ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับสายโคแอกเซียล

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับสายโคแอกเซียล (สายโคแอกเซียล RF) สำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศ

สายโคแอกเซียลการบินและอวกาศเป็นสายส่งความถี่วิทยุที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับสภาพการทำงานที่รุนแรงของเครื่องบินทางอากาศ ขีปนาวุธ ดาวเทียม และเครื่องบินอวกาศห้วงลึก หน้าที่หลักคือการส่งสัญญาณความถี่วิทยุ/ไมโครเวฟอย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิ สุญญากาศ การสั่นสะเทือน การฉายรังสี และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรง ต่างจากสายโคแอกเชียลทั่วไปตรงที่ใช้ฟลูออโรเรซิ่นชนิดพิเศษ ตัวนำชุบเงิน และโครงสร้างป้องกันสูง ปฏิบัติตามมาตรฐานเฉพาะด้านการบินและอวกาศอย่างเคร่งครัด โดยมุ่งเน้นไปที่คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพหลัก 5 ประการ ได้แก่ การสูญเสียต่ำ ความเสถียรของเฟส น้ำหนักเบา ทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง และการป้องกันที่สูง

การจำแนกประเภทของสายโคแอกเซียล
(1) โครงสร้างโคแอกเซียลพื้นฐาน (การออกแบบชั้นเกรดการบินและอวกาศ)
ห้าชั้นจากภายในสู่ภายนอก แต่ละชั้นมีข้อกำหนดพิเศษสำหรับวัสดุการบินและอวกาศทางทหาร และห้ามใช้ทองแดงธรรมดา PE พีวีซี และวัสดุพลเรือนอื่น ๆ โดยเด็ดขาด:
ตัวนำภายใน
วัสดุ: ชุบเงินทองแดงปราศจากออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง (เคลือบมากกว่าหรือเท่ากับ 1 μ m, การบินและอวกาศระดับสูง- มากกว่าหรือเท่ากับ 2 μ m) ดาวเทียมในผลิตภัณฑ์วงโคจรทำจากทองแดงชุบเงิน-เหล็กหุ้ม/โลหะผสมออกซิเจนปรมาณูเพื่อต้านทานการกัดกร่อนของออกซิเจนอะตอมมิกในอวกาศ
โครงสร้าง: เส้นเดี่ยวแข็ง (กึ่ง-แข็ง)/พิเศษ-ละเอียดหลายเส้นบิดเกลียวอย่างแม่นยำ (ยืดหยุ่น ทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนจากการโค้งงอนับล้าน); ความถี่สูงและการสูญเสียต่ำจำเป็นต้องมีพื้นผิวตัวนำที่เรียบเป็นพิเศษเพื่อลดการสูญเสียผลกระทบของผิวหนัง
ชั้นฉนวนอิเล็กทริก (ชั้นประสิทธิภาพหลัก)
ห้ามใช้ PE พลเรือนโดยเด็ดขาด และการบินและอวกาศแบ่งออกเป็นสามระดับ:
อากาศทั่วไป: PTFE/FEP แข็ง ทนต่ออุณหภูมิ -55~200 องศา ;
น้ำหนักเบา/สูญเสียต่ำ: โพลีเตตราฟลูออโรเอทิลีน (ePTFE) ขยายตัวโดยมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำมาก น้ำหนักลดลง 30% และมีความผันผวนของเฟสน้อยที่สุดตลอดช่วงอุณหภูมิที่กว้าง
เกรดสุญญากาศดาวเทียม: PTFE โฟมที่มีความบริสุทธิ์สูง- ไม่มีการระเหยของโมเลกุลขนาดเล็ก หลีกเลี่ยงการตกตะกอนในสุญญากาศของอุปกรณ์ออปติกและอุปกรณ์ RF ทนทานต่อการฉายรังสีในพื้นที่พลังงานสูง- Jekano (J...)
ชั้นป้องกัน (แกนป้องกันการรบกวน EMI-)
การป้องกันแบบถักชั้นเดียวใช้สำหรับการใช้งานทางอากาศทั่วไปเท่านั้น ในขณะที่เรดาร์/ดาวเทียมระดับสูง-ใช้การป้องกันแบบคอมโพสิต:
การทอทองแดงชุบเงินสองชั้น: อัตราการครอบคลุม 95% ~ 98% ประสิทธิภาพการป้องกันมากกว่าหรือเท่ากับ 90dB;
เทปฟอยล์+การป้องกันคอมโพสิตแบบถักสองชั้น-: ประสิทธิภาพการป้องกัน 120dB+ สำหรับเรดาร์แบบแบ่งเฟสและมาตรการรับมือทางอิเล็กทรอนิกส์โดยเฉพาะ
กึ่งแข็ง: ตัวนำด้านนอกของท่อทองแดงชุบเงินไร้ตะเข็บพร้อมความเสถียรของเฟสที่เหมาะสมที่สุดและการรั่วซึมต่ำมาก
เปลือกนอก
ฟลูออโรพลาสติก FEP และ PFA กระแสหลัก; ปลอกพิเศษปลอดฮาโลเจนควันต่ำ-ใช้สำหรับเครื่องบินการบินพลเรือน ทนทานต่อการกัดกร่อนจากน้ำมันไฮดรอลิกการบิน (Skydrol) น้ำยาเคลือบน้ำแข็ง และเชื้อเพลิง ดาวเทียมสุญญากาศไม่มีเปลือกนอกหรือการออกแบบ FEP- ที่บางเป็นพิเศษเพื่อลดน้ำหนัก

(2) ผลิตภัณฑ์หลักสามประเภท (จำแนกตามความแข็งแกร่ง)
1. โคแอกเซียลการบินที่ยืดหยุ่น (ใช้กันมากที่สุดบนเครื่องบิน, ซีรีย์ RG / ซีรีย์ EN4604 ของยุโรป)
เหมาะสำหรับการเดินสายไฟในห้องโดยสาร การโค้งงอบ่อย การเจาะพื้นที่แคบ และการป้องกันการสั่นสะเทือนเมื่อยล้า
โมเดล RG ทางการทหารคลาสสิก (MIL-DTL-17 มาตรฐานกองทัพสหรัฐฯ)
RG179:75 Ω, เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 2.54 มม., น้ำหนักเบาขนาดเล็ก, GPS, สายไฟภายในของเครื่องรับการนำทาง, -55~200 องศา , การลดทอน 1GHz น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.52dB/m, หน้าเหลือง 88 กะ ..;
RG316: 50 Ω, ฉนวน PTFE, ทนต่ออุณหภูมิที่สูงกว่า RG174, ระบบการบินสากลและสายสั้นเสาอากาศดาวเทียม
RG400: สายเคเบิลทางอากาศมาตรฐานที่มีฉนวนสองชั้น 50 Ω, ตัวป้อนการสื่อสารด้วยเรดาร์และดาวเทียม, การสูญเสียต่ำในระยะไกล, การกำหนดค่ามาตรฐานสำหรับเครื่องบินบนเครื่องบินทหาร
RG142: เส้นผ่านศูนย์กลางหยาบและการสูญเสียต่ำ ใช้สำหรับเครื่องส่งสัญญาณ RF กำลังสูง-ในอากาศ
มาตรฐานการบินยุโรปรุ่น EN4604 (แอร์บัส, โบอิ้ง, เครื่องบินขนาดใหญ่ในประเทศ)
ซีรีย์น้ำหนักเบา WD, WM, KX ส่วนใหญ่ 50 Ω, ความถี่การทำงานสูงสุด 6GHz, ช่วงอุณหภูมิ -65~200 องศา, การออกแบบน้ำหนักเบา, ลดน้ำหนักลง 20%~60% เมื่อเทียบกับ RG แบบดั้งเดิม ซึ่งสอดคล้องกับการวิเคราะห์และทดสอบความต้องการควันต่ำสารหน่วงไฟการบิน FAR25
2. โคแอกเซียลกึ่งแข็ง/กึ่งยืดหยุ่น (เรดาร์, อาเรย์แบบเฟส, เพย์โหลดดาวเทียม)
ตัวนำด้านนอกเป็นท่อทองแดงชุบเงินไร้รอยต่อ ซึ่งสามารถโค้งงอและแก้ไขได้ด้วยตนเองหลังจากสร้างรูปร่างแล้ว การเบี่ยงเบนของอุณหภูมิเฟสมีขนาดเล็กมากและการรั่วไหลของการป้องกันต่ำมาก ทำให้-ต้องมีสำหรับระบบไมโครเวฟที่มีความแม่นยำสูง-
ข้อมูลจำเพาะ: 0.86 มม.,1.19 มม.,2.2 มม.,เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 3.0 มม.;
ครอบคลุมย่านความถี่ DC~40GHz (เรดาร์แถบ X/Ka);
การใช้งาน: เรดาร์อาเรย์แบบแอกทีฟในอากาศ, น้ำหนักบรรทุก RF ดาวเทียม, อุปกรณ์ค้นหาขีปนาวุธ, อุปกรณ์ทดสอบที่มีความแม่นยำสูง-
ข้อดี: การเปลี่ยนเฟสของช่วงอุณหภูมิเต็ม<0.3 °, resistance to external electromagnetic interference, no weaving gap signal leakage micro coax.
3. โคแอกเชียลไมโครน้ำหนักเบาพิเศษ (การลดน้ำหนักสำหรับยานพาหนะทางอากาศไร้คนขับ, เครื่องบินเชิงพาณิชย์, ดาวเทียมห้วงอวกาศ)
ผลิตภัณฑ์ระดับไฮเอนด์ของ Gore และ Kesley- โฟม ePTFE ขนาดกลาง โครงสร้างผนังบาง- ลดน้ำหนักลง 60% เมื่อเทียบกับ RG400 ภายใต้พลังงานเดียวกัน การเปลี่ยนเครื่องบินโดยสารขนาดใหญ่เพียงลำเดียวสามารถลดน้ำหนักได้มากกว่า 20 กก. ลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงโดยตรง รองรับการส่งสัญญาณ RF สูงสุด 12GHz และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับความบันเทิงบนเครื่องและเครื่องป้อนเสาอากาศสื่อสารผ่านดาวเทียม

(3) อิมพีแดนซ์มาตรฐานสองตัวพร้อมการแบ่งงานที่ชัดเจน
50 Ω (ใช้ในสถานการณ์การบินและอวกาศ 90%) จับคู่กับเครื่องขยายกำลัง RF, เรดาร์, การสื่อสารผ่านดาวเทียม, มาตรการตอบโต้ทางอิเล็กทรอนิกส์, วิทยุ VHF/UHF ในอากาศ, กำลังปรับสมดุลความจุพลังงานและการสูญเสียต่ำ, RG400, EN4604, กึ่งแข็งทั้งหมด 50 Ω
75 Ω: การนำทาง, การรับสัญญาณดาวเทียม GPS, การส่งสัญญาณวิดีโอออนบอร์ด, ระบบความบันเทิงบนเครื่องบินพลเรือน, รุ่นตัวแทน RG179, โคแอกเชียลโฟม 75 Ω น้ำหนักเบา

(4) ตัวชี้วัดประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมระดับการบินและอวกาศที่เข้มงวด (แตกต่างจากแกนพลเรือน)
1. ความอดทนต่ออุณหภูมิ
ออนบอร์ดทั่วไป: -55 องศา ~+200 องศา ;
ห้วงอวกาศ/ยานอวกาศขั้วโลก: ขยายไปถึง -65 องศา อุณหภูมิสูงสุดในระยะสั้น 260 องศา ; ความผันผวนของอิมพีแดนซ์และการลดทอนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 3% หลังจากรอบอุณหภูมิสูงและต่ำหลายร้อยรอบ
2. ความน่าเชื่อถือทางกล
การสั่นสะเทือน: การสั่นสะเทือนแบบสุ่ม 10~2000Hz จำลองผลกระทบของเครื่องยนต์และการปล่อยจรวด โดยโค้งงอนับล้านครั้งและไม่มีเส้นแตกหัก
ทนต่อแรงดันและการสึกหรอ-: ทนทานต่อแรงกดของร่างกาย การเสียดสีของชุดสายไฟในห้องโดยสาร และการกัดกร่อนของสารเคมีในการบินบนปลอกป้องกัน
สารหน่วงไฟ: การบินพลเรือนเป็นไปตาม FAR Part 25 ภาคผนวก F มีควันต่ำ ปราศจากฮาโลเจน- มีความเป็นพิษต่ำ และไม่ปล่อยก๊าซพิษสูงเมื่อถูกจุดติดไฟ
3. ประสิทธิภาพพิเศษในอวกาศ (ดาวเทียม ยานอวกาศที่มีคนขับ)
ไอเสียสุญญากาศต่ำ: การสูญเสียมวลวัสดุทั้งหมด TML<1%, condensable volatile matter CVCM<0.1%, does not contaminate the lens and sensor;
ความต้านทานการแผ่รังสี: สามารถทนต่อรังสีโปรตอนและอิเล็กตรอนในอวกาศได้ โดยมีฉนวนที่ไม่เป็นผงและการสูญเสียไม่ทะยาน
ออกซิเจนปรมาณูต่อต้าน: ตัวนำโลหะผสมชุบเงินสำหรับดาวเทียมวงโคจรต่ำเพื่อป้องกันการกัดกร่อนและความล้มเหลวของตัวนำด้านนอก
4. ตัวบ่งชี้แกนไฟฟ้า RF
ความทนทานต่ออิมพีแดนซ์ที่เข้มงวด: 50 Ω± 2 Ω เพียง ± 5 Ω สำหรับการใช้งานพลเรือน
การลดทอนที่ต่ำมาก: โฟม PTFE มีเดียช่วยลดการสูญเสียความถี่สูง-ได้อย่างมาก
ประสิทธิภาพการป้องกันสูง: อากาศธรรมดามากกว่าหรือเท่ากับ 90dB, การป้องกันคอมโพสิตเรดาร์/ดาวเทียมมากกว่าหรือเท่ากับ 120dB;
ความเสถียรของเฟส: การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและการเปลี่ยนเฟสขั้นต่ำหลังจากการโค้งงอ เป็นไปตามการควบคุมที่แม่นยำของลำแสงเรดาร์แบบ Phased Array

(5) มาตรฐานการดำเนินการกระแสหลัก
มาตรฐานกองทัพสหรัฐฯ (เครื่องบินทหาร ดาวเทียม): MIL-DTL-17 (เดิมชื่อ MIL-C-17) ข้อมูลจำเพาะโคแอกเซียลซีรีส์ RG; GJB1215A มาตรฐานส่วนประกอบสายเคเบิล RF ทหารในประเทศ;
มาตรฐานการบินพลเรือนของยุโรป (แอร์บัส เครื่องบินขนาดใหญ่ในประเทศ): ซีรีส์ ASD EN4604, โคแอกเชียลอุณหภูมิสูง WD/WM/KX น้ำหนักเบา-;
มาตรฐานอวกาศ NASA: SP-8007 สุญญากาศแก๊สต่ำ, ข้อกำหนดการป้องกันออกซิเจนอะตอมมิก;
มาตรฐานการบินและอวกาศในประเทศ: มาตรฐานสายเคเบิลการบินและอวกาศ HB, ข้อมูลจำเพาะสายเคเบิลการบินและอวกาศ QJ, รองรับการบินอวกาศที่มีคนขับ, ดาวเทียม และโมเดลยานปล่อย
(6) สถานการณ์การใช้งานทั่วไป
1. เครื่องบินพลเรือน/การบินทั่วไป: ระบบนำทาง GPS, การสื่อสารผ่านดาวเทียม SATCOM, วิทยุสื่อสาร VHF, ความบันเทิงบนเครื่องบิน IFE, เรดาร์ตรวจอากาศ, ระบบเตือนการชน, โคแอกเชียลไร้ฮาโลเจนควันต่ำ EN4604 ที่มีความสำคัญสูง{2}}
2. เครื่องบินทหาร ขีปนาวุธ โดรน: เรดาร์อาเรย์แบบแบ่งระยะที่ใช้งานทางอากาศ, ECM ตอบโต้ทางอิเล็กทรอนิกส์, ดาต้าลิงค์, ส่วนประกอบ RF ของผู้ค้นหา สายเคเบิลไมโครโคแอกเซียล RG400, กึ่ง-แข็ง และน้ำหนักเบาเป็นพิเศษจำนวนมากถูกนำมาใช้เพื่อสร้างสมดุลในการลดน้ำหนักและป้องกันการ-รบกวน
3. ดาวเทียม ยานอวกาศที่มีคนขับ ยานสำรวจห้วงอวกาศ: น้ำหนักบรรทุกการสื่อสารบนเครื่องบิน เรดาร์บนเครื่องบิน เครื่องรับ RF ตรวจจับระยะไกล สุญญากาศไอเสียต่ำ โฟมต้านรังสี PTFE โคแอกเซียล กึ่ง-แข็งสำหรับการโหลดไมโครเวฟที่มีความแม่นยำสูง-
4. ยานพาหนะปล่อยตัว: ติดตั้งระบบโทรมาตร การสื่อสาร RF และระบบนำทาง ซึ่งสามารถทนต่อแรงกระแทกจากการปล่อยที่รุนแรงและการแผ่รังสีเปลวไฟส่วนท้าย-ที่สูง

(7) แนวโน้มการพัฒนาอุตสาหกรรม
การลดน้ำหนักขั้นสูงสุด: ePTFE ที่ขยายใหญ่ขึ้นและโครงสร้างคอมโพสิตที่มีผนังบาง-ช่วยลดน้ำหนักอย่างต่อเนื่อง ลดภาระของเครื่องบินและสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง
ความถี่สูง: การพัฒนาสายโคแอกเชียลพิเศษย่านความถี่ Ka/Ku ที่มีการสูญเสียต่ำสำหรับเรดาร์คลื่นความถี่ 6- 40GHz มิลลิเมตร และดาวเทียมที่มีอัตราการส่งข้อมูลสูง
บูรณาการ: ชุดสายไฟคอมโพสิตโคแอกเชียล+สูง- ทำให้การจัดวางชุดสายไฟภายในห้องโดยสารง่ายขึ้น
อัพเกรดให้ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง: การขยายตัว -85-260 องศาช่วงอุณหภูมิกว้างพิเศษ, ออกซิเจนอะตอมที่แข็งแกร่งขึ้น, ความทนทานต่อรังสี, เหมาะสำหรับการสำรวจอวกาศลึก;
การคุ้มครองสิ่งแวดล้อมที่ปราศจากฮาโลเจนและควันต่ำ-: การบินพลเรือนออกคำสั่งให้มีการส่งเสริมปลอกป้องกันที่ปราศจากฟลูออรีนและความเป็นพิษต่ำเพื่อเพิ่มอัตราการรอดชีวิตจากอัคคีภัย