Кабельные сборки СВЧ-диапазона: назначение, классификация, особенности применения

Кабельные сборки СВЧ-диапазона: назначение, классификация, особенности применения

Кабельные сборки сверхвысокого частотного диапазона широко применяются как при сборке высокотехнологичного оборудования, так и для соединения отдельных его единиц, блоков. Использование кабельных сборок всегда должно иметь четкое техническое, конструктивное, экономическое обоснование, указывающее на невозможность или нерациональность эксплуатации иных соединительных элементов. Современные кабельные сборки могут работать на частотах, измеряющихся десятками гигагерц, что значительно расширяет сферу их применения, в некоторых областях они являются отличными альтернативами волноводам и микрополосковым линиям.

Кабельные сборки: общие моменты эксплуатации

Согласно актуальным стандартам, кабельная сборка представляет собой комбинацию непосредственно кабеля с маркировкой и соединительных, защитных, армирующих элементов. При производстве высокочастотных сборок используются технологичные кабели, представляющие собой, по сути, композиционные структуры с внутренними и наружными проводниками из специального сплава, полимерной изоляционной прослойкой и внешней изоляцией. Все материалы характеризуются температурной, механической прочностью, что допускает возможность эксплуатации даже в сложных условиях, прокладку сборок под открытым небом.

С точки зрения пластичности сборки представлены следующими версиями:

  1. Гибкие. Допустимы многократные изгибы кабеля без образования поверхностных и структурных трещин, потери изначальных эксплуатационных свойств и технических характеристик. Оптимальный выбор для линий, подверженных постоянным нагрузкам, требующих регулярной перенастройки, изменений положения подключенных устройств.
  2. Полугибкие. Многократные изгибы недопустимы, однако, периодические – возможны, что позволяет с минимальными усилиями провести монтаж, уложить элементы на ограниченном пространстве.
  3. Полужесткие. После производства подвергать сборку механическим воздействиям, направленным на изгиб, нельзя. Подобные нагрузки приводят к значительным ухудшениям базовых эксплуатационных свойств, проблемам с прохождением сигнала.

Технология выпуска сборок постоянно совершенствуется, что выражается в расширении сфер их эксплуатации. Например, представлены даже элементы, на 100% подходящие требованиям аэрокосмической отрасли, передающие сигналы очень высокой частоты, максимально надежные. Доступны и специализированные сборки для предприятий ядерной энергетики, устойчивые к постоянному воздействию радиации.

Промышленные предприятия выпускают кабельные сборки различной длины, она может составлять десятки как сантиметров, так и метров. 

С точки зрения конструкции изоляции СВЧ-сборки представлены двумя основными категориями:

  1. Со сплошной изоляцией. Защитный слой представляет собой плотную структуру, как однородную, так и комбинированную, состоящую из нескольких материалов, у каждого из которых – уникальные характеристики и свойства, что обеспечивает должный уровень устойчивости к внешним воздействиям. Такая изоляция формируется по технологии экструзии расплавленного материала, путем спекания диэлектрика, изначально имеющего порошковую консистенцию.
  2. С воздушно-диэлектрической изоляцией. На центральной проводящей жиле закреплены, с определенными зазорами, элементы-опоры, прикрытые спиралью и изоляционной трубкой. Пустоты заполняются пористым диэлектриком. Такая методика не ухудшает защитных характеристик СВЧ-сборки, при этом, делает ее легче, удобнее в монтаже, исключает потребность в предварительной установке массивных опорных, удерживающих конструкций, кронштейнов.
Кабельные сборки СВЧ-диапазона: назначение, классификация, особенности применения

Характеристики и применение

Области эксплуатации кабельных сборок определяются не только материалами, из которых они изготовлены, адаптацией конструкции к предстоящим эксплуатационным нагрузкам, но и техническими, рабочими показателями. Требования к сборкам общего и специализированного назначения различны, что объясняется и уровнем ответственности линий, и условиям использования. При подборе, в первую очередь, нужно обратить внимание на следующие показатели:

  • Нормативное волновое сопротивление и выраженность возможных отклонений. Для бытовых исполнений допустимы довольно большие отклонения, для специализированных – максимальная однородность по всей протяженности элемента.
  • Лимиты рабочей частоты. СВЧ-сборка подходит для эксплуатации на любых частотах, от тех, что характерны для нормативного постоянного тока, до максимально высоких. Элементы, ориентированные на наиболее ответственные участки коммутационных линий, должны эффективно блокировать развитие волн высшего порядка, нарушающих прохождение сигнала, формирующих выраженные помехи.
  • Показатель затухания. Сборка высокого качества, ориентированная на эксплуатацию в ответственных линиях связи, должна характеризоваться минимальным коэффициентом затухания, при этом, важно, чтобы он оставался стабильным, не увеличивался при изменении внешних условий, значительных повышениях и снижениях температуры.
  • Скорость распространения сигнала. Чем выше этот показатель, тем надежнее и стабильнее работа линии. В специализированных сборках высокого качества параметр максимально приближен к диэлектрической проницаемости воздуха, скорость очень высока.
  • Температурный коэффициент фазы. Параметр показывает, насколько может удлиняться или сокращаться сборка при воздействии внешней температуры. Для подбора нужно учесть эксплуатационные условия, если коэффициент выражен, сборку нельзя использовать в регионах с суровым климатом, изменение длины может спровоцировать образование выраженных механических напряжений, чреватых разрывами.
  • Рабочий температурный диапазон. Подбирать тип кабеля нужно в соответствии с эксплуатационными условиями. Если сборка будет подвергаться выраженному воздействию холода или жары, она обязательно должна отличаться соответствующей температурной стойкостью, в противном случае возникнут как механические, так и физические проблемы, скорость распространения сигнала снизится, изоляционный материал станет хрупким.
  • Выраженность изменения фазы при формировании изгибов кабеля. Если прокладка сети предполагает обилие изгибов, кабель должен сохранять стабильность передачи данных даже в таких условиях, нельзя допустить снижений скорости передачи и других проблем.

В любом случае, тип кабеля должен соотноситься со средой эксплуатации. Например, для наиболее ответственных сетей часто применяются СВЧ-сборки, при производстве которых используются кабели с прессованным центральным проводником. Обжим проводится на специальном оборудовании, позволяющем сформировать максимально однородную структуру, максимально стабильную, позволяющую передавать информацию с высокой скоростью, без помех, при устойчивости к внешним воздействиям, электромагнитным, физическим, температурным.

Пресненская набережная, 12