Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2010 №4

Кабели и кабельные сборки компании Radiall. Часть 1. Стандартные радиочастотные кабели и кабельные сборки

Гура Роман  
Джуринский Кива  
Калинин Анатолий  

Французская компания Radiall является одним из мировых лидеров в производстве коаксиальных радиочастотных соединителей (45 серий), кабелей и кабельных сборок на их основе для систем телекоммуникации, спутниковой связи, медицинской и радиоизмерительной аппаратуры, а также для различных военных применений. Radiall имеет 50-летний опыт разработки и выпуска радиочастотных соединителей и 30-летний опыт производства кабелей и кабельных сборок для диапазона частот до 40 ГГц. Radiall выпускает стандартные кабели и сборки на их основе, оригинальные кабели и сборки с ультранизкими потерями, а также сборки для радиоизмерительной аппаратуры. Продукция этой компании отвечает требованиям международных стандартов IEC, MIL, CECC. Рассмотрению стандартных радиочастотных кабелей и кабельных сборок компании Radiall посвящена первая часть статьи. Приведенные в ней данные, систематизированные с учетом уточненной информации компании Radiall, могут быть использованы разработчиками радиоэлектронной аппаратуры в качестве справочных.

Все статьи цикла:

Радиочастотные кабели компании Radiall

Радиочастотные кабели Radiall получили широкое распространение в радиоэлектронной аппаратуре сверхвысоких частот (СВЧ). Их применяют в малошумящих усилителях и усилителях мощности, радиорелейных станциях, системах спутниковой связи и телекоммуникации, радиоизмерительной и медицинской аппаратуре. Компания Radiall выпускает следующие группы кабелей с волновым сопротивлением 50 Ом [1, 2]:

  1. Стандартные гибкие кабели (flexible cables).
  2. Экологичные гибкие кабели с уменьшенными потерями (ECO-friendly low-loss cables).
  3. Кабели, формуемые вручную (handformable cables).
  4. Гофрированные кабели (сorrugated cables).
  5. Полужесткие кабели (semi-rigid cables).

Стандартные гибкие кабели

Стандартные гибкие кабели серии RG (radio guides) производят в соответствии с военным стандартом США MIL-C-17, действующим с 1940-х годов. Radiall обозначает гибкие кабели буквами KX в соответствии с французским стандартом NF, но при этом указывает, каким аналогам серии RG это соответствует. Компания выпускает следующие группы гибких кабелей: 0,8/50S; 1/50S; 2/50S; 2,6/50S; 2,6/50D; 5/50S; 5/50D; 10/50S; 10/50D; 11/50S и 11/50D. В обозначении группы первая цифра — наружный диаметр кабеля в миллиметрах, 50 — величина волнового сопротивления (Ом), а буквы S (single) и D (double) означают соответственно одинарную или двойную экранную оплетку кабеля.

Экологичные гибкие кабели

Разработаны экологичные (свободные от галогенов и серы), огнестойкие гибкие кабели с уменьшенными высокочастотными потерями, сравнимые по стоимости со стандартными гибкими кабелями. Radiall выпускает 5 групп таких кабелей: 2,6/50S (ECO316); 2,6/50D (ECO316D); 5/50D (ECO142); 6/50D (ECO320) и 10/50D (ECO393).

Кабели, формуемые вручную

Эти кабели достаточно гибки и имеют высокий уровень электрических параметров: низкие высокочастотные потери и большое экранное затухание. Кабелю можно придать нужную форму без применения специального монтажного инструмента. При изгибе по минимальному радиусу (bending radius repeat) допускается производить несколько десятков формовок. После изгиба не происходит распружинивания кабеля, и его форма сохраняется. Оплетка кабелей покрыта оловом по технологии горячего лужения. Благодаря сравнительно невысокой стоимости кабели, формуемые вручную, в ряде случаев являются альтернативой полужестким кабелям. Кабели, формуемые вручную, а также рассматриваемые ниже полужесткие кабели обозначают по величине их наружного диаметра в дюймах. Radiall выпускает две группы кабелей, формуемых вручную: 0,085" и 0,141".

Гофрированные кабели

Наружный проводник этих кабелей представляет собой гофрированную трубку (спиральную или кольцевой навивки). Эти кабели для наружного применения в длинных линиях передачи сочетают эффективное экранирование и достаточную гибкость. Radiall выпускает три группы гофрированных кабелей: 1/4"3/8" и 1/2". Кабели обозначают величиной наружного диаметра в дюймах.

Полужесткие кабели

Полужесткие формостабильные радиочастотные кабели Radiall незаменимы для применений, в которых после изгиба для придания необходимой формы кабель должен сохранять эту форму в течение длительного времени. Изгиб этих кабелей производят на автоматизированном оборудовании или же ручным способом с помощью специального инструмента. У этих кабелей множество применений: малошумящие усилители и усилители мощности, приемопередающие модули, СВЧ-устройства для аэронавтики и спутников, измерительное оборудование и многое другое. Из всех радиочастотных кабелей полужесткие кабели имеют наивысший уровень электрических параметров: самые низкие высокочастотные потери и наибольшее экранное затухание.

Компания Radiall выпускает следующие группы полужестких кабелей: 0,047", 0,085", 0,141" и 0,250".

Конструкция и размеры кабелей

Радиочастотный кабель состоит из внутреннего проводника, диэлектрика (изоляции), наружного проводника (внутреннего экрана), наружного экрана, а также из оболочки, которая защищает кабель от механических и климатических воздействий [3]. Внутренний проводник может представлять собой монолитный провод или, для улучшения гибкости, быть набранным из нескольких более тонких проводов (standed wire). Внутренний экран (наружный проводник) и наружный экран гибких и формуемых вручную кабелей обычно выполнен в виде оплетки (braid). Существуют конструкции кабелей, в которых использовано сочетание скрученной ленты и проволочной оплетки.

Для изготовления кабелей компания Radiall применяет разнообразные материалы:

  • Центральный проводник — стальной медненый провод или набор таких проводов, покрытых серебром; медный провод или набор медных проводов, покрытых серебром.
  • Стальной провод или набор стальных проводов, покрытых медью; провод из бескислородной меди; набор медных проводов, покрытых оловом.
  • Диэлектрик — монолитный или вспененный фторопласт (для кабелей повышенной теплостойкости); монолитный или вспененный полиэтилен.
  • Внутренний экран (наружный проводник) и наружный экран: медная оплетка, покрытая серебром или оловом; оплетка из бескислородной меди; алюминиевая лента или трубка, покрытые оловом (для облегченных кабелей); медная трубка, покрытая серебром или оловом (для полужестких кабелей).
  • Оболочка — фторэтиленпропилен; поливинилхлорид; LSZH PE (Low Smoke Zero Halogen) — негорючий полимер (полиэтилен), свободный от галогенов.
Таблица 1. Геометрические размеры, вес и допустимый радиус изгиба стандартных кабелей

п.п.
Группа
кабелей
Фирменное
обозначение
Диаметр, мм Вес
кабеля,
г/м
Рекомен-
дуемый
радиус
изгиба,
мм
Централь-
ного про-
водника
Диэлек-
трика
Внутрен-
него экрана
Наружного
экрана
Оболо-
чки
Стандартные гибкие кабели
1 0,8/50S
(тип 132390)
С291042066 0,16 0,50 0,700,83 1,8 4,0
2 1/50S
(тип 50VMTX)
С2910050060
С2910050066
0,17 0,52 1,17 3,0 6,0
3 1/50S
(тип 532590A)
С29100660700,300,89 1,11 1,37 4,5 6,9
4 2/50S C291145007 (RG178)
C291145017 (KX21A)
0,841,301,78 8,0 7,0
5 2/50S
(немагнитный)
C291140087(RG178) 0,29 1,80 9,0 8,0
6 2/50D
(тип 124416)
С2910146087 0,29 1,27 1,60 2,10 12,5 12,5
7 2,6/50S C291150000 (RG174)
C291150010 (KX3B)
0,481,522,21 2,79 13,0 10,0
8 2,6/50S C291170007 (RG316)
C291170017 (KX22А)
0,531,98 2,49 17,0 10,0
9 2,6/50D C291185067 (RD316) 1,90 2,30 2,80 27,0 15,0
10 5/50S C291305000 (RG58)
C291305010 (KX15)
0,902,953,66 4,95 35,0 20,0
11 5/50D С291320007 (RG142) 0,94 4,19 64,0 25,0
12 5/50D С291330000 (RG223) 0,89 5,38 55,0 25,0
13 5/50D С291324007 (RG400) 0,98 4,95 60,0 20,0
14 5/50D С291322017 (KX23) 0,92 4,34 5,10 70,0 30,0
15 10/50S С291510000 (RG213)
С291324007 (KX-4)
2,267,248,13 10,30 148,0 40,0
16 10/50D С291511007 (RG393) 2,39 8,899,91 235,0 40,0
17 11/50D С291600000 (RG214)
С291600010 (KX-13)
2,25 10,80 174,0 40,0
Экологичные гибкие кабели
1 2,6/50S С291999904 (ECO316) 0,55 1,55 1,90 2,45 10,0 15,0
2 2,6/50S С2919171083 (ECO316X) 0,54 1,54 2,05 2,52 16,05,0
3 2,6/50D С291999905 (ECO316D) 0,55 1,55 1,90 2,30 2,80 15,0
4 2,6/50D С291217020 (ECO316DX) 0,54 1,54 2,03 2,50 3,16 21,0 5,0
5 5/50D С291325290 (ECO142)0,952,85 3,10 3,50 4,50 36,0 15,0
6 5/50D С291320180 (ECO142X) 2,98 3,04 4,30 5,00 60,025,0
7 6/50D С291326490 (ECO230) 1,46 4,07 4,27 4,75 5,90 62,0
8 10/50D С291491060 (ECO393) 2,40 7,25 7,35 7,85 9,10 130,0 40,0
Гофрированные кабели
1 1/4" С291993170 Cellflex Spiral 1,90 4,30 6,50 7,80 70,025,0
2 3/8" С291996170 Cellflex Spiral 2,60 6,30 9,10 10,20 120,0
3 1/2" С291994170 Celiflex Spiral 3,60 8,30 12,30 13,70 210,0 30,0
Полужесткие кабели
1, 2 0,047" С291855065, С291855001 0,29 0,94 1,19 6,03,17
30,085?С291850005 0,51 1,68 2,2020,0
4 С291844187 10,7 1,8
5 С291850001
(RG405, KS1)
20,0 3,17
6 С291851001
(немагнитный)
7, 80,141"С291862005, С2918610660,92 2,98 3,5846,01,90
9 С291860001
(RG402,KS2)
3,17
10 С291864187 30,0
11 С291861061
(немагнитный)
46,0 2,54
120,250"С291870001 (RG401, KS3)1,63 5,31 6,35 1409,53
13 С291874187 79,5
Кабели, формуемые вручную
1 0,085"С291844065 0,51 1,63 2,21 17,8 3,17
20,141"С291864065 0,92 2,95 3,50 33,0 6,4
3 С2918663780,92 2,98 3,504,05 38,0 11,0
4 С291866270 4,50 35,0 11,0

В немагнитных кабелях, применяемых, прежде всего, в медицинской диагностической аппаратуре (например, в магнитнорезонансном томографе) [4], центральный и наружный проводники изготовлены из меди, покрытой серебром. В экологичных гибких кабелях с уменьшенными потерями диэлектриком служит вспененный полиэтилен, а материалом оболочки — LSZH.

Выбор нужного кабеля всегда является компромиссом между требуемыми электрическими параметрами, конструктивными особенностями, стойкостью к воздействию окружающей среды и стоимостью. Так, например, выбирая кабель, центральный проводник которого набран из отдельных тонких проводов, можно получить хорошую гибкость, но при этом потерять до 10% в допустимой мощности. Другой случай. Двойная оплетка кабеля (например, RD316) обеспечивает минимальный радиус его изгиба, но, по сравнению с полужестким кабелем 0,085., приводит к возрастанию потерь и уменьшению экранного затухания кабеля.

Конструкция и материалы кабелей компании Radiall представлены в таблице 1, а их основные электрические параметры — в таблице 2 [1, 2].

Соединители для кабельных сборок компании Radiall

Эксплуатация радиочастотного кабеля в аппаратуре невозможна без соединителей. Кабель становится комплектным изделием только после его армирования прямыми или угловыми кабельными или приборнокабельными соединителями [3].

Radiall выпускает все основные типы радиочастотных соединителей [2, 4, 5]:

  • ультраминиатюрные — UMP, IMP;
  • микроминиатюрные — SMP, MMS, SSMA и др.;
  • миниатюрные — MCX, SMA, QMA, SMА, SMB и др.;
  • стандартные — N, TNC, BNC, QN 7/16 и др.

Разработаны и выпускаются 45 серий соединителей, в том числе кабельные и приборно-кабельные соединители. В число оригинальных разработок Radiall входят соединители UMP, IMP, 2,9-mm и др.

Кабельные сборки

Однородность кабельного тракта, надежность и стабильность параметров в значительной степени определяются качеством монтажа соединителей на кабеле и конструкцией самого узла крепления [3]. Поэтому, работая с зарубежными кабелями и соединителями, необходимо прежде всего определить: приобретать отдельно соединители и кабели и выполнять сборку самостоятельно или же заказывать готовые кабельные сборки? Все зависит от сложности и назначения аппаратуры, в которой будут использоваться сборки. В серийной аппаратуре специального назначения, особенно работающей в коротковолновой части сантиметрового и в миллиметровом диапазонах длин волн, нужно применять сборки, прошедшие весь комплекс испытаний и тестирований. Это особенно важно для сборок на основе миниатюрных и микроминиатюрных соединителей. Для изготовления таких сборок необходимы дорогостоящее монтажное оборудование, оснастка и инструмент. Считается, что стоимость монтажа соединителей на кабель превышает стоимость самого кабеля [3].

Перед установкой в аппаратуру следует измерить параметры сборки: КСВН, высокочастотные потери, допустимую мощность, экранное затухание, электрическую емкость, электрическое сопротивление проводников, температурную стабильность фазы, сопротивление изоляции, интермодуляционные искажения и др. Сборки должны быть испытаны на воздействие механических (вибрация, одиночные и многократные удары) и климатических факторов (повышенная влажность окружающей среды, соляной туман, повышенная и пониженная температура и ее смена и др.). Необходимо также проверить прочность заделки кабеля в соединители, допустимый радиус изгиба кабеля, количество соединений и рассоединений сборки с ответными соединителями. Чтобы выполнить весь комплекс этих работ, требуется современное производство и хорошо оснащенный измерительный центр [2, 3].

Таблица 2. Электрические параметры стандартных кабелей

п.п.
Группа
кабелей
Фирменное
обозначение
Электрические параметрыЕмкость,
пФ/м
Напряжение
пробоя, В
Экранное
затухание,
дБ
Рабочий
диапазон
температур, °
Потери в кабеле (дБ/м)/
Допустимая мощность (Вт), на частоте (ГГц)
1 3 8 12,4 18 20
Стандартные гибкие кабели
1 0,8/50S С291042066 (тип 132390) 2,41/14 4,93/8 95 18 000 40 –50…+200
2, 3 1/50SС2910050060
С2910050066 (тип 50VMTX)
2,12/25 4,45/14 85 19 00040 –90…+200
С2910066070 (тип 532590A) 55 –90…+155
4, 5 2/50SC291145007 (RG178)
C291145017 (KX21A)
1,54/60 2,72/35 96200040–55…+200
C291140087 (немагнитный)1,34/80 2,37/46100 65
6 2/50D С291146087 (тип 124416) 105 30 000 40 –90…+200
72,6/50SC291150000 (RG174)
C291150010 (KX3B)
1,07/16 97,5 200040–40…+85
8 C291170007 (RG316)
C291170017 (КX22)
0,86/130 1,54/75 96 2000–55…+200
9 2,6/50D C291185067(RD316) 60 –55…+200
10 5/50S C291305000 (RG58)
C291305010 (KX15)
0,67/55 96 5000 40 –40…+85
115/50DС291320007 (RG142) 0,44/470 0,81/271 1,45/166 1,90/133 97500065–55…+200
12 С291330000 (RG223) 0,46/50 0,85/29 1,51/18 1,97/14 96 –40…+85
13 С291324007 (RG400) 0,52/470 0,95/271 1,68/166 2,19/133 97 –55…+200
14 C291322017 (KX23) 0,48/260 0,89/146 1,61/88 95 –55…+200
15 C291322017 (POWER 142) 0,41/210 0,72/121 97 90 –40…+85
14 10/50S С291510000 (RG213)
С291510010 (KX4)
0,24/180 96 10 00040 –40…+85
15 10/50D С291511007 (RG393) 0,23/900 0,45/520 65–55…+200
16 11/50D С291600000 (RG214)
С291600010 (KX13)
0,24/180 0,47/104 –40…+85
Экологичные гибкие кабели
1 2,6/50S С291999904 (ECO316) 0,76/38 1,34/22 84 2000 50 –40…+85
2 2,6/50S С2919171083 (ECO316X) 0,96/90 1,85/52 94,5 3000 –40…+105
32,6/50DС291999905 (ECO316D) 0,76/38 1,34/22 84 2000 65 –40…+85
4 С291217020 (ECO316DX) 0,86/90 1,68/5294,51500 70–40…+105
55/50DС291320180 (ECO142X) 0,54/250 1,07/144 1,70/102
(на 6 ГГц)
500075
6 С291325290 (ECO142) 0,41/130 0,72/75 87 65
7 6/50D С291326490 (ECO230) 0,28/175 0,50/101 84 3000 90 –40…+85
8 10/50D С291491060 (ECO393) 0,16/400 0,30/231 88 10 000 80
Гофрированные кабели
1 1/4" С291993170 Cellflex Spiral 0,19/339 0,34/185 0,60/104 0,78/79 0,99/63 1,06/59823100110 –40…+85
2 3/8" С291996170 Cellflex Spiral 0,13/560 0,24/306 0,43/152 0,56/133 4500
3 1/2" С291994170 Celiflex Spiral 0,11/770 0,20/417 0,36/234 1,42/204
(на 10 ГГц)
5000
Кабели, формуемые вручную
1 0,085" С291844065 0,67/100 1,21/58 2,10 /35. 2,71/28. 3,39 /24 3,62/2297,5 5000 90 –65…+150
20,141"С291864065 0,39/315 0,72/182 1,30/111 1,71/89 2,18 /74 2,34/70
3 С291866378 0,43/315 0,80/182 1,42/111 1,87/89 2,37/74 2,54/70
4 С291866270 0,43/115 0,80/66 1,42/41 1,87/33 2,37/27 2,54/26
Полужесткие кабели
1,2 0,047" С291855001, С291855065 1,14/30 2,03 /17 3,43/11 4,37/8,5 5,39/7,1 5,72/6,7 100 2000 110 –40…+100
30,085"С29185001 (RG405, KS1)0,65/100 1,18/58 2,05 /35 2,64 /28 3,31 /24 3,53/ 22 97,55000110–40…+125
4 С291855001 (немагнитный)
5 С291850005
60,141"С29186001 (RG402, KS2)0,34/315 0,64/182 1,17/111 1,55 /89 1,99 /74 2,14/7089
7,8 С291862005, С291861066
9,10 С291864187, С291861061
(немагнитный)
110,250"С291870001 (RG401, KS3) 0,21/900 0,41/520 0,79/318 1,08/256 1,42/212 1,54/2017500–40…+90
12 С291874187 0,22/550 0,43/318 0,83/194 1,13/156 1,48/130 1,60/123 –40…+100

В случае же применения кабельных сборок в менее ответственной аппаратуре более низкого частотного диапазона, выпускаемой небольшими партиями, самостоятельное изготовление сборок вполне оправданно. При этом необходимо учитывать, что в сборках с кабелями, формуемыми вручную, необходимо, чтобы расстояние от места ввода кабеля в соединитель до ближайшего изгиба не менее чем в 5 раз превосходило диаметр кабеля. В противном случае возможно повреждение паяного соединения экрана кабеля с соединителем. Если это условие невыполнимо по конструктивным соображениям, в сборках следует применять не прямые, а угловые соединители.

При изготовлении сборок с полужесткими кабелями кабель формуют до установки в соединители, так как иначе может быть повреждено место соединения центральных проводников кабеля и соединителя. При формовке полужесткого кабеля следует выполнять рекомендации компании Radiall по допустимому радиусу изгиба и применять для формовки рекомендуемые инструменты и приспособления.


Рис. 1. Кабельные сборки: а) с двумя соединителями; б) с одним соединителем

Таблица 3. Кабельные сборки компании Radiall
Группа
кабелей
Серии соединителей
UMP MMT SMP MMBX MMCX MCX ММS SMB SMC SMA QMA BMA BNC TNC N QN 7/16
Количество типов кабельных сборок, шт.
Гибкие и экологичные кабели
0,8/50S3
1/50S321
2/50S331322869413
2/50D1343
2,6/50S221227131333975
2,6/50D1269833525
5/50S13312974
5/50D93310774
6/50D1159
10/50S13945
10/50D131065
11/50D131065
Гофрированные кабели
1/4"109
3/8"108
1/2"108
Полужесткие и формуемые вручную кабели
0,047"58
0,085"17103204724
0,141"2144723742
0,250"32

Примечание. – означает отсутствие кабельных сборок.


Рис. 2. Кабельные сборки Radiall

Компания Radiall выпускает кабельные сборки (cable assemblies) двух типов [1, 2]:

  • Оба конца кабеля заделаны в соединители одного или разных типов (рис. 1а).
  • Один конец кабеля заделан в соединитель, а второй подготовлен к заделке (рис. 1б).

Для оптимального выбора кабельной сборки необходимы следующие данные:

  1. Группа и марка кабеля.
  2. Типы соединителей. Для углового соединителя нужно указать его ориентацию в пространстве.
  3. Необходимость применения и типы насадок и втулок на концах гибкого кабеля.
  4. Длина кабельной сборки. Компания Radiall обеспечивает длину сборок от 80 мм до 10 м и гарантирует точность размера ±2%.
  5. Для сборок второго типа следует указать размеры А, В, С свободного конца кабеля, а также определить необходимость лужения проводников кабеля.

Radiall выпускает более 500 наименований сборок с гибкими, формуемыми вручную и полужесткими кабелями и с кабельными соединителями около 20 серий (рис. 2, табл. 3).

Кроме того, компания изготавливает кабельные сборки по техническим требованиям заказчика.

Тестирование кабелей и кабельных сборок

Важнейшей стадией производства кабелей и кабельных сборок является их тестирование. Для этой цели компания Radiall в 1989 году создала во французском городе Voiron независимую испытательную лабораторию, сосредоточив в ней современную измерительную и испытательную аппаратуру. Лаборатория проводит все механические и электрические испытания, а также испытания на воздействие внешних воздействующих факторов в соответствии со стандартом ISO/ICE 17025.

Изготовленные кабельные сборки перед отправкой потребителю проходят тестирование на соответствие требованиям существующих стандартов и спецификации заказчика. При этом КСВН и потери измеряются на 100% сборок. Заказавшие готовые кабельные сборки в компании Radiall экономят средства на приобретение производственного и измерительного оборудование и на обучение персонала. Они получают сборки, отвечающие требованиям международных стандартов, от мирового лидера в производстве пассивных коаксиальных компонентов.

Заключение

Компания Radiall имеет производственные отделения в 12 странах мира на 3 континентах. Изделия этой компании широко применяются во многих областях техники, особенно при создании аппаратуры специального назначения. Компания уже имеет опыт работы на российском рынке пассивных радиокомпонентов.

Литература

  1. RF&Microwave Cable Assemblies. Каталог компании Radiall D1A297CE. Июль 2008 г.
  2. www.radiall.com
  3. Гальперович Д. Я., Павлов А. А., Хренков Н. Н. Радиочастотные кабели. М.: Энергоатомиздат, 1990.
  4. Джуринский К. Б. Немагнитные радиочастотные соединители // Компоненты и технологии. 2010. № 1.
  5. Джуринский К. Б. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. М.: Техносфера, 2006.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке