Які переваги забезпечує повітряний коаксіальний кабель із діелектриком для РЧ-систем?

Як конструкція повітряного коаксіального кабелю з діелектриком підвищує цілісність РЧ-сигналу

Повітряні коаксіальні кабелі забезпечують високу ефективність у радіочастотних (РЧ) системах завдяки спеціалізованій інженерії. На відміну від традиційних конструкцій із суцільним діелектриком, ці кабелі замінюють суцільну ізоляцію точно розташованими прокладками, які утримують провідники на відстані за допомогою повітря — середовища з найнижчими втратами серед доступних діелектриків.

Конструкція з порожнинним повітряним діелектриком і її роль у мінімізації втрат сигналу

Порожнисті повітряні діелектричні структури зменшують кількість зіткнень електронів, коли сигнали проходять крізь них, що означає менше поглинання енергії на шляху. Повітря має діелектричну проникність, близьку до 1,0, тоді як матеріали, такі як поліетилен, мають значення близько 2,3 або вище. Через цю різницю повітря спричиняє значно менше фазових спотворень і створює меншу ємність у системі. Випробування в галузі показали, що конструкції з повітряним заповненням мають приблизно на 40% менші втрати сигналу на частотах 6 ГГц порівняно з традиційними альтернативами з пінополіетиленом, згідно з останніми дослідженнями РЧ-матеріалів минулого року. Для інженерів, які працюють з високочастотними системами, це має велике значення, оскільки навіть невеликі втрати з часом можуть суттєво позначитися на загальній продуктивності.

Порівняння з кабелями з суцільним діелектриком із поліетилену: структурні та електричні відмінності

Кабелі з повітряним діелектриком та з суцільним поліетиленом (ПЕ) мають принципові відмінності, що впливають на РЧ-продуктивність:

Механічна жорсткість конструкцій із повітряним проміжком запобігає деформації діелектрика при вигині, забезпечуючи стабільний опір. Навпаки, кабелі з ПЕ більш схильні до змін ємності під тиском, що збільшує коефіцієнт стоячої хвилі напруги (КСХН).

Низьке загасання та висока потужність у високочастотних ВЧ-застосуваннях

Зменшення загасання сигналу в діапазоні 1—6 ГГц: дані продуктивності та підвищення ВЧ-ефективності

Повітряний коаксіальний кабель із діелектриком справді вирізняється збереженням якості сигналу в діапазоні високих частот завдяки конструкції з повітряним осердям, що зменшує втрати сигналу. Згідно зі стандартним тестуванням IEC 61196, ці кабелі мають коефіцієнт послаблення близько 0,15 дБ на метр на частоті 6 ГГц, що майже вдвічі менше, ніж у традиційних кабелів із суцільним поліетиленовим діелектриком. Чому вони такі ефективні? По суті, вони втрачають менше енергії через ізоляційний матеріал, що дозволяє сигналам поширюватися на значно більші відстані, перш ніж знадобиться підсилення. Для фахівців з радіочастотної техніки це означає менше проблем із ослабленням сигналу на довгих дистанціях і потенційну економію на додатковому обладнанні.

Системи, що використовують цю технологію, забезпечують ефективність передачі потужності на рівні 96% у мережах зворотного зв'язку 5G (IEEE 2023), що дозволяє щороку економити 740 тис. доларів на кожну реалізацію з 1000 вузлів.

Надзвичайна термічна стабільність та потужність повітряного діелектрика коаксіального кабелю

Порожниста конструкція забезпечує неперевершену теплову продуктивність. Кабелі з повітряним діелектриком витримують постійну потужність 5 кВт за температури навколишнього середовища 40°C — у два рази більше, ніж пінозаповнені аналоги. Основні переваги включають:

• Відсутність старіння діелектрика за температур ≥ 200°C
• Коефіцієнт теплового розширення менше 5 ppm/°C
• Варіація фазової стабільності < 0,02° в діапазоні 85°C

Ця термічна стійкість запобігає змінам імпедансу під час передачі потужного сигналу, знижуючи КСХН до 1,05:1 у радіолокаційних системах 6 ГГц. Польові випробування показали 99,8% часу роботи без перерв у трансляційних передавачах після 15 000 годин роботи.

Повітряний діелектрик проти коаксіальних кабелів із пінним діелектриком: порівняння в радіоінженерії

Втрати внесення, КСХН та загальна продуктивність системи в різних типах РЧ-інфраструктури

Порівняння варіантів повітряного діелектричного коаксіального кабелю з його пінними аналогами, такими як LMR® або типи LDF/AL4, виявляє три основні фактори, що мають значення для РЧ-систем: втрати сигналу на лінії (вносні втрати), коефіцієнт стоячої хвилі напруги (КСХН) та стійкість до впливу навколишнього середовища. Кабелі з повітряним діелектриком втрачають приблизно на 20–30 відсотків менше потужності сигналу на частотах понад 2 ГГц, оскільки вони мають менше діелектричного матеріалу, що їх поглинає, що робить їх ідеальними для довгих з'єднань базових станцій та розподілених антенних систем. Але є один недолік. Кабелі з пінним діелектриком насправді краще підтримують стабільні фазові характеристики та стійкіші до накопичення вологи, що особливо важливо в умовах зволоження на вулиці, де в кабелях з повітряним заповненням можуть виникати проблеми з внутрішньою конденсацією. Показники КСХН розповідають іншу історію. Прямі ділянки повітряних кабелів зберігають досить гарні значення близько 1,15:1, але надмірне згинання призводить до зміни хвильового опору понад 1,25:1. Пінні кабелі залишаються нижче 1,2:1 навіть при складних шляхах прокладання. З огляду на загальну надійність системи, пінні варіанти забезпечують кращий баланс, незважаючи на трохи вищі втрати сигналу. Вони пропонують більш стабільний екран та набагато краще витримують стискуючі навантаження, на відміну від повітряних діелектриків, які відомі своєю жорсткістю та ускладнюють монтаж у певних ситуаціях.

ЧаП

Яка основна перевага коаксіальних кабелів з повітряним діелектриком порівняно з кабелями з твердим поліетиленом?

Кабелі з повітряним діелектриком забезпечують вищу цілісність ВЧ-сигналу завдяки меншому затуханню сигналу та вищій фазовій стабільності, що обумовлено конструкцією з повітряним осердям.

Чому кабелі з повітряним діелектриком краще працюють на високих частотах?

Кабелі з повітряним діелектриком мають нижчу діелектричну проникність і ємність, що мінімізує фазові спотворення та затухання у високочастотних застосуваннях.

Як порівнюються кабелі з повітряним та пінним діелектриком?

Кабелі з повітряним діелектриком мають менше загасання сигналу, але гіршу стійкість до вологи та можуть ускладнювати монтаж через жорсткість.