Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекция - Высокочастотные кабели и провода (Материалы и элементы электротехники) - файл 1.doc


Лекция - Высокочастотные кабели и провода (Материалы и элементы электротехники)
скачать (429.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc430kb.23.11.2011 06:50скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Высокочастотные кабели и провода.
Высокочастотные кабели делятся на радиочастотные кабели и кабели высокочастотной связи. Для монтажа высокочастотной аппаратуры связи используют высокочастотные провода (ВЧ).
Радиочастотные кабели.

  1. Назначение.

  2. Классификация.

  3. Конструкция.

  4. Параметры.




  1. Назначение.
    Радиочастотные кабели предназначены для соединения передающих и приёмных антенн с радио и телевизионными станциями, различных радиочастотных установок, межприборного и внутреннего монтажа радиочастотных устройств, работающих на частотах выше 1МГц.




  1. Классификация.


Радиочастотные кабели разделяют на три вида:
РК – радиочастотные коаксиальные кабели;
РД – радиочастотные симметричные кабели;
двухжильные или из двух коаксиальных пар;
РС – радиочастотные кабели со спиральными проводниками,
коаксиальные и симметричные.


По конструктивному выполнению изоляции разделяют на три группы:

- кабели со сплошной изоляцией, в которых всё пространство между внутренним и внешним проводниками коаксиального кабеля или между токопроводящими жилами и экраном симметричного кабеля заполнено сплошной изоляцией или изоляционными лентами наложенными в виде обмотки;

- кабели с воздушной изоляцией, в которых на внутреннем проводнике коаксиального или на жилах симметричного кабеля через определённый интервал нанизаны шайбы или колпачки из изоляционного материала, или обмотаны корделем, которые образуют изоляционный каркас между внутренним и внешним проводниками коаксиального или между жилами симметричного кабеля и их экраном, заполненный воздухом;

- кабели с полувоздушной изоляцией, в которых сплошная трубка или слой из лент изоляционного материала расположены поверх или под изоляционным каркасом.

В зависимости от номинального диаметра по изоляции коаксиальные кабели разделяют на четыре группы:

- (СМ) субминиатюрные – диаметр до 1,0 мм;
- (М) миниатюрные – диаметр от 1,5 до 2,95 мм;
- (СГ) среднегабаритные – диаметр от 3,7 до 11,5 мм;
- (КГ) крупногабаритные – диаметр свыше 11,5 мм.

По нагревостойкости кабели разделяют на три категории:
- обычной – для работ при температурах до 125С;
- повышенной – для работы при 125-250°С;
- высокой – свыше 250°С.

Марка кабеля состоит из букв, обозначающих тип кабеля (РК, РС и РД) и трёх чисел, разделённых тире.

Первое число обозначает номинальное волновое сопротивление; второе – номинальный диаметр изоляции коаксиального кабеля, номинальный диаметр сердечника спирального кабеля и наибольший размер по заполнению или по скрутке симметричного кабеля; третье – двух или трёхзначное число, первая цифра которого обозначает группу изоляции и категорию её нагревостойкости, а последующие – порядковый номер разработки.


Каждой группе изоляции определённой нагревостойкости присвоено соответствующее цифровое обозначение:
- сплошная изоляция обычной нагревостойкости – 1;

- сплошная изоляция повышенной нагревостойкости – 2;

- полувоздушная изоляция обычной нагревостойкости – 3;

- полувоздушная изоляция повышенной нагревостойкости – 4;

- воздушная изоляция обычной нагревостойкости – 5;

- воздушная изоляция повышенной нагревостойкости – 6;

- изоляция высокой нагревостойкости – 7.
Например: РК50-1-21

РК – радиочастотный кабель;

50 – волновое сопротивление;

2 - сплошная изоляция повышенной нагревостойкости;

1 – номинальный диаметр изоляции коаксиального кабеля;

1 – номер разработки.
У кабелей с повышенной стабильностью параметров в конце маркировки стоит «С».


  1. ^ Конструкции радиочастотных кабелей.


а) Коаксиальные кабели со сплошной ПЭ(полиэтиленовый) и Ф-4 (фторопластовой изоляцией).
Внешний вид:

Коаксиальный кабель с одно-проволочной жилой с полиэтиленовой изоляцией.

- внутренний проводник коаксиальных кабелей изготовляется из: меди, лужёной меди, посеребренной меди, сталемеди, посеребренной сталемеди.


На внутренний проводник накладывается концентрическая ПЭ изоляция.

Внешний проводник субминиатюрных, миниатюрных, среднегабаритных и части крупногабаритных кабелей изготавливают из медной, лужёной медной, посеребренной медной проволоки методом оплётки (плотность оплётки не менее 95%).
Обмотку изготавливают из:
- полиэтилена;

- ПВХ пластика;

- фторопласта;

- сополимеров фторопласта;

- кремнийорганической резины;

- свинца.
Для повышения вибростойкости и гибкости некоторых типов кабелей внутренний проводник изготавливают из отожженной меди однопроволочным или многопроволочным из 7, 13, 19, 37 и 49 жилок. Внешний проводник из медных прямоугольных проволок толщиной 0,3 – 0,6 мм, накладываемых навививом на изоляцию. Поверх внешнего проводника кабель обматывают двумя медными лентами толщиной 0,1 мм, являющимися экраном кабеля, на них накладывают ПЭ, ПВХ или свинцовую оболочку. Некоторые крупногабаритные кабели изготавливают бронированными или оплетёнными стальной оцинкованной проволокой диаметром 0,30 мм плотностью не менее 85%.

Внутренний провод коаксиального кабеля с фторопластовой изоляцией изготавливают из того же материала, а также из бронзовой проволоки. Его обматывают фторопластовыми лентами. Внешний проводник – оплётка из посеребренной меди. Поверх него обматывают лентами Ф-4 и накладывают шланг из кремнийорганической резины или оболочку из фторсополимера Ф-4МБ.
б) Коаксиальные кабели с полувоздушной полиэтиленовой и фторопластовой изоляцией.



Изоляция между внутренним и внешним проводниками выполняется либо корделем и полиэтиленовой трубкой, либо полистирольными колпачками и лентой, либо гибкой полиэтиленовой спиралью, либо фторопластовым корделем и лентой Ф-4, либо фторопластовой спиралью.

В остальном конструкция аналогична конструкции кабелей со сплошной изоляцией.
в) Р4 спиральные кабели.

Внутренний проводник выполняют спиральным, для повышения индуктивности, из эмалированного провода ПЭЛ диаметром 0,10 мм, намотанного на ПЭ сердечник диаметром 7,0 мм. Спираль может быть также из проволоки диаметром 0,35 мм, 0,51 мм.

Внутренний проводник обматывают полиэтиленовой лентой или на него накладывают сплошной слой ПЭ изоляции диаметром 12,5 мм. Внешний проводник изготавливают обмоткой 60-65 проводами ПЭЛ или 11-12 медных прямоугольных проволок и обмотанных двумя медными лентами. Допускается медная оплётка плотностью 95%. Внешний проводник обматывают прорезиненной тканевой лентой и накладывают ПВХ оболочку.



г) Радиочастотные симметричные кабели.

Жилы из медной или медной посеребренной проволоки (однопроволочные или семипроволочные изолируют в основном ПЭ).

Изолированные жилы оплетают медной проволокой 0,12-0,20 мм плотностью не менее 96%, в результате чего образуются индивидуальные экраны жил кабеля.

Изолированные или изолированные экранированные жилы размещают параллельно и оплетают медной или медной посеребренной проволокой диаметром 0,06-0,20 мм плотностью не менее 96%, в результате чего образуется общий экран кабеля.

Изолированные жилы размещают параллельно и скручивают. Для получения круглой формы кабеля, промежутки между жилами заполняют ПЭ, Ф-4 или Ф-4М.
Кабели РДБ-82 или РДБО-82 изготавливают с общей изоляцией поверх параллельно уложенных жил.

Кабели могут изготовляться неэкранированными.



Все кабели с параллельными жилами (исключение – РДБ-82 и РДБО-82) изготавливают овальной формы.

Поверх экрана накладывают ПЭ, ПВХ обмотку, а также оболочку из Ф-4 или Ф-4М.
д) Комбинированные Р4 и камерные телевизионные кабели.

Комбинированные Р4 кабели содержат от одной до шести коаксиальных пар, от 1 до 75 силовых, сигнальных и вспомогательных жил.

4, 5 или 7 изолированных, силовых, контрольных, сигнальных или вспомогательных жил скручивают в группы и оплетают медной или лужёной медной проволокой диаметром 0,15-0,30 мм плотностью не менее 70%.
^ Комбинированный радиочастотный кабель.
Коаксиальные пары и группы силовых, контрольных и сигнальных жил скручивают в кабель, заполняя промежутки между ними хлопчатобумажной или кабельной пряжей, обматывают ПЭТФ, лакотканевой или прорезиненными тканевыми лентами и оплетают медной или лужёной медной проволокой диаметром 0,20-0,30 мм плотностью не менее 80%. Поверх экрана могут наматываться синтетические или тканевые ленты и накладываются ПЭ, ПВХ или резиновой оболочки.
4. Основные параметры и характеристики радиочастотных кабелей.
Радиочастотные кабели включают:

    • электрические параметры;

    • стойкость при механическом и климатическом воздействии;

    • надёжность во время хранения и после эксплуатации.

Электрические параметры
Волновое сопротивление, Ом.
Zc=3333/C,

где – коэффициент ускорения длины волны в кабеле;

С – ёмкость кабеля, пФ/м.
Радиочастотные коаксиальные кабели имеют номинальное волновое сопротивление 50; 75; 100; 150 и 200 Ом.

Радиочастотные спиральные - 50; 75; 100; 150; 200; 400; 800; 1600 и 3200 Ом.

Радиочастотные симметричные - 75; 100; 150; 200 и 300 Ом.

Допускается изготовление кабелей с волновым сопротивлением менее 50 Ом (6; 9,5; 12,5; 19,0; 25,0 и 37,5 Ом).
^ Температурный коэффициент фазы, град.

,

где dФ – абсолютное изменение длинны кабеля, электрические градусы;

С – скорость света в свободном пространстве, равная 299 778 000 м/с;

F – частота при измерении, МГц;

– коэффициент укорочения длины волны в кабеле;

– фактическая длина кабеля, м;

– диапазон температур, в котором производится измерение, °С.
^ Коэффициент затухания, дБ/м,



и температурный коэффициент затухания, % o*°.

,

где – коэффициент затухания кабеля в нормальных условиях на заданной частоте;

d – изменение коэффициента затухания при воздействии температуры, дБ/м;

dT – температурный интервал, °С.

^ Электрическая ёмкость симметричных кабелей, пФ/м,
;

ёмкостная асимметрия симметричных кабелей, %,

, которая не превышает 10%;

температурный коэффициент ёмкости, промили/град,

,

где С1 – электрическая ёмкость между первой и второй жилами, соединёнными с экраном, пФ;

С2 – электрическая ёмкость между второй и первой жилами, соединёнными с экраном, пФ;

С12 – электрическая ёмкость между соединенными вместе первой и второй жилами, пФ;

- длина образца;

- изменение емкости кабеля при воздействии температуры, пФ;

C – ёмкость при нормальной температуре, пФ;

- температурный интервал, .

Коэффициент укорочения длины волны в кабеле со сплошной ПЭ изоляцией равен – 1,52; со сплошной Ф-4 изоляцией – 1,41; с полувоздушной ПЭ изоляцией – 1,181,24; с полувоздушной Ф-4 изоляцией – 1,121,40.


Электрическое сопротивление изоляции крупногабаритных кабелей – не менее 10 , а остальных - 5.

Модуль сопротивления связи, мОм/м.

,

где – D – внутренний диаметр триаксиальной линии;

d – наружный диаметр внешнего проводника испытуемого кабеля;

- входное напряжение, мВ;

- выходное напряжение, мкВ;

F – коэффициент поправки частотной характеристики, равной 1 при длине триаксиальной линии 0,5м и частоте 30МГц.

^

Коаксиальные и симметричные высокочастотные

кабели связи





  1. Назначение.

Коаксиальные и симметричные кабели дальней связи предназначены для передачи телефонных разговоров, телеграмм, фототелеграмм, телевизионных и радиовещательных программ.

  1. Классификация.

По назначению дальней связи кабели делятся на три группы:

  • магистральные;

  • зоновые;

  • сельские.

  1. Конструкция.


Коаксиальные магистральные кабели.
Предназначены для многоканальной связи и телевидения с уплотнением в диапазоне частот до 60 МГц.

Состоит из четырех коаксиальных пар типа 2,6 / 9,4 мм и пяти четверок с жилами диаметром 0,9 мм.

Внутренний проводник – медная полутвердая проволока диаметром 2,58 мм. Изоляция – воздушная из ПЭ шайб. Внешний проводник из отожженной медной ленты. Коаксиальную пару обматывают двумя стальными лентами толщиной 0,15 мм и лентами бумаги или пластмассы.

Изоляция четверок – ПЭ или кордельно-бумажная. Жилы центральной четверки изготавливают из эмалированного провода с бумажной или ПЭ изоляцией. Жилы с разноцветной изоляцией скручивают вокруг ПЭ корделя в четверку. Каждую скрученную четверку обматывают разноцветной хлопчатобумажной или синтетической пряжей. Четыре коаксиальные пары скручивают вокруг центральной четверки с размещением между ними других 4 четверок.

Обматывают бумажными или другого материала лентами и прокладывают мерную ленту. Поверх накладывают свинцовую оболочку с присадкой сурьмы или алюминиевую оболочку.
^ Малогабаритные коаксиальные кабели.
Магистральный кабель с коаксиальными парами типа 1,2 / 4,6 мм предназначен для связи и телевидения в диапазоне частот от 60 до 10000 кГц. Четыре коаксиальные и четыре симметричные пары скручены вокруг симметричной и контрольной жилы в центре.
Симметричные высокочастотные кабели.
Симметричные высокочастотные кабели изготавливают:

  • c кордельно-полистирольной изоляцией;

  • c кордельно-трубчатой ПЭ изоляцией;

  • со сплошной ПЭ изоляцией;

  • с кордельно-бумажной изоляцией;

  • и другие.


Высокочастотные провода ПВЧС и шнуры ПВЧИ.
Предназначены для монтажа высокочастотной аппаратуры связи. Токопроводящую жилу ПВЧС и шнуров ШВЧИ скручивают из медной проволоки, ПВЧС – диаметр 0,15 мм из семи проволок, а ШВЧИ – из 18 проволок диаметром 0,10 мм. На токопроводящую жилу ПВЧС накладывают ПЭ изоляцию толщиной 0,4 мм, а на ШВЧИ – 0,5 мм. Две изолированные жилы различных цветов скручивают в пару с шагом не более 12 D, поверх скрученных жил накладывают ПЭ трубку и оплетают медной проволокой диаметром 0,12-0,15 мм плотностью 96%. Поверх экрана провода ПВЧС накладывают ПЭ, а поверх шнура ШВЧИ – ПВХ болочку толщиной 0,8 мм. Сопротивление изоляции не менее 5000, рабочая емкость не более 60 нФ/м, волновое сопротивление 13512 Ом, коэффициент затухания не более 13,9 ДБ/км при частоте 250 кГц.



Конструкция проводов ПВЧС и шнуров ШВЧИ.

^
Высокоомные резистивные материалы на основе кремния


Для изготовления тонко- и толстопленочных резисторов широко применяются металлосилицидные сплавы и дисилициды металлов.

Сплавы кремниевые резистивные выпускаются марок: PC4800, PC3710, PC3001, PC1714, PC1004. В обозначении марок буквы и цифры обозначают:

РС – резистивный сплав;

две первые цифры – номинальное содержание в % основного легирующего компонента;

две последующие – содержание второго лигирующего компонента.

Сплавы выпускаются в виде порошков, размеры частиц которых <0,04 мм.

Химический состав сплавов следующий:


Марка

Основные компоненты, %

Основа

Cr

Ni

Fe

Остальное Si

PC4800

48

-

-




PC3710

37

10

-




PC3001

30

-

1




PC1714

17

-

14




PC1004

-

10

4





Физические свойства резистивных сплавов:


Марка





R







PC4800

25…35

100…1000

35…45

PC3710

5…7

50…2000

15…25

PC3001

25…35

800…3000

5…15

PC1714

2…4

300…500

7…10

PC1004

40…50

3000…50000

8…12


Углеродистые материалы.

^

В электротехнике и электронике широкое применение нашли твердые углеродистые материалы на основе графита. Графит – одна из аллотропных форм чистого углерода.


Достоинства углеродистых материалов:

  • малое удельное сопротивление;

  • высокая теплопроводность;

  • стойкость ко многим химически агрессивным средам;

  • высокая нагревостойкость;

  • легкость механической обработки.

Недостатки – хрупкость, малая механическая прочность. Область применения – резисторы, электроды, нагреватели, щетки для электродвигателей и др.

Для производства электроугольных изделий применяют природный графит, антрацит, поликристаллический графит, пиролитический углерод.

Природный графит имеет гексагональную кристаллическую решетку, при которой атомы углерода расположены в параллельных слоях (базисных плоскостях). В каждом слое атомы связаны между собой сильной гомеополярной связью, между слоями связь примерно в 6 раз слабее. Такая структура обуславливает анизотропию физических и электрических свойств кристаллов графита.
Электрические свойства графита и пиролитического углерода:





Монокристаллический графит

Поликриста-ллический графит

Пиролитический углерод

вдоль плоскости

поперек плоскости

,

0,3…0,5

100

8

10…20

,

+9

-400

-10

-2

Электропроводность графита в направлении базисной плоскости близка к электропроводности металлов, >0. В направлении перпендикулярном базисной плоскости удельное сопротивление велико, а <0.

Твердость графита вдоль и поперек базисной плоскости неодинакова. Слои слабо связаны между собой и легко скользят относительно друг друга, что обуславливает “жирность” графита. Поэтому его применяют в качестве сухой смазки трущихся деталей.

В технических (поликристаллических) графитовых материалах размеры кристаллов меняются в широких пределах. Это вызывает значительный разброс свойств (в том числе и электрических) у графитовых материалов и электоугольных изделий.

Широкое применение получают сравнительно новые виды углеграфитовых материалов: пироуглерод, пирографит, нитевидный графит, стеклоуглерод, углеситаллы, углеграфитовые ткани.

Углеситаллы представляют собой материалы, в которых имеются дисперсные включения, обеспечивающие высокие механические характеристики при их изотропности.

^ Пиролитический углерод получают путем термического разложения паров углеводородов в вакууме или в среде инертного газа (пиролия). В качестве веществ подвергаемых пиролизу обычно выбирают соединения метанового ряда. При этом протекает реакция: . У нас чаще используются пары гептана (), применяют также метан и пары бензина. Пленки пироуглерода широко применяют для получения линейных резисторов поверхностного типа.

Сажа – мелкодисперсная разновидность углерода, проявляющая склонность к структурообразованию – формированию цепочек из отдельных частиц, связанных между собой посредством незаполненных валентных связей. Свойства разнообразны и близки к полупроводникам. Сажа, как и графит, применяется в качестве проводящего компонента в композиционных резистивных материалах и для изготовления электроугольных изделий – углеродов, щеток двигателей и др.
^ Композиционные проводящие материалы.
Представляют собой механическую смесь проводящего наполнителя с диэлектрической связкой. Путем изменения состава и характера распределения компонентов можно в широких пределах управлять электрическими свойствами таких материалов.

Недостаток – частотная зависимость проводимости и старение при длительной нагрузке. В ряде случаев заметно выделена нелинейность электрических свойств.

В качестве компонентов проводящей фазы используют металл, графит, сажу, некоторые окислы и карбиты. Функцию связующего вещества выполняют как органические, так и неорганические диэлектрики.

Контактолы представляют собой маловязкие, либо пастообразные полимерные композиции. В качестве связующего вещества используют различные синтетические смолы (эпоксидные, фенол-формальдегидные, кремнийорганические и др.), а токопроводящим наполнителем являются мелкодисперсные порошки металлов (Ag, Ni, Pd, Cu, C). Необходимая вязкость перед нанесением на поверхность обеспечивается введением растворителей (ацетон, спирт и др.). Используются в качестве токопроводящих клеев, красок, покрытий и эмалей. Применяют для получения контакта между металлом и полупроводником, для экранирования приборов и помещений от помех, для токопроводящих коммуникаций на диэлектрических подложках, в гибких волноводах и других изделиях электронной промышленности. Удельное сопротивление меняется от1-5 для контактолов К8, К11, К12, К13, К18 (Ag) до 2000…6000 мкОм*м для КТП-1 (Ni). КГ-2 (сажа) =500


Скачать файл (429.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации