מבוא לקווים קואקסיאליים

מבוא מלא לחוטים קואקסיאליים (כבלים קואקסיאליים RF) ליישומי תעופה וחלל

כבל קואקסיאלי תעופה וחלל הוא כבל שידור בתדר רדיו שתוכנן במיוחד עבור תנאי עבודה קיצוניים של מטוסים מוטסים, נישאים בטילים, לוויין וחלל עמוק. תפקיד הליבה שלו הוא לשדר באופן יציב אותות תדר רדיו/מיקרוגל בסביבות עם טמפרטורה רחבה, ואקום, רטט, קרינה והפרעות אלקטרומגנטיות חזקות. בניגוד לכבלים קואקסיאליים אזרחיים, הוא משתמש במוליכים מיוחדים מסוג פלואורפלסטיק, מצופה כסף, ומבני מיגון גבוהים, תוך הקפדה על תקנים ספציפיים לתעופה וחלל. הוא מתמקד בחמישה מאפייני ביצועי ליבה: אובדן נמוך, יציבות פאזה, קל משקל, עמידות בסביבה קיצונית ומיגון גבוה.

סיווג כבלים קואקסיאליים
(1) מבנה קואקסיאלי בסיסי (עיצוב שכבות בדרגת תעופה וחלל)
חמש שכבות מבפנים אל חוץ, לכל שכבה יש דרישות מיוחדות לחומרי תעופה וחלל צבאיים, ואסור בתכלית האיסור להשתמש בנחושת רגילה, PE, PVC וחומרים אזרחיים אחרים:
מנצח פנימי
חומר: ציפוי כסף נחושת נטולת חמצן בטוהר גבוה (ציפוי גדול מ-1 מיקרומטר או שווה ל-1 מיקרומטר, תעופה וחלל גבוהה- גדול או שווה ל-2 מיקרומטר); מוצרי הלוויין במסלול עשויים מנחושת בציפוי כסף -מצופה פלדה/סגסוגת חמצן אנטי-אטומית כדי להתנגד לשחיקה של חמצן אטומי בחלל.
מבנה: גדיל אחד מוצק (חצי-נוקשה)/אולטרה-דק ​​רב-גדילי דק מעוות (גמיש, עמיד בפני מיליוני רעידות כיפוף); תדר גבוה ואובדן נמוך דורשים משטח סופר חלק של המוליך כדי להפחית את הפסדי אפקט העור.
שכבת בידוד דיאלקטרי (שכבת ביצועי ליבה)
PE אזרחית אסורה לחלוטין, והתעופה והחלל מחולקת לשלוש רמות:
מוטס כללי: PTFE/FEP מוצק, עמידות בטמפרטורה -55 ~ 200 מעלות;
קל משקל/הפסד נמוך: פוליטרפלואורואתילן מורחב (ePTFE) עם קבוע דיאלקטרי נמוך במיוחד, משקל מופחת ב-30% ותנודות פאזה מינימליות על פני טווח טמפרטורות רחב;
דרגת ואקום לווין: PTFE מוקצף -טוהר גבוה, הנידוף של מולקולה לא קטנה, הימנעות מזיהום משקעי ואקום של מכשירים אופטיים ו-RF, עמיד בפני קרינת חלל אנרגיה גבוהה- Jekano (J...).
שכבת מיגון (EMI נגד-ליבת הפרעות)
מיגון קלוע בשכבה אחת משמש רק עבור יישומים מוטסים רגילים, בעוד שמכ"מים/לוויינים מתקדמים- משתמשים במיגון מורכב:
אריגת נחושת מצופה כסף בשכבה כפולה: שיעור כיסוי של 95%~98%, יעילות מיגון גדולה או שווה ל-90dB;
מיגון מרוכב צמה כפול-שכבת נייר כסף: יעילות מיגון של 120dB+, ייעודית לרדאר של מערך שלבים ואמצעי נגד אלקטרוניים;
חצי קשיח: מוליך חיצוני צינור נחושת מצופה כסף ללא תפרים עם יציבות פאזה אופטימלית ודליפה נמוכה במיוחד.
נדן חיצוני
מיינסטרים FEP ו-PFA fluoroplastics; מעטה מיוחדת נטולת הלוגן דל עשן- משמשת עבור מטוסי תעופה אזרחית, עמידה בפני קורוזיה משמן הידראולי תעופה (Skydrol), נוזל הקרח ודלק; לווייני ואקום אין מעטה חיצונית או עיצוב -דק ​​במיוחד להפחתת משקל FEP.

(2) שלושה סוגי מוצרים מיינסטרים (מסווגים לפי קשיחות)
1. קואקסיאלי תעופה גמיש (הנפוץ ביותר בשימוש על הסיפון, סדרת RG/סדרת EN4604 אירופאית)
מתאים לחיווט בתא, כיפוף תכוף, חדירת חלל צר ועייפות נגד רעידות.
דגם RG צבאי קלאסי (MIL-DTL-17 תקן צבאי ארה"ב)
RG179:75 Ω, קוטר חיצוני 2.54 מ"מ, מיקרו קל משקל, GPS, חיווט פנימי של מקלט ניווט, -55~200 מעלות , הנחתה של 1GHz פחות או שווה ל-0.52dB/m, עמוד זהב 88 shift ..;
RG316: 50 Ω, בידוד PTFE, עמידות בטמפרטורה גבוהה יותר מ-RG174, אוויוניקה אוניברסלית וחוט קצר של אנטנת לוויין;
RG400: 50 Ω כפול מוגן סטנדרטי כבל מוטס, מכ"ם ומזין תקשורת לווייני, אובדן נמוך למרחקים ארוכים, תצורה סטנדרטית למטוסים במטוסים צבאיים;
RG142: קוטר גס ואובדן נמוך, משמש עבור משדרי RF בעלי הספק גבוה-באוויר.
תקן תעופה אירופי EN4604 סדרת (איירבוס, בואינג, מטוסים גדולים מקומיים)
סדרות קלות משקל WD, WM, KX, בעיקר 50 Ω, תדר הפעלה מקסימלי של 6GHz, טווח טמפרטורות של -65~200 מעלות, עיצוב קל משקל, הפחתת משקל ב-20%~60% בהשוואה ל-RG מסורתי, בהתאם לניתוח ובדיקה של דרישות עשן נמוכות של מעכב בעירה תעופה FAR25.
2. קואקסיאלי חצי קשיח/גמיש למחצה (רדאר, מערך מדורג, מטען לווייני)
המוליך החיצוני הוא צינור נחושת מצופה כסף ללא תפרים, שניתן לכופף ולתקן ידנית לאחר העיצוב. סחף טמפרטורת הפאזה קטן ביותר וזליגת המיגון נמוכה במיוחד, מה שהופך אותו ל-חובה עבור מערכות מיקרוגל ברמת דיוק- גבוהה
מפרטים: 0.86 מ"מ, 1.19 מ"מ, 2.2 מ"מ, קוטר חיצוני 3.0 מ"מ;
כיסוי פס תדרים DC~40GHz (רדאר פס X/Ka);
יישום: מכ"ם מערך שלב פעיל מוטס, מטען RF לווייני, מחפש טילים, ציוד בדיקה-בדיוק גבוה;
יתרונות: שינוי פאזה בטווח טמפרטורות מלא<0.3 °, resistance to external electromagnetic interference, no weaving gap signal leakage micro coax.
3. מיקרו קואקסיאלי קל במיוחד (הפחתת משקל עבור כלי טיס בלתי מאוישים, מטוסים מסחריים, לווייני חלל עמוק)
מוצרי Gore ו- Kesley-תיכוניים, קצף ePTFE בינוני, מבנה דופן דק-, מפחיתים משקל ב-60% בהשוואה ל-RG400 תחת אותה אנרגיה; החלפת מטוס נוסעים גדול בודד יכולה להפחית את המשקל ביותר מ-20 ק"ג, להפחית ישירות את צריכת הדלק, לתמוך בשידור RF של עד 12GHz, והיא נמצאת בשימוש נרחב עבור בידור מובנה ומזיני אנטנות תקשורת לוויינית.

(3) שתי עכבות סטנדרטיות עם חלוקת עבודה ברורה
50 Ω (בשימוש ב-90% מתרחישי התעופה והחלל): מותאם למגבר כוח RF, מכ"ם, תקשורת לוויינית, אמצעי נגד אלקטרוניים, רדיו VHF/UHF מוטס, יכולת איזון כוח והפסד נמוך, RG400,EN4604, חצי קשיח כולם 50 Ω.
75 Ω: ניווט, קליטת לוויין GPS, שידור וידאו מובנה, מערכת בידור תעופה אזרחית, דגם מייצג RG179, קצף קל משקל 75 Ω קואקסיאלי.

(4) מדדי ביצועים סביבתיים קפדניים בדרגת תעופה וחלל (להבדיל מליבות אזרחיות)
1. סבילות לטמפרטורה
קונבנציונלי על הסיפון: -55 מעלות ~+200 מעלות ;
חללית עמוקה/חללית קוטבית: מורחבת ל--65 מעלות, טמפרטורת שיא לטווח קצר של 260 מעלות; תנודות עכבה והנחתה של פחות או שווה ל-3% לאחר מאות מחזורי טמפרטורה גבוהה ונמוכה.
2. אמינות מכנית
רטט: רטט אקראי של 10~2000Hz, המדמה את ההשפעה של שיגור מנוע ורקטה, עם מיליוני עיקולים וללא גדילים שבורים;
עמיד בלחץ ועמיד בפני שחיקה-: עמיד בפני דחיסת גוף, חיכוך של רתמת החיווט של תא הנוסעים וקורוזיה של כימיקלים תעופה על מעטפת המגן;
מעכב בעירה: תעופה אזרחית עומדת בנספח FAR Part 25 F, עשן נמוך, ללא- הלוגן, רעילות נמוכה ואינה משחררת גזים רעילים במיוחד בעת הצתה.
3. ביצועים בלעדיים בחלל (לוויינים, חלליות מאוישות)
פליטה נמוכה בוואקום: אובדן מסת חומר כולל TML<1%, condensable volatile matter CVCM<0.1%, does not contaminate the lens and sensor;
עמידות לקרינה: מסוגלת לעמוד בפני קרינת פרוטונים ואלקטרונים בחלל, עם בידוד לא אבקה ואובדן לא מזנק;
חמצן אנטי אטומי: מוליך סגסוגת מצופה כסף עבור לוויינים במסלול נמוך למניעת קורוזיה וכשל של המוליך החיצוני.
4. מחווני ליבה חשמלית RF
סובלנות עכבה קפדנית: 50 Ω± 2 Ω, רק ± 5 Ω לשימוש אזרחי;
הנחתה נמוכה במיוחד: מדיום PTFE קצף מפחית באופן משמעותי את הפסדי התדרים הגבוהים-;
יעילות מיגון גבוהה: מוטס רגיל גדול מ-90dB או שווה ל-90dB, מיגון מרוכב של מכ"ם/לוויין גדול או שווה ל-120dB;
יציבות פאזה: שינויי טמפרטורה והסטת פאזה מינימלית לאחר כיפוף עומדים בשליטה המדויקת של קרני רדאר מדורגים.

(5) תקני ביצוע מיינסטרים
תקן צבאי ארה"ב (מטוסים צבאיים, לוויין): MIL-DTL-17 (לשעבר MIL-C-17) מפרט קואקסיאלי מסדרת RG; GJB1215A תקן רכיב כבל RF צבאי ביתי;
תקני תעופה אזרחית אירופיים (איירבוס, מטוסים גדולים מקומיים): סדרת ASD EN4604, WD/WM/KX קל משקל גבוה-בטמפרטורה קואקסיאלית;
תקן חלל של נאס"א: SP-8007 ואקום נמוך בגז, מפרט הגנת חמצן אטומי;
תקני תעופה וחלל מקומיים: תקן HB תעופה וחלל, מפרט כבל QJ תעופה וחלל, תמיכה בדגמי טיסות חלל מאוישות, לוויין ורכב שיגור.
(6) תרחישי יישום אופייניים
1. מטוסים אזרחיים/תעופה כללית: ניווט GPS, תקשורת לוויינית SATCOM, רדיו תקשורת VHF, IFE בידור מובנה, מכ"ם מזג אוויר, מערכת אזהרת התנגשות, קל משקל EN4604 בעל עשן ללא הלוגן-ללא קואקסיאלי.
2. מטוסים צבאיים, טילים, מל"טים: מכ"ם מערך פאזות פעיל מוטס, אמצעי נגד אלקטרוניים ECM, קישור נתונים, רכיבי RF מחפשי; מספר רב של כבלים מיקרו קואקסיאליים RG400, חצי-קשיחים וקלים במיוחד משמשים לאיזון הפחתת משקל ומניעת הפרעות-.
3. לוויינים, חלליות מאוישות, בדיקות חלל עמוקות: מטעני תקשורת על הסיפון, מכ"ם משולבים, מקלטי RF חישה מרחוק; פליטת ואקום נמוכה, קצף עמיד בפני קרינה PTFE קואקסיאלי, חצי-קשיח לטעינת מיקרוגל-בדיוק גבוה.
4. רכב שיגור: מצויד במערכות טלמטריה, תקשורת RF והנחיה, המסוגל לעמוד בפני פגיעות שיגור חזקות וקרינת להבת זנב בטמפרטורה- גבוהה.

(7) מגמות התפתחות בתעשייה
קל משקל אולטימטיבי: ePTFE מורחב ומבנה מרוכב דק -מפחיתים את המשקל ללא הרף, ומפחיתים את עומס המטוס ואת צריכת הדלק;
תדר גבוה: פיתוח כבלים קואקסיאליים מיוחדים בפס Ka/Ku עם אובדן נמוך עבור מכ"ם גלים של 6-40GHz מילימטר מילימטר ולוויינים בעלי תפוקה גבוהה;
משולב: רתמת חיווט מורכבת קואקסיאלית+גבוהה-הפרשת מהירות, מפשטת את הפריסה של רתמות החיווט בתוך תא הנוסעים;
משודרג לעמוד בסביבות קיצוניות: התרחבות -85-260 מעלות טווח טמפרטורות רחב במיוחד, חמצן אטומי חזק יותר, סבילות לקרינה, מתאים לחקר חלל עמוק;
הגנה על סביבה דלת עשן והלוגן-: תעופה אזרחית מחייבת לקדם כיסויי הגנה נטולי פלואור ורעילות נמוכה כדי לשפר את הישרדות השריפה.