้ำที่ละลายแล้วซึมเข้าสู่จุดอ่อนของปลอกสาย การใช้โฟมฉนวนกันสัญญาณชนิดต้านทานการอัดตัวแทนโฟมทั่วไปที่ฉีดก๊าซเข้าไป มีความแตกต่างอย่างมาก สายฝังดินที่ใช้โฟมขั้นสูงนี้แสดงให้เห็นถึงความไม่เสถียรของเฟสต่ำลงประมาณ 22% ภายใต้แรงดันจากการยกตัวของดินเนื่องจากน้ำแข็งตามมาตรฐาน IEC 61196-1 แนวทางในการป้องกันความชื้นแตกต่างกันไปตามประเภทของการติดตั้ง โดยทั่วไป สายใต้ดินจำเป็นต้องใช้เทปบรรจุเจล ในขณะที่การติดตั้งแบบอากาศจะได้รับประโยชน์จากการใช้ข้อต่อที่มีชั้นกันไอระเหยที่จุดเชื่อมต่อ

การจัดอันดับด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญและมาตรฐานการปฏิบัติตามข้อกำหนดสำหรับสายสัญญาณโคแอ็กเชียลสำหรับการกระจายเสียง

การปฏิบัติตามมาตรฐาน MIL-DTL-17H และเกณฑ์การติดตั้งจริงบนหอกระจายเสียง

มาตรฐาน MIL-DTL-17H กำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดมากเกี่ยวกับความสามารถของสายเคเบิลในการทนต่อสภาพอากาศที่รุนแรง เราพูดถึงสิ่งต่าง ๆ เช่น การกันความชื้น การคงความเสถียรภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ และความทนทานทางกลในระยะยาว สิ่งเหล่านี้ทำให้เป็นหนึ่งในข้อกำหนดหลักสำหรับสายโคแอกเชียลที่ใช้ในระบบกระจายเสียงซึ่งทำงานในสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายอย่างมาก เมื่อพิจารณาการติดตั้งจริงบนหอคอยกระจายเสียง โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณชายฝั่งหรือพื้นที่ภูเขาที่มีสภาพแวดล้อมโหดร้าย สายเคเบิลที่ผ่านตามมาตรฐานเหล่านี้มักจะมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่ามาก นอกจากนี้ ข้อมูลจากอุตสาหกรรมในปี 2023 ยังแสดงให้เห็นสิ่งที่น่าสนใจอีกด้วย: สายเคเบิลที่ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน MIL-DTL-17H มีอัตราการล้มเหลวลดลงประมาณ 35 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับสายทั่วไป ภายใต้สภาวะที่ต้องเผชิญกับการแช่แข็งและละลายซ้ำ ๆ สรุปคือ การทดสอบในโลกแห่งความเป็นจริงเหล่านี้ช่วยรักษาระดับสัญญาณให้แข็งแรงและเสถียร ขณะเดียวกันก็ลดเวลาการหยุดทำงานที่ไม่คาดคิดสำหรับความต้องการการกระจายเสียงที่สำคัญ

วิทยาศาสตร์วัสดุเปลือกแจ็คเก็ต: ความต้านทานรังสี UV, โอโซน และสารเคมีในสายสัญญาณโคแอกเซียล

เปลือกแจ็คเก็ต LSZH, PE และ PVDF ที่ได้รับการประเมินสำหรับสถานีส่งสัญญาณบนภูเขาที่มีความเข้มข้นของรังสี UV สูง

สถานีกระจายเสียงบนภูเขาต้องใช้สายสัญญาณโคแอกเซียลที่ออกแบบมาเพื่อทนต่อแสงแดดจัดอย่างรุนแรง วัสดุสามชนิดที่โดดเด่นในงานที่มีรังสี UV สูง ได้แก่

• LSZH (Low Smoke Zero Halogen) ให้ความปลอดภัยจากไฟไหม้อย่างสำคัญ โดยปล่อยก๊าซพิษต่ำมาก และสามารถทนต่อการเสื่อมสภาพจากแสง UV ได้ที่ระดับความสูงเหนือ 2,000 เมตร
• PE (โพลีเอทิลีน) ให้การป้องกันความชื้นในราคาประหยัด และทนต่อรังสี UV ได้ในระดับปานกลาง แม้ว่าการสัมผัสเป็นเวลานานอาจทำให้รุ่นที่มีผนังบางเปราะหักได้
• PVDF (Polyvinylidene Fluoride) มีประสิทธิภาพยอดเยี่ยมในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง สามารถป้องกันรังสี UV ได้ถึง 99% ในขณะที่ยังคงความยืดหยุ่นได้ดีภายใต้ช่วงอุณหภูมิจาก –40°C ถึง +150°C

การทดสอบในพื้นที่จริงแสดงให้เห็นว่า ปลอกแบบ PVDF ยังคงความแข็งแรงต่อแรงดึงไว้ได้ประมาณ 95% แม้จะถูกทิ้งไว้นานกว่าสิบปีในสถานีส่งสัญญาณบนยอดเขา สิ่งนี้ถือว่าน่าประทับใจมากเมื่อเทียบกับโพลีเอทิลีน ซึ่งรักษาคุณสมบัติดังกล่าวได้เพียงประมาณ 60% ภายใต้การทดสอบเร่งสภาพอากาศเดียวกัน เมื่อพูดถึงความต้านทานต่อโอโซน ความสำคัญจะเพิ่มขึ้นในบริเวณที่มีเครื่องจักรแรงดันสูงจำนวนมาก ทั้งวัสดุ PVDF และ LSZH ช่วยป้องกันไม่ให้เกิดรอยแตกร้าวเล็กๆ ที่อาจทำให้มีความชื้นซึมผ่านชั้นป้องกันได้ นอกจากนี้ ความสามารถในการต้านทานสารเคมีของวัสดุทั้งสองชนิดนี้ยังแตกต่างกันอย่างมากอีกด้วย PVDF มีความทนทานต่อสารต่างๆ เช่น เชื้อเพลิงการบินและสารละลายป้องกันน้ำแข็ง แต่ PE ธรรมดาจะเริ่มเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วเมื่อสัมผัสกับตัวทำละลายไฮโดรคาร์บอน สำหรับบริษัทกระจายเสียงที่ต้องพึ่งพาสายโคแอกซ์ที่ใช้งานได้ยาวนาน การเลือกวัสดุปลอกที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณอย่างต่อเนื่องในแต่ละปี

คำถามที่พบบ่อย

ปัจจัยใดที่มีส่วนช่วยให้สายสัญญาณโคแอกเชียลทนต่อสภาพอากาศได้ดี

สายสัญญาณโคแอกเชียลทนต่อสภาพอากาศได้โดยการใช้โลหะป้องกันและการระบบที่เป็นฉนวนภายใต้ความดัน ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้มีความชื้นเข้าไปและรักษาระดับสัญญาณให้คงที่

ทำไมเหล็กเคลือบทองแดงถึงได้รับความนิยมมากกว่าทองแดงบริสุทธิ์ในอุณหภูมิสุดขั้ว

เหล็กเคลือบทองแดงรวมคุณสมบัติความแข็งแรงต่อแรงดึงและการนำไฟฟ้าเข้าไว้ด้วยกัน โดยมีอัตราการขยายตัวต่ำกว่า ทำให้มั่นใจได้ว่าสัญญาณจะคงที่แม้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง

สายสัญญาณโคแอกเชียลชนิดต่างๆ มีประสิทธิภาพอย่างไรในสภาพแวดล้อมชายฝั่ง

ตัวนำด้านนอกที่ทำจากอลูมิเนียมแบบตันสามารถต้านทานการกัดกร่อนและการสูญเสียสัญญาณในสภาพแวดล้อมชายฝั่งได้ดี กว่าสายที่ใช้ฉนวนโฟม ซึ่งมักประสบปัญหาจากแรงดูดซึมของหลอดเลือดฝอย

ข้อดีของสายสัญญาณโคแอกเชียลที่รองรับด้วยสายส่งทางอากาศคืออะไร

สามารถทนต่ออุณหภูมิสุดขั้ว รักษาระดับความเสถียร และต้องใช้ปลอกหุ้มที่มีสารป้องกันรังสี UV เพื่อรักษาความยืดหยุ่นในสภาพอากาศหนาว

มาตรฐานการปฏิบัติตามข้อกำหนดใดบ้างที่สำคัญสำหรับสายสัญญาณโคแอกเชียลเพื่อการกระจายเสียง

MIL-DTL-17H กำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับความต้านทานต่อความชื้นและความเสถียร เพื่อให้มั่นใจในความทนทานในสภาวะแวดล้อมที่รุนแรง

วัสดุเปลือกหุ้มมีความสำคัญอย่างไรต่อสายสัญญาณโคแอกเชียล

วัสดุเปลือกหุ้มมีผลต่อความต้านทานรังสี UV โอโซน และสารเคมี ซึ่งส่งผลต่อความทนทานและคุณภาพของสัญญาณในสภาวะแวดล้อมที่รุนแรง