03. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАДИОЧАСТОТНЫМ КАБЕЛЯМ
Основные технические требования к радиочастотным кабелям включают электрические параметры, стойкость при механических и климатических воздействиях, надежность после хранения и во время эксплуатации.
В состав электрических параметров радиочастотных кабелей входят:
волновое сопротивление, Ом,
,
где - коэффициент укорочения длины волны в кабеле; С - емкость кабеля пФ/М.
Предельные отклонения от номинальных значений волнового сопротивления коаксиальных кабелей в диапазоне 50 - 150 Ом приведены в табл. 12.2.
Таблица 12.2 Предельное отклонение от номинального волнового сопротивления, Ом
Номинальный диаметр изоляции, мм |
50 Ом |
75 Ом |
100 Ом |
150 Ом | |||||||
Сплошная изоляция |
Полувоздушная и воздушная изоляция |
Кабели повышенной однородности |
Сплошная изоляция |
Полувоздушная или воздушная изоляция |
Кабели повышенной однородности |
Сплошная изоляция |
Полувоздушная изоляция |
Полувоздушная изоляция | |||
Сплошная изоляция |
Полувоздушная или воздушная изоляция |
Сплошная изоляция |
Полувоздушная изоляция |
|
|
| |||||
0,6 |
±7 |
- |
±5 |
- |
±10 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
0,87 |
±5 |
- |
±3 |
- |
±10 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1,0 |
±5 |
- |
±2 |
- |
±7 |
- |
- |
- |
- |
±10 |
- |
1,5 |
±3,5 |
- |
±2 |
- |
±5 |
- |
- |
- |
- |
±10 |
- |
2,2 |
±3 |
- |
±2 |
- |
±5 |
- |
- |
- |
- |
±10 |
- |
2,95 |
±2,5 |
±2,5 |
±2 |
- |
±3 |
±5 |
- |
- |
±10 |
±10 |
- |
3,7 |
±2 |
±2,5 |
±1,5 |
- |
±3 |
±3,5 |
±1,5 |
±2 |
- |
- |
±10 |
4,6 |
±2 |
±2,5 |
±1,0 |
±1,5 |
±3 |
±3,5 |
±1,5 |
±2 |
±5 |
±5 |
±10 |
4,8 |
±2 |
±2,5 |
- |
- |
±3 |
±5 |
- |
±2 |
±5 |
- |
±10 |
5,6 |
±2 |
±2,5 |
±1 |
±1,5 |
±3 |
±3,5 |
±1,5 |
±2 |
±5 |
±5 |
±10 |
7,25 |
±2 |
±2,5 |
±1 |
±1,5 |
±3 |
±3 |
±1,5 |
±2 |
±5 |
±5 |
±10 |
9,0 |
±2 |
±2,5 |
±1 |
±1,5 |
±3 |
±3 |
±1,5 |
±2 |
- |
- |
- |
11,0 |
±2 |
±2,5 |
±1,5 |
±2 |
±3 |
±3 |
±2 |
±2 |
- |
- |
- |
13,0 |
±2 |
±2,5 |
±1,5 |
±2 |
±3 |
±3 |
±2 |
±2 |
- |
- |
- |
17,3 |
±2 |
±2,5 |
±1,5 |
±2 |
±3 |
±3 |
±2 |
±2 |
- |
- |
- |
24,0 |
±2 |
- |
- |
- |
±3 |
±3 |
- |
±2 |
- |
- |
- |
33,0 |
±2 |
- |
- |
- |
±3 |
±3 |
- |
±1 |
- |
- |
- |
44,0 |
±2 |
- |
- |
- |
±3 |
- |
- |
±1 |
- |
- |
- |
60,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
±1,5 |
- |
- |
- |
75,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
±1,5 |
- |
- |
- |
Для отдельных типов кабелей определяется однородность волнового сопротивления по длине и его неравномерность;
температурный коэффициент фазы, 10-6 град,
,
где Ф - абсолютное изменение длины кабеля, электрические градусы;
С - скорость света в свободном пространстве, равная 299778000 м/с;
f - частота при измерении, МГц;
- коэффициент укорочения длины волны в кабеле;
l - фактическая длина кабеля, м;
Т - диапазон температур, в котором производится измерение, °С;
коэффициент затухания, дБ/м,
и температурный коэффициент затухания, % · °С-1.
,
где - коэффициент затухания кабеля в нормальных условиях на заданной частоте;
- изменение коэффициента затухания при воздействии температуры, дб/м;
Т - температурный интервал, °С.
электрическая емкость симметричных кабелей, пФ/м,
.
емкостная асимметрия симметричных кабелей, %,
,
которая не превышает 10%;
Температурный коэффициент емкости, промили/град,
,
В формулах:
С1 - электрическая емкость между первой и второй жилами, соединенными с экраном, пФ;
С2 - электрическая емкость между второй и первой жилами соединенными с экраном, пФ;
С12 - электрическая емкость между соединенными вместе первой и второй жилами и экраном, пФ;
l - длина образца, м;
С - Изменение емкости кабеля при воздействии температуры, пФ;
С - емкость при нормальной температуре, пФ;
Т - температурный интервал, °С;
Коэффициент укорочения длины волны в кабеле со сплошной ПЭ изоляцией равен 1,52; со сплошной Ф-4 изоляцией - 1,41; с полувоздушной ПЭ изоляцией - 1,18 - 1,24; с полувоздушной Ф-4 изоляцией - 1,12 - 1,40;
Электрическая емкость, пФ/м, кабелей в зависимости от волнового сопротивления
Волновое сопротивление, Ом |
50 |
75 |
100 |
150 |
200 |
Емкость коаксиальных кабелей, пФ/м: |
|
|
|
|
|
со сплошной изоляцией |
|
|
|
|
|
ПЭ |
100 |
67 |
51 |
- |
- |
Ф-4 |
95 |
63 |
47 |
- |
- |
с полувоздушной изоляцией |
|
|
|
|
|
ПЭ |
102 |
52 - 70 |
41 |
27 |
- |
Ф-4 |
105 |
65 - 70 |
- |
27 - 30 |
- |
Емкость симметричных кабелей, пФ/м, с различными видами изоляции |
- |
7 |
- |
25 |
- |
Электрическое сопротивление изоляции со сплошной ПЭ и Ф-4 изоляцией, полувоздушной ПЭ и Ф-4 изоляцией, за исключением крупногабаритных кабелей, не менее 5 ТОм·м, а крупногабаритных кабелей - не менее 10 ТОм·м. Электрическое сопротивление проводников постоянному току, Ом, устанавливается при необходимости;
модуль сопротивления связи, мОм/м,
,
где D - внутренний диаметр триаксиальной линии;
d - наружный диаметр внешнего проводника испытуемого кабеля;
U1 - входное напряжение, мВ;
U2 - выходное напряжение, мкВ;
F - коэффициент поправки частотной характеристики, равный 1 при длине триаксиальной линии 0,5 м и частоте 30 МГц.
Практические значения сопротивления связи кабелей, напряжение начала внутренних разрядов в изоляции Uкор, кВ, испытательное напряжение частотой 50 Гц изоляции Uисп, кВ, приведены в табл. 12.7; 12.12; 12.15; 12.18; 12.20.
Испытательное напряжение, кВ, при Z, Ом
Диаметр по изоляции, мм |
50 |
75 |
13 |
7 |
6 - 7 |
17 |
10 |
12 |
24 |
15 - 22 |
13 - 15 |
33 |
22 |
22 |
44 |
25 |
25 |
Испытательное напряжение частотой 50 Гц оболочки кабелей РК 50-7-11 и РК 50-7-12 равно 3 кВ при испытании в воде и 8 кВ на АСИ.
Длительно допустимая предельная мощность высокой частоты на входе кабеля при определенных температуре окружающего его воздуха и КСВН, кВт, или длительно допустимый ток высокой частоты в узле напряжения, А, или (U) длительно допустимое напряжение высокой частоты и узле тока кВ, приведены в табл. 12.8.
СТОЙКОСТЬ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ
Кабели определенных марок, указанных в ГОСТ или ТУ, имеют достаточную механическую прочность и устойчивость к воздействию механических нагрузок, приведенных в табл. 12.3. Кабели, предназначенные для работы в условиях воздействия акустического шума, устойчивы к его воздействию в соответствии со следующими параметрами в диапазоне частот 50 - 10000 Гц:
Максимальный уровень звукового давления, дБ |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
Степень жесткости по ГОСТ-20.57.406-81 |
I |
II |
III |
IV |
V |
Таблица 12.3 Параметры механических воздействий на кабели
Вид ВВФ |
Характеристика ВВФ |
Значение |
Степень жесткости по ГОСТ 20.57.406-81 |
Синусоидальная вибрация |
Диапазон частот, Гц |
1 - 500 |
X |
|
1 - 2000 |
XII | |
|
1 - 5000 |
XIV | |
(вибрационные нагрузки) |
Амплитуда ускорения, м/с2 (g) |
100 (10) |
X |
|
200 (20) |
XII | |
|
400 (40) |
XIV | |
Механический удар |
Пиковое ударное ускорение, м/с2 (g) |
200 (20) |
I |
(ударные нагрузки): |
1500 (150) |
III | |
|
5000 (500) |
V | |
|
10000 (1000) |
VI | |
одиночного действия |
длительного действия ударное ускорение, м·с2 |
2 - 50 |
I |
1 - 5 |
III | ||
0,1 - 2 |
V | ||
0,1 - 2 |
VI | ||
|
Пиковое ударное ускорение, м/с2 (g) |
150 (15) |
I |
|
400 (40) |
II | |
|
750 (75)* |
III | |
многократного действия |
1500 (150) |
IV | |
длительного действия ударное ускорение, м·с2 |
2 - 20 |
I | |
|
2 - 10 |
II | |
|
2 - 6 |
III | |
|
1 - 5 |
IV | |
|
значение линейного ускорения, м/с2 (g) |
200 (20) |
II |
Линейные нагрузки |
500 (50)* |
III | |
|
1000 (100) |
IV | |
|
5000 (500) |
VI | |
* В новых разработках не применять. |
Кабели, предназначенные для эксплуатации с перегибами или перемотками, устойчивы к воздействию перегибов и перемоток.
СТОЙКОСТЬ К КЛИМАТИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ.
Кабели устойчивы к воздействию:
а) максимально допустимой температуры при эксплуатации (требование по нагревостойкости);
б) минимально допустимой температуры при эксплуатации (требование к холодостойкости);
в) повышенного и пониженного атмосферного давления;
г) повышенной влажности воздуха, - в соответствии с табл. 12.4, указанным в соответствующих стандартах или ТУ на кабели определенных марок.
Таблица 12.4
Вид ВВФ |
Характеристика ВВФ |
Значение |
Повышенная температура |
Максимальная рабочая температура при эксплуатации (теплостойкость), °С |
50*, 55*, 70, 85, 100, 125, 155, 200, 250, 315, 400, 500 |
Повышенная предельная температура, °С |
70 | |
Пониженная температура среды |
Пониженная рабочая температура (холодостойкость), °С |
минус 10**, 15**, 30**, 40, 50*, 60, 85, 100, 150, 196 |
Пониженная предельная температура, °С |
минус 60*** | |
Пониженное атмосферное давление |
Пониженное рабочее давление, кПа (мм. рт. ст.) |
53,3 (400); 26,66 (200); |
Пониженное предельное давление, кПа (мм. рт. ст.) |
12,0 (90) | |
Повышенное атмосферное давление |
Повышенное рабочее давление, кПа (кГс/см2) |
300 (3,0) |
Повышенная влажность воздуха |
Относительная влажность воздуха, %, при температуре 25°С и ниже без конденсации влаги |
80 |
Степень жесткости по ГОСТ 20.57.406-81 |
1 | |
Относительная влажность воздуха, %, при температуре 35°С и ниже без конденсации влаги |
98 | |
Степень жесткости по ГОСТ 20.57.406-81 |
X | |
Относительная влажность воздуха, %, при температуре 35°С и ниже с конденсацией влаги |
100 | |
Степень жесткости по ГОСТ 20.57.406-81 |
IX | |
* В новых разработках не применять ** Применяется для нормирования температуры при изгибах *** Для кабелей с оболочками из поливинилхлоридного пластиката - минус 40°С и резины - минус 50°С. |
Максимально допустимой температурой кабеля при эксплуатации считают максимально допустимую температуру наименее нагреваемого его элемента, устанавливающуюся вследствие нагрева окружающей среды и передаваемой по кабелю мощностью. Температура, при которой начинается выделение токсичных газов из кабелей с изоляцией и в оболочке из фторопласта-4 и фторсополимеров, и максимальная температура, при которой допускается изгибать кабель, указаны в соответствующих стандартах или ТУ на кабель определенной марки. Кабели устойчивы к воздействию смены температур от минимально допустимой температуры при эксплуатации до максимально допустимой температуры при эксплуатации.
Кабели, предназначенные для эксплуатации на открытом воздухе и под навесом, устойчивы к воздействию инея с последующим оттаиванием. Кабели, которые могут при эксплуатации подвергаться непосредственному облучению солнцем, устойчивы к воздействию солнечной радиации, характеризующейся верхним значением интегральной плотности теплового потока 1125 Вт/м2, в том числе плотности потока ультрафиолетовой части спектра (длина волн 280 - 400 мм) 42 Вт/м2.
Кабели, предназначенные для эксплуатации на побережьях, на судах, устойчивы к воздействию тумана. Оболочка кабелей, предназначенных для эксплуатации при воздействии минерального масла, соленой воды и бензина, устойчива к воздействию этих жидкостей.
ТРЕБОВАНИЯ К НАДЕЖНОСТИ
Надежность кабелей характеризуется безотказностью, долговечностью и сохраняемостью. Показателями безотказности являются вероятность безотказной работы в течение заданного времени и интенсивность отказов. Показателями долговечности кабелей являются минимальная наработка, 95%-ный ресурс и срок службы. Значения минимальной наработки в зависимости от условий эксплуатации кабелей соответствуют одному из значений следующего ряда: 10000, 15000, 20000, 25000, 30000, 40000, 50000, 80000, 100000 и 150000 ч. По согласованию допускается устанавливать значения минимальной наработки 1000 ч. Значения срока службы, слагающегося из срока сохраняемости и минимальной наработки, соответствуют одному из значений следующего ряда: 15, 20, 25, 30 и 35 лет. Значение срока сохраняемости соответствует одному из значений ряда 5 (5), 8 (5), 10 (5), 15 (5), 20 (8), 25 (10) лет и указано в стандартах и ТУ на кабели определенных марок. При этом первое число обозначает общий срок сохраняемости кабеля при хранении в отапливаемых хранилищах в упаковке изготовителя и вмонтированного в аппаратуру, а также в комплекте ЗИП, а второе (в скобках) - допускаемое из этого срока время хранения под навесом в составе аппаратуры и ЗИП.
При хранении кабели должны быть защищены от воздействия солнечной радиации, атмосферных осадков, агрессивных сред и механических воздействий.
Срок сохраняемости при необходимости хранения в условиях, отличных от указанных, приводится в стандартах или ТУ на кабели определенных марок.