資料介紹
??I. 引言
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??在當(dāng)今時(shí)代,微波電纜組件的應(yīng)用環(huán)境越來越富于挑戰(zhàn)性,比如暴露在極端的溫度變化下;接觸化學(xué)物品;經(jīng)常受到磨擦和彎曲。還有一些其它的挑戰(zhàn),比如要求電纜組件不但小巧輕便,還要經(jīng)濟(jì)耐用。為了確保信號的完整性和產(chǎn)品的可靠性,我們必須對影響電纜全面性能的電氣、機(jī)械、環(huán)境和特定應(yīng)用等限制條件等進(jìn)行評估。這些變量對電纜絕緣體和電纜護(hù)套以及電纜構(gòu)造均有直接的影響。同時(shí),試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析是鑒定這些電纜在特定環(huán)境下是否仍然可靠的關(guān)鍵。
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??II. 評估限制因素
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??環(huán)境因素對微波/射頻電纜組件有很大的影響。電氣性能可能是首要和最主要的考慮因素,還有很多其他因素也是影響信號完整性的潛在因素,例如:內(nèi)部和外部的電磁干擾()、電壓駐波比(VSWR)和插損。如果沒有其他環(huán)境因素影響的話,電氣性能一般是非常可靠的; 但是在受機(jī)械性能、環(huán)境因素或者特定應(yīng)用壓力的影響下,維持可靠的電氣性能則具有很大的挑戰(zhàn)性。
??對電纜施加的不同動(dòng)作均會(huì)產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。彎曲能使電纜里面產(chǎn)生動(dòng)能,如果沒有妥善處理,會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p壞。當(dāng)電纜屬于人工操作設(shè)備的一部分時(shí),最容易對電纜造成機(jī)械應(yīng)力。操作人員踩住或翻轉(zhuǎn)電纜時(shí)均有可能扭折、壓折或壓壞電纜。因此,電纜的抗擠壓和抗拉伸強(qiáng)度對于克服機(jī)械應(yīng)力至關(guān)重要。同時(shí),的電纜跟鋒利的表面接觸時(shí)會(huì)被割傷或磨損。受重力和振動(dòng)等復(fù)雜因素的影響,機(jī)械應(yīng)力對裝備的穩(wěn)定性存在極大的危害并造成電纜過早損壞。
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??環(huán)境壓力來自電纜的物理使用環(huán)境。極端的溫度和壓力對電纜的材料會(huì)產(chǎn)生一定影響。低溫會(huì)讓電纜變硬,而高溫則使電纜變得非常軟。真空環(huán)境使電纜產(chǎn)生溢油和添加劑的泄漏會(huì)對無塵生產(chǎn)工藝造成污染,同時(shí)液體靜壓力會(huì)導(dǎo)致氣體或液體滲透電纜護(hù)套。不同等級和形式的輻射也會(huì)對絕緣和護(hù)套材料造成不同程度的損害。電纜移動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦力會(huì)破壞電纜護(hù)套。而泥土等污垢、化學(xué)物品或金屬碎片則會(huì)對金屬護(hù)套造成損害, 環(huán)境壓力對絕緣和護(hù)套材料存在嚴(yán)重危害,因此在設(shè)計(jì)這些電纜組件時(shí),首先應(yīng)對這些因素進(jìn)行充分的考慮。
??特定應(yīng)用的壓力來自電纜應(yīng)用的特殊環(huán)境所受到的限制。在航空航天應(yīng)用中,為了減輕起飛時(shí)承載的重量,對電纜的要求是盡可能的小而輕。如果電纜由技術(shù)人員和其他人員操作使用,就需要對易燃性、電壓和鹵素使用等安全因素多加考慮。
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??造成電纜組件設(shè)計(jì)比較復(fù)雜的原因之一是電氣性能、機(jī)械性能和環(huán)境性能等因素相互交織在一起。每個(gè)因素都會(huì)直接影響其他因素;因此必須在特定應(yīng)用的環(huán)境下對組件設(shè)計(jì)方面進(jìn)行全面測試。
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??III. 選擇正確的材料
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??如要確保高質(zhì)量的穩(wěn)定信號,須對電纜的絕緣和護(hù)套材料特性進(jìn)行評估,因?yàn)檫@些屬性對于電纜能否適應(yīng)嚴(yán)格要求起著決定性的作用。信號電纜所采用的電介質(zhì)材料不但影響到信號的完整性,而且也影響到電纜的耐用性。外護(hù)套所采用的材料影響到電纜的耐壓性和耐磨性。護(hù)套材料應(yīng)能抵抗所有外在的影響因素(比如:溫度、摩擦、液體和氣體),才能保護(hù)電纜里面的導(dǎo)體。有很多材料都可用于制作電纜的絕緣體和護(hù)套,其中很多材料均有各自的特定用途。因?yàn)槊糠N材料有著各自的屬性,其中有些材料更適用于設(shè)計(jì)微波電纜,以滿足特定環(huán)境要求。
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??A. 硅膠
??硅膠(表I)主要用于電纜護(hù)套,在低溫環(huán)境下仍能保持高柔韌性。但是,它易斷,而且其粘性表面會(huì)產(chǎn)生比較高的摩擦力,所以不適合潔凈室環(huán)境。硅膠的抗拉伸強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度比較低,因此使用此種材料制作的護(hù)套比其他材質(zhì)更厚??梢酝ㄟ^某些表面處理的方法降低摩擦系數(shù),但是隨著時(shí)間的推移,這些處理會(huì)被漸漸磨損掉。硅膠具有極好的耐輻射性,但是可用于制作電纜護(hù)套的硅膠等級已眾所周知,因?yàn)樵谡婵諔?yīng)用中,比如熱真空艙的應(yīng)用中,會(huì)產(chǎn)生硅油泄漏。如果還需要考慮重量因素,那么硅膠就不是最佳選擇。如果重點(diǎn)在于其柔韌性而不在于重量,則硅膠是一個(gè)理想選擇。但是,處理硅膠電纜內(nèi)的導(dǎo)體需要更多人工,從而導(dǎo)致更高的終端接頭裝配成本。
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??B. 聚氨酯
??聚氨酯(表II)是一種很好的護(hù)套材料,但是由于耐電壓性能比其他材料低,而不用作絕緣。有無鹵素等級可供選擇。機(jī)械性上,聚氨酯柔性好,它非??箵舸?、抗磨損。對阻燃性的處理不會(huì)降低它的柔性,但是,柔性更好的等級往往有粘性或發(fā)粘,從而導(dǎo)致更高的摩擦系數(shù)。環(huán)境方面,聚氨酯抗溶劑、紫外線、輻射和霉菌。聚氨酯的溫度范圍不寬,在-40℃左右變得易碎,其溫度上限為100℃左右。而且聚氨酯不抗化學(xué)清洗劑。
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??C. 聚乙烯
??聚乙烯(表III)最適用于導(dǎo)體絕緣,由于聚乙烯護(hù)套比較硬,對電纜的柔韌性有影響。聚乙烯和泡沫材料一起使用時(shí),具有很好的介電屬性。從機(jī)械力學(xué)角度來說,高分子重量的聚乙烯具有耐磨損和低摩擦的特點(diǎn),但相對于其他材料來說,它還是顯得比較硬。與聚氨酯一樣,聚乙烯的應(yīng)用溫度范圍也很小,很難將防化材料和聚乙烯材質(zhì)的電纜護(hù)套相結(jié)合。聚乙烯的機(jī)械屬性在阻燃處理后會(huì)降低。
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??D. 含氟聚合物
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