Kompletní úvod do koaxiálních vodičů (RF koaxiální kabely) pro letecké aplikace
Koaxiální kabel pro letectví a kosmonautiku je vysokofrekvenční přenosový kabel navržený speciálně pro extrémní pracovní podmínky ve vzduchu, raketách, družicích a letadlech hlubokého vesmíru. Jeho hlavní funkcí je stabilní přenos vysokofrekvenčních/mikrovlnných signálů v prostředí s vysokou teplotou, vakuem, vibracemi, zářením a silným elektromagnetickým rušením. Na rozdíl od civilních koaxiálních kabelů používá speciální fluoroplast, postříbřené vodiče a vysoce stínící struktury, přísně dodržující specifické normy pro letectví a kosmonautiku. Zaměřuje se na pět základních výkonnostních charakteristik: nízké ztráty, fázová stabilita, lehkost, extrémní odolnost vůči prostředí a vysoké stínění
Klasifikace koaxiálních kabelů
(1) Základní koaxiální struktura (vrstvený design pro letecký průmysl)
Pět vrstev zevnitř ven, každá vrstva má speciální požadavky na vojenské letecké materiály a je přísně zakázáno používat běžnou měď, PE, PVC a další civilní materiály:
Vnitřní vodič
Materiál: Vysoce čistá bezkyslíkatá měď postříbřená (povlak větší nebo roven 1 μm, špičkový letecký průmysl větší nebo rovný 2 μm); Družice na oběžné dráze jsou vyrobeny z postříbřené poměděné-oceli/antiatomové kyslíkové slitiny, aby odolávaly erozi vesmírného atomového kyslíku.
Struktura: Jednovláknová pevná (polo{0}}tuhá)/ultra-jemná vícevláknová přesně kroucená (flexibilní, odolná vůči milionům ohybových vibrací); Vysoká frekvence a nízké ztráty vyžadují super hladký povrch vodiče, aby se snížily ztráty způsobené povrchovým efektem.
Dielektrická izolační vrstva (výkonná vrstva jádra)
Civilní PE je zcela zakázáno a letectví je rozděleno do tří úrovní:
Obecně vzduchem: pevný PTFE/FEP, teplotní odolnost -55~200 stupňů;
Lehká/nízká ztráta: Expandovaný polytetrafluorethylen (ePTFE) s extrémně nízkou dielektrickou konstantou, sníženou hmotností o 30 % a minimálními fázovými fluktuacemi v širokém teplotním rozsahu;
Satelitní vakuum: vysoce-čistý pěnový PTFE, žádné těkání malých molekul, zabraňující znečištění optických a RF zařízení vakuovými srážkami, odolný vůči vysokoenergetickému{1}} kosmickému ozáření Jekano (J...).
Stínící vrstva (jádro proti EMI-rušení)
Jednovrstvé splétané stínění se používá pouze pro běžné letecké aplikace, zatímco špičkové{0}}radary/satelity používají kompozitní stínění:
Dvouvrstvé postříbřené měděné tkaní: míra pokrytí 95%~98%, účinnost stínění větší nebo rovna 90dB;
Fóliová páska+dvojité-opletené kompozitní stínění: účinnost stínění 120 dB+, vyhrazené pro radarová a elektronická protiopatření s fázovým polem;
Polotuhý: Bezešvý postříbřený vnější vodič z měděné trubky s optimální fázovou stabilitou a extrémně nízkým únikem.
Vnější plášť
Mainstream FEP a PFA fluoroplasty; Speciální plášť bez obsahu halogenů s nízkým obsahem kouře- se používá pro letadla civilního letectví, odolný vůči korozi z leteckého hydraulického oleje (Skydrol), odmrazovací kapaliny a paliva; Vakuové satelity nemají vnější plášť ani ultra-tenký design FEP se sníženou hmotností.
(2)Tři hlavní typy výrobků (klasifikované podle tuhosti)
1. Flexibilní letecká koaxiální (nejběžněji používaná na palubě, řada RG/evropská řada EN4604)
Vhodné pro kabeláž v kabině, časté ohýbání, úzký průnik do prostoru a antivibrační únavu.
Klasický vojenský model RG (MIL-DTL-17 americký vojenský standard)
RG179:75 Ω, vnější průměr 2,54 mm, mikroodlehčená, GPS, Vnitřní kabeláž navigačního přijímače, -55~200 stupňů, 1GHz útlum Menší nebo rovno 0,52dB/m, posun žlutá strana 88 ..;
RG316: 50 Ω, izolace PTFE, vyšší teplotní odolnost než RG174, univerzální avionika a satelitní anténa krátký vodič;
RG400: 50 Ω standardní vzduchový kabel s dvojitým stíněním, radarový a satelitní komunikační napáječ, nízká ztráta na dlouhé vzdálenosti, standardní konfigurace pro letadla na vojenských letadlech;
RG142: Hrubý průměr a nízké ztráty, používané pro vysokovýkonné vysokovýkonné vysokofrekvenční vysílače ve vzduchu.
Evropská letecká norma řady EN4604 (Airbus, Boeing, domácí velká letadla)
Lehká řada WD, WM, KX, hlavně 50 Ω, maximální pracovní frekvence 6 GHz, teplotní rozsah -65 ~ 200 stupňů, lehká konstrukce, snížení hmotnosti o 20 % ~ 60 % ve srovnání s tradičními RG, v souladu s analýzou a testováním leteckého zpomalovače hoření FAR25 s nízkými požadavky na kouř.
2. Polotuhá/poloflexibilní koaxiální (radar, sfázovaná soustava, satelitní užitečné zatížení)
Vnější vodič je bezešvá postříbřená měděná trubička, kterou lze po vytvarování ručně ohnout a upevnit. Fázový teplotní posun je extrémně malý a únik stínění je extrémně nízký, takže je-nezbytný-pro vysoce přesné{2}}mikrovlnné systémy
Specifikace: 0,86 mm, 1,19 mm, 2,2 mm, 3,0 mm vnější průměr;
Pokrytí frekvenčního pásma DC~40GHz (pásmový radar X/Ka);
Použití: Palubní aktivní sfázovaný radar, satelitní RF užitečné zatížení, hledač raket, vysoce přesná testovací zařízení;
Výhody: Změna fáze v celém rozsahu teplot<0.3 °, resistance to external electromagnetic interference, no weaving gap signal leakage micro coax.
3. Ultra lehký mikrokoaxiální (snížení hmotnosti pro bezpilotní letadla, komerční letadla, družice hlubokého vesmíru)
Špičkové{0}}produkty Gore and Kesley, střední pěna ePTFE, tenkostěnná-struktura, snížení hmotnosti o 60 % ve srovnání s RG400 při stejné energii; Výměna jednoho velkého osobního letadla může snížit hmotnost o více než 20 kg, přímo snížit spotřebu paliva, podporovat vysokofrekvenční přenos až 12 GHz a je široce používána pro palubní zábavní a satelitní komunikační anténní napáječe.
(3)Dvě standardní impedance s jasnou dělbou práce
50 Ω (použito v 90 % leteckých scénářů): sladěno s vysokofrekvenčním výkonovým zesilovačem, radarem, satelitní komunikací, elektronickými protiopatřeními, vzdušným VHF/UHF rádiem, vyrovnávacím výkonem a nízkou ztrátou, RG400, EN4604, polotuhé všechny 50 Ω.
75 Ω: Navigace, satelitní příjem GPS, přenos videa na palubě, palubní zábavní systém civilního letectví, reprezentativní model RG179, lehký pěnový koaxiální kabel 75 Ω.
(4) Přísné ukazatele environmentální výkonnosti leteckého průmyslu (odlišující se od civilních jader)
1. Teplotní tolerance
Konvenční palubní: -55 stupňů ~+200 stupňů ;
Hluboký vesmír/polární kosmická loď: rozšířeno na -65 stupňů, krátkodobá maximální teplota 260 stupňů; Kolísání impedance a útlumu menší nebo rovné 3 % po stovkách cyklů s vysokou a nízkou teplotou.
2. Mechanická spolehlivost
Vibrace: 10~2000Hz náhodné vibrace, simulující dopad startu motoru a rakety, s miliony ohybů a bez přetržených pramenů;
Odolné vůči tlaku a opotřebení-: odolné vůči stlačení těla, tření kabelového svazku kabiny a korozi leteckých chemikálií na ochranném plášti;
Zpomalovač hoření: Civilní letectví splňuje FAR Part 25 Appendix F, nízká kouřivost, bez halogen{1}}, nízká toxicita a při vznícení neuvolňuje vysoce toxické plyny.
3. Exkluzivní výkon pro vesmír (satelity, kosmické lodě s lidskou posádkou)
Podtlakový nízký výfuk: Celková ztráta hmoty TML<1%, condensable volatile matter CVCM<0.1%, does not contaminate the lens and sensor;
Radiační odolnost: je schopen odolat protonovému a elektronovému záření v prostoru, přičemž izolace nepráší a ztráty nestoupají;
Antiatomový kyslík: Postříbřený slitinový vodič pro satelity na nízké oběžné dráze, aby se zabránilo korozi a selhání vnějšího vodiče.
4. RF indikátory elektrického jádra
Přísná tolerance impedance: 50 Ω± 2 Ω, pouze ± 5 Ω pro civilní použití;
Ultra nízký útlum: Pěnový PTFE médium výrazně snižuje vysoké-frekvenční ztráty;
Vysoká účinnost stínění: běžný vzduchem 90dB nebo vyšší, radarové/satelitní kompozitní stínění 120dB nebo větší;
Fázová stabilita: Teplotní změny a minimální fázový posun po ohybu splňují přesné řízení fázovaných radarových paprsků.
(5) Hlavní prováděcí standardy
Americký vojenský standard (vojenská letadla, satelit): MIL-DTL-17 (dříve MIL-C-17) specifikace koaxiální řady RG; GJB1215A Standardní komponenta domácího vojenského RF kabelu;
Evropské normy pro civilní letectví (Airbus, domácí velká letadla): řada ASD EN4604, WD/WM/KX lehké vysokoteplotní-koaxiální zařízení;
Vesmírný standard NASA: SP-8007 Vacuum Low Gas, specifikace ochrany atomového kyslíku;
Domácí letecké standardy: HB standard leteckého kabelu, QJ specifikace leteckého kabelu, podpora pilotovaných kosmických letů, satelitů a modelů nosných raket.
(6)Typické aplikační scénáře
1. Civilní letadla/všeobecné letectví: GPS navigace, satelitní komunikace SATCOM, VHF komunikační rádio, palubní zábavní IFE, meteorologický radar, systém varování před kolizí, prioritní lehký koaxiální kabel EN4604 s nízkou kouřivostí-bez halogenů.
2. Vojenská letadla, rakety, bezpilotní letouny: vzdušný aktivní sfázovaný radar, elektronická protiopatření ECM, datové spojení, vyhledávací RF komponenty; Velký počet polotuhých a ultralehkých mikrokoaxiálních kabelů RG400 RG400 se používá k vyvážení snížení hmotnosti a zabránění-rušení.
3. Družice, kosmické lodě s lidskou posádkou, sondy hlubokého vesmíru: palubní komunikační užitečné zatížení, palubní radar, RF přijímače dálkového průzkumu; Vakuové nízké výfukové plyny, koaxiální z pěnového PTFE odolného vůči záření, polo-tuhé pro vysoce-přesné mikrovlnné plnění.
4. Odpalovací vozidlo: Vybaveno telemetrickými, vysokofrekvenčními komunikačními a naváděcími systémy, které je schopné odolat silným nárazům při startu a vysokoteplotnímu-záření ocasních plamenů.
(7) Trendy rozvoje průmyslu
Dokonalé odlehčení: Expandovaný ePTFE a tenkostěnná-kompozitní struktura průběžně snižují hmotnost, snižují zatížení letadla a spotřebu paliva;
Vysoká frekvence: Vývoj speciálních koaxiálních kabelů v pásmu Ka/Ku s nízkou ztrátou pro 6-40GHz milimetrové vlnové radary a vysokokapacitní satelity;
Integrovaný: koaxiální + vysokorychlostní-diferenciální kompozitní kabelový svazek, zjednodušující uspořádání kabelových svazků uvnitř kabiny;
Upgradováno, aby vydrželo extrémní prostředí: Expanze -85-260 stupňů ultra široký teplotní rozsah, silnější atomový kyslík, tolerance záření, vhodný pro průzkum hlubokého vesmíru;
Ochrana životního prostředí s nízkou kouřivostí a{0}}halogeny: Civilní letectví vyžaduje propagaci ochranných plášťů bez fluoru a nízké toxicity, aby se zlepšilo přežití při požáru.
