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影响大功率射频同轴电缆功率传输的要素

  

影响大功率射频同轴电缆功率传输的要素

影响大功率射频同轴电缆功率传输的要素

  影响大功率射频同轴电缆功率传输的因素传输,射频,影响,功率传输,射频电缆的,射频电缆,大功率传输,同轴电缆,因素,传输功率 光纤与电缆及其应用技术2010 ptical iberamp Elect ric Cable 2010产品设计 影响大功率射频同轴电缆功率传输的因素 中国电子科技集团公司第二十三研究所 上海 201900 大功率射频同轴电缆主要用于广播电视发射系统和 雷达系统的 功率传输 一般 采用空气绝 导体结构额定平均功率是其重要性能 参数。简 单介绍 了大功率 射频同 轴电缆 的结构、 定平均功 合实际应用分析了影响大功率射频同轴电缆功率传输的因素 介绍了大功率射频同轴电缆选用时的注意事项。 关键词 大功率射频 同轴电缆 空气绝缘 皱纹管导体 中图分类号 81文献标识码 文章编号1006 1908 2010 03 0008 04 Factors Affecting Power Transmission HighPower RF Coaxial Cable Yidong BAO Xiao 23rdResearch Institute CETC Shanghai 201900 China Abstract: power coaxial cable mainlyused hepow er transmission transmittersystem radarsystem usuallyemplo ys air insulation corrugated tube conductor st ruct ur ratedaverag power itsimpor tant per formance pa rameter. hestructure highpow er RF coax ial cable calculatio itsaver age pow er introduced. affectingpow er transmission highpow er RF co ax ial cable analyzed combining practical applications consideratio ns choosinghigh pow er RF co ax ial cables introduced. Key words: high pow er RF co ax ial cable air insulat ion cor rug ated tube co nducto 额定平均功率的计算、结构、 影响功率传输的因素以0 及选用时的注意事项等进行了介绍。大功率射频同轴电缆主要用于广播电视发 射系统 此外高频雷达、对流层雷达、超远程电离层雷达 大功率射频同轴电缆的结构等大功率雷达也需要利用大功率电缆 将大功率的 用于广播电视和大功率雷达 的大功率射频同轴射频能量传输到发 射天线上。广播电视业向 数字 电缆 其两端 分别连接发射机和天线 发射机输出的 网络化、化、 规模化、节约化的方向发展 功率雷达大功率信号通过大功率射频同轴电缆传递到天线发射机功率不断提高 大功率射频同轴电缆电气由于系统电压驻波比的存在 部分功率会通过大功性能和 可靠性都提出了更高的要求。据统计 率射频同轴电缆组件反射到发射机。造因素外 在使用过程中大功率射频同轴电缆发生 额定平均功率是大功率射频同轴电 缆的重要性故障的主要原因是电缆实际承受的平均功率过大和 能参数 取决于电缆 内部发热情况以及散热的能力敷设安装不当等。 并且和介质材料的耐高温性能有 关。为了降低电缆 为便于用户更好地选用大功率射频同轴电缆 内部的发热 必须减 小电缆内导体的直流电阻 降低了解其故障的原因 本文对大功率射频同轴电缆的 电缆的衰减 因此大功率射频同轴电缆的内导体应 采用电阻率低的铜材料。考虑到 大功率射频同轴电 收稿日期 2009 12 14 缆内导体尺寸一般都比较大 为减轻重量 多采用管 作者简介 中国电子 科技 集团 公司 状导体 高电缆的柔软性改善导体的强度和稳 第二十三研究所高级工程师. 作者地址 海市宝山区铁山路230 中国电子科技集 定性 采用了铜带经纵包成型、焊接、 轧纹而成的皱 团公司第二十三研究所 201900 纹铜管。 影响大功率射频同轴电缆功率传输 的因素 射频电缆的绝缘结构可分为实体绝缘、空气绝内导体发热、外导体发热和介质发热 。各热源产缘和半空气绝缘。空气绝缘是指除 了少量固定在内 生的热流分别为:外导体间的支撑物外 其余介质均是空气 其等效 2电常数及介质损耗角正切均比较小因此在保持同 2样特性阻抗的条件下电缆的内导体可以做得更大 3一些从而降低了衰减。空气绝缘结构射频同轴电 为电缆回空气绝缘电缆从而降低了电缆内 部的发热。因此 分别为内、外导体的有效电阻G大功率射频 同轴电缆一般采用如图 所示的螺旋式为电缆回路中绝缘的电导 为额定平均功率 分别为内导体、 体和绝缘的衰减 系数出了聚乙烯螺旋式支撑和聚四氟乙烯垫片式支撑空 为特气绝缘的大功率射频同轴电缆的结构。 性阻抗。 电缆的散热能力可以用热阻表示 热阻定义为: T1 为电缆内导体的最高允许工作温度 缘层应该能够长期在此温度下保持足够好的电气和机械性能 为电缆周围的 环境温度 与电学上的欧姆定律十分相似因而 大功率射频 同轴电缆的散热情况可以采用类似于电路图的热路 图来分析。 为大功率射频同轴电缆的等效热路由于 两种支撑空气绝缘的结构金属是热 的良导体 因此内外导体的热阻可忽略不 向外散热时要考虑绝缘 护套的热阻 缆上产生的温升与该热流一半集中在内导体、一半集中在外 导体的情况有同样的 效果。图中的 分别为环境温度 大功率射频电缆的等效热路护套热阻 和护套表面热阻 对应的总热流 等效热路和 额定平均功率的计算 WDWG 5要的性能参数 它是指在选定的环境温度 可知:取40 工作在行波状态散热条件良好 d阳直射的理想条件下电缆所能承 受的平均功率。 T2 c电缆在额定平均功率下运行时其内导体的温度不 T3 大功率射频同轴电缆在传输时存在三个热源: 可得:10 光纤与电缆及其应用 技术 2010 最大允许平均功率仅为38. 敷设条件和环境温度的影响式中 为允许的内导体最高敷设条件及环境温 度对大功率射频同轴电缆最温度和环境温度之差 可预先设定 因此如果知道绝 允许平均功率的影响也非常大以中原和江南地缘的热阻 以及护套表面向周围环 夏天地面环境温度最高可接近70 白天境散热的热阻 可以计算出电缆的额定平均功率。50 cm 高度处的气温比地表温度低 10因此 SD50 80 型电缆为例其结构见图 2a 水平敷设的电缆离地面20 40 cm 其表面温度导体外径为35 外导体外径为85. mm护套 可达到 60 65 而垂直敷设的电缆散热较好 且外径为 94 mm。计算得到在 30 MH 时内导体衰减太阳不会直射在其表面 因此其表面温度一般不会系数 65dB/ km 外导体 衰减系数 75超过 50 可按 45 计算。因此水平敷设的电缆dB/ km 绝缘 衰减系数 06dB/ km。因该电 允许的温升范围要小于垂直敷设的电缆 垂直 敷设缆绝缘采用高密度聚乙烯 因此内导体的最高允许 电缆最大允许平均功率大于 水平敷设电缆。表 85设定 电缆 环境 温度 出了SD 50 80 型电缆在散热条件良好、无太阳直40那么该电缆工作在行波状态、散 热条件良好、 射条件下在不同环境温度下 30 MH 工作频率、无太阳直射的理想条件下 按照式 计算可得电缆波状态下的额定平均功率计算值 同时给出了 系统的额定平均功率为 60. kW。请问五芯电缆正在供电上的用处。但实际使用时电缆 电压驻波比为 30时该电缆最大允能够承受的功率远远小于上述理想条件下的额定平 许平均 功率。均功率计算值。 SD50 80 型电缆在30 MHz 频率下的功 率计算值 境温度额定平均 最大允许3 影响大功率射频同轴电缆功率传输 kW的因素40 60. 算得到的是在选定环境温 4554. 一般取40 行波状态、 无太阳直散热条件良好、 50 48. 31.1射的理想条件下大功率射频同轴电缆的额定平均功 55 43. 而大功率射频同轴电缆实际可承受功率还与系统的电压驻波比、调制度、 敷设条件等有 境温度、60 37. 24.2关。因此 大功率射频同轴电缆实际可承受的功率 65 32. 20.8远远小于其理论计算值。3. 系统电压驻波比和调制度的影响可见 随着环境温度 上升 电缆的额定平均功率 虽然大功率射频同轴电缆的电压驻波比不高 有较大幅 度的下降。如果考虑到系统电压驻波比但系统的电压驻波比可能在 之间因此对 则电缆最大允许平均功率更小。大功率射频同轴电缆实际可承受功率的影响 很大。大功率射频同轴电缆工作频率低于 100 电缆选择和使用时的注意事项热良好的状态下 考虑系统的电压驻波比和调制度 SD50 80 假定在30 下时的最大允许平均功率为:最大允许平均功率为 16 kW 如果工作电压有效值 分别为380 那么最大允许工作电流有效式中 为调制度。大功率射值约为 42 低频工作时内导体温度的频同轴电缆工作频率高于 100 MH 应考虑电上升与电流的平方成正比 过大的工作电流会造成缆的纵向导热 因此在 散热良好的状态下 考虑系统 内导体温升过高 将会对绝缘的支撑强度产生影响电 压驻波比和调制度时的最大允许平均功率为: 造成内导体偏心 严重时造成短路。因 此在选用大 功率射频同轴 流可见在考虑系统电压驻波比和调制度后 电缆的最 数。大允许平均功率大大下降。仍以 SD 50 80 虽然大功率射频同轴电缆 采用皱纹管导体结缆为例 当系统电压 驻波比为 改善了弯曲性能 但采用空气绝缘?峁?其允许30 计算30 工作频率时该电缆 的弯曲半径较大 成盘或成圈包装时必须满足弯曲 影响大功率射频同轴电缆功率传输 的因素 11半径的要求 且不能扭绞或挤压 应尽可能减少电 缆复绕次数 以免增加其电压驻波比 因此大功率射频同轴电缆不能用于经常弯曲或 者反复移动的场合。 大功率射频同轴电缆两端装接连接器时 应当将电缆平放在托 架上 避免电缆受力导致导体变形。此外 电缆两端连接处应采用密封措施 防止端口 进水受潮 否则长期工作后会造成.

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