Un'introduzione completa ai cavi coassiali (cavi coassiali RF) per applicazioni aerospaziali
Il cavo coassiale aerospaziale è un cavo di trasmissione in radiofrequenza progettato specificamente per condizioni di lavoro estreme di velivoli aerei, missilistici, satellitari e dello spazio profondo. La sua funzione principale è quella di trasmettere stabilmente segnali a radiofrequenza/microonde in ambienti con ampia temperatura, vuoto, vibrazioni, irradiazione e forti interferenze elettromagnetiche. A differenza dei cavi coassiali civili, utilizza speciali conduttori fluoroplastici, placcati in argento e strutture ad alta schermatura, seguendo rigorosamente gli standard specifici aerospaziali. Si concentra su cinque caratteristiche prestazionali fondamentali: bassa perdita, stabilità di fase, leggerezza, resistenza agli ambienti estremi e alta schermatura
Classificazione dei cavi coassiali
(1)Struttura coassiale di base (design a strati di grado aerospaziale)
Cinque strati dall'interno verso l'esterno, ogni strato ha requisiti speciali per i materiali aerospaziali militari ed è severamente vietato l'uso di rame comune, PE, PVC e altri materiali civili:
Conduttore interno
Materiale: rame placcato argento privo di ossigeno ad elevata purezza (rivestimento maggiore o uguale a 1 μ m, aerospaziale di fascia alta- maggiore o uguale a 2 μ m); I prodotti satellitari in orbita sono realizzati in acciaio rivestito di rame placcato argento-/lega di ossigeno antiatomico per resistere all'erosione dell'ossigeno atomico spaziale.
Struttura: filo singolo solido (semi-rigido)/ultra-multifilo ritorto con precisione (flessibile, resistente a milioni di vibrazioni di flessione); L'alta frequenza e la bassa perdita richiedono una superficie super liscia del conduttore per ridurre le perdite per effetto pelle.
Strato isolante dielettrico (strato prestazionale principale)
L'PE civile è completamente vietata e l'aerospaziale è divisa in tre livelli:
Generale nell'aria: PTFE/FEP solido, resistenza alla temperatura -55~200 gradi;
Leggero/basse perdite: politetrafluoroetilene espanso (ePTFE) con costante dielettrica estremamente bassa, peso ridotto del 30% e fluttuazioni di fase minime in un ampio intervallo di temperature;
Grado di vuoto satellitare: PTFE espanso di elevata-purezza, nessuna volatilizzazione di piccole molecole, evita l'inquinamento da precipitazione sotto vuoto di dispositivi ottici e RF, resistente all'irradiazione spaziale ad alta-energia Jekano (J...).
Strato schermante (nucleo anti-interferenze EMI)
La schermatura intrecciata a strato singolo viene utilizzata solo per le normali applicazioni aeree, mentre i radar/satelliti di fascia alta-utilizzano una schermatura composita:
Tessitura in rame placcato argento a doppio strato: tasso di copertura del 95% ~ 98%, efficacia di schermatura maggiore o uguale a 90 dB;
Nastro in alluminio+schermatura composita intrecciata a doppio-strato: efficienza di schermatura di oltre 120 dB, dedicata per radar ad allineamento di fase e contromisure elettroniche;
Semirigido: conduttore esterno in tubo di rame placcato argento senza saldatura con stabilità di fase ottimale e dispersione estremamente bassa.
Guaina esterna
Fluoroplastiche tradizionali FEP e PFA; La guaina speciale priva di alogeni- a basso contenuto di fumi viene utilizzata per gli aerei dell'aviazione civile, resistente alla corrosione provocata dall'olio idraulico aeronautico (Skydrol), dal fluido antigelo e dal carburante; I satelliti del vuoto non hanno una guaina esterna né un design di riduzione del peso in FEP ultrasottile.
(2)Tre tipi di prodotti principali (classificati in base alla rigidità)
1. Coassiale aeronautico flessibile (più comunemente usato a bordo, serie RG/serie europea EN4604)
Adatto per cablaggio cabina, piegature frequenti, penetrazione in spazi ristretti e fatica anti-vibrazione.
Classico modello RG militare (standard militare statunitense MIL-DTL-17)
RG179:75 Ω, diametro esterno 2,54 mm, micro leggero, GPS, cablaggio interno del ricevitore di navigazione, -55~200 gradi, attenuazione 1 GHz Inferiore o uguale a 0,52 dB/m, spostamento pagina gialla 88 ..;
RG316: 50 Ω, isolamento in PTFE, resistenza alla temperatura maggiore rispetto a RG174, avionica universale e cavo corto per antenna satellitare;
RG400: cavo aereo standard a doppia schermatura da 50 Ω, alimentatore per comunicazioni radar e satellitari, lunga distanza a bassa perdita, configurazione standard per velivoli su aerei militari;
RG142: diametro grosso e bassa perdita, utilizzato per trasmettitori RF ad alta-potenza in volo.
Serie EN4604 della norma aeronautica europea (Airbus, Boeing, aerei domestici di grandi dimensioni)
Serie leggere WD, WM, KX, principalmente 50 Ω, frequenza operativa massima di 6 GHz, intervallo di temperatura di -65~200 gradi, design leggero, riduzione del peso del 20%~60% rispetto al tradizionale RG, in linea con l'analisi e i test sui requisiti di fumo a basso contenuto di fumo ritardante di fiamma aeronautico FAR25.
2. Coassiale semirigido/semiflessibile (radar, array a fasi, carico utile satellitare)
Il conduttore esterno è un tubo di rame placcato argento senza saldatura, che può essere piegato e fissato manualmente dopo la sagomatura. La deriva della temperatura di fase è estremamente ridotta e la perdita di schermatura è estremamente bassa, rendendolo un-must per i sistemi a microonde ad alta-precisione
Specifiche: diametro esterno 0,86 mm, 1,19 mm, 2,2 mm, 3,0 mm;
Copertura banda di frequenza DC~40GHz (radar banda X/Ka);
Applicazione: radar Phased Array attivo nell'aria, carico utile RF satellitare, cercatore di missili, apparecchiature di test ad alta-precisione;
Vantaggi: cambio di fase nell'intero intervallo di temperature<0.3 °, resistance to external electromagnetic interference, no weaving gap signal leakage micro coax.
3. Micro coassiale ultraleggero (riduzione del peso per veicoli aerei senza pilota, aerei commerciali, satelliti per lo spazio profondo)
I prodotti Gore e Kesley di fascia alta-, schiuma ePTFE media, struttura a pareti sottili-, riducono il peso del 60% rispetto a RG400 con la stessa energia; La sostituzione di un singolo aereo passeggeri di grandi dimensioni può ridurre il peso di oltre 20 kg, ridurre direttamente il consumo di carburante, supportare la trasmissione RF fino a 12 GHz ed è ampiamente utilizzato per l'intrattenimento a bordo e gli alimentatori di antenne per comunicazioni satellitari.
(3)Due impedenze standard con chiara divisione del lavoro
50 Ω (utilizzato nel 90% degli scenari aerospaziali): abbinato a amplificatore di potenza RF, radar, comunicazione satellitare, contromisure elettroniche, radio VHF/UHF in volo, capacità di potenza bilanciata e bassa perdita, RG400,EN4604, semirigido tutti 50 Ω.
75 Ω: navigazione, ricezione satellitare GPS, trasmissione video di bordo, sistema di intrattenimento di bordo dell'aviazione civile, modello rappresentativo RG179, coassiale in schiuma leggera da 75 Ω.
(4) Rigorosi indicatori di prestazione ambientale di livello aerospaziale (distinguendoli dai nuclei civili)
1. Tolleranza alla temperatura
Convenzionale a bordo: -55 gradi ~+200 gradi;
Spazio profondo/navicella spaziale polare: estesa fino a -65 gradi, temperatura di picco a breve termine di 260 gradi; Fluttuazioni di impedenza e attenuazione inferiori o uguali al 3% dopo centinaia di cicli ad alta e bassa temperatura.
2. Affidabilità meccanica
Vibrazione: vibrazione casuale da 10~2000 Hz, che simula l'impatto del motore e del lancio di un razzo, con milioni di curve e senza fili rotti;
Resistente alla pressione e all'usura-resistente: resistente alla compressione del corpo, all'attrito del cablaggio della cabina e alla corrosione dei prodotti chimici aeronautici sulla guaina protettiva;
Ritardante di fiamma: l'aviazione civile è conforme alla normativa FAR Parte 25 Appendice F, a bassa emissione di fumi, privo di alogeni-, a bassa tossicità e non rilascia gas altamente tossici quando viene acceso.
3. Prestazioni esclusive nello spazio (satelliti, veicoli spaziali con equipaggio)
Scarico basso vuoto: perdita totale di massa del materiale TML<1%, condensable volatile matter CVCM<0.1%, does not contaminate the lens and sensor;
Resistenza alle radiazioni: in grado di resistere alle radiazioni di protoni ed elettroni nello spazio, con isolamento che non si polverizza e perdite che non aumentano;
Anti ossigeno atomico: conduttore in lega placcata argento per satelliti in orbita bassa per prevenire la corrosione e il guasto del conduttore esterno.
4. Indicatori del nucleo elettrico RF
Tolleranza di impedenza rigorosa: 50 Ω± 2 Ω, solo ± 5 Ω per uso civile;
Attenuazione ultra bassa: il mezzo in PTFE espanso riduce significativamente le perdite ad alta-frequenza;
Elevata efficacia di schermatura: ordinaria aerea maggiore o uguale a 90 dB, schermatura composita radar/satellitare maggiore o uguale a 120 dB;
Stabilità di fase: le variazioni di temperatura e lo spostamento minimo di fase dopo la flessione soddisfano il controllo preciso dei raggi radar a schiera di fase.
(5) Standard di esecuzione tradizionali
Standard militare statunitense (aereo militare, satellite): specifica coassiale serie RG MIL-DTL-17 (ex MIL-C-17); GJB1215A Standard per componenti cavo RF militare domestico;
Standard europei dell'aviazione civile (Airbus, aeromobili domestici di grandi dimensioni): serie ASD EN4604, coassiale leggero ad alta temperatura- WD/WM/KX;
Standard spaziale NASA: SP-8007 Vuoto a basso gas, specifica di protezione dall'ossigeno atomico;
Standard aerospaziali nazionali: standard per cavi aerospaziali HB, specifiche per cavi aerospaziali QJ, che supportano modelli di volo spaziale con equipaggio, satellite e veicolo di lancio.
(6)Scenari applicativi tipici
1. Aerei civili/aviazione generale: navigazione GPS, comunicazione satellitare SATCOM, radio di comunicazione VHF, intrattenimento di bordo IFE, radar meteorologico, sistema di avviso di collisione, coassiale leggero prioritario EN4604 a basso contenuto di fumi, alogeni-privo di alogeni.
2. Aerei militari, missili, droni: radar ad allineamento di fase attivo aviotrasportato, contromisure elettroniche ECM, collegamento dati, componenti Seeker RF; Viene utilizzato un gran numero di cavi micro coassiali RG400, semi-rigidi e ultraleggeri per bilanciare la riduzione del peso e l'anti-interferenza.
3. Satelliti, veicoli spaziali con equipaggio, sonde per lo spazio profondo: carichi utili per le comunicazioni di bordo, radar di bordo, ricevitori RF di rilevamento remoto; Vuoto a scarico basso, coassiale in PTFE espanso resistente alle radiazioni, semirigido per caricamento a microonde ad alta-precisione.
4. Veicolo di lancio: dotato di telemetria, comunicazione RF e sistemi di guida, in grado di resistere a forti impatti di lancio e alle radiazioni ad alta temperatura della fiamma della coda.
(7)Tendenze di sviluppo del settore
Massima leggerezza: l'ePTFE espanso e la struttura composita-a pareti sottili riducono continuamente il peso, riducendo il carico dell'aereo e il consumo di carburante;
Alta frequenza: sviluppo di cavi coassiali speciali in banda Ka/Ku a bassa perdita per radar a onde millimetriche da 6-40 GHz e satelliti ad alto rendimento;
Integrato: cablaggio composito differenziale coassiale+alta-velocità, che semplifica la disposizione dei cablaggi all'interno dell'abitacolo;
Aggiornato per resistere ad ambienti estremi: intervallo di temperature ultra ampio di espansione -85-260 gradi, ossigeno atomico più forte, tolleranza alle radiazioni, adatto per l'esplorazione dello spazio profondo;
Protezione ambientale a basso contenuto di fumo e senza alogeni-: l'aviazione civile impone la promozione di guaine protettive prive di fluoro e a bassa tossicità per migliorare la sopravvivenza agli incendi.
