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射频电缆材质对性能影响评估
2021-08-10
射频同轴电缆组件1.jpg

 如要确保高质量的稳定信号,须对电缆的绝缘和护套材料特性进行评估,因为这些属性对于电缆能否适应严格要求起着决定性的作用。

信号电缆所采用的电介质材料不但影响到信号的完整性,而且也影响到电缆的耐用性。外护套所采用的材料影响到电缆的耐压性和耐磨性。护套材料应能抵抗所有外在的影响因素(比如:温度、摩擦、液体和气体),才能保护电缆里面的导体。有很多材料都可用于制作电缆的绝缘体和护套,其中很多材料均有各自的特定用途。因为每种材料有着各自的属性,其中有些材料更适用于设计微波电缆,以满足特定环境要求。

  A. 硅胶

  硅胶(表I)主要用于电缆护套,在低温环境下仍能保持高柔韧性。但是,它易断,而且其粘性表面会产生比较高的摩擦力,所以不适合洁净室环境。硅胶的抗拉伸强度和抗撕裂强度比较低,因此使用此种材料制作的护套比其他材质更厚。可以通过某些表面处理的方法降低摩擦系数,但是随着时间的推移,这些处理会被渐渐磨损掉。硅胶具有极好的耐辐射性,但是可用于制作电缆护套的硅胶等级已众所周知,因为在真空应用中,比如热真空舱的应用中,会产生硅油泄漏。如果还需要考虑重量因素,那么硅胶就不是*佳选择。如果重点在于其柔韧性而不在于重量,则硅胶是一个理想选择。但是,处理硅胶电缆内的导体需要更多人工,从而导致更高的终端接头装配成本。


  B. 聚氨酯

  聚氨酯(表II)是一种很好的护套材料,但是由于耐电压性能比其他材料低,而不用作绝缘。有无卤素等级可供选择。机械性上,聚氨酯柔性好,它非常抗击穿、抗磨损。对阻燃性的处理不会降低它的柔性,但是,柔性更好的等级往往有粘性或发粘,从而导致更高的摩擦系数。环境方面,聚氨酯抗溶剂、紫外线、辐射和霉菌。聚氨酯的温度范围不宽,在-40℃左右变得易碎,其温度上限为100℃左右。而且聚氨酯不抗化学清洗剂。

  C. 聚乙烯

  聚乙烯(表III)*适用于导体绝缘,由于聚乙烯护套比较硬,对电缆的柔韧性有影响。聚乙烯和泡沫材料一起使用时,具有很好的介电属性。从机械力学角度来说,高分子重量的聚乙烯具有耐磨损和低摩擦的特点,但相对于其他材料来说,它还是显得比较硬。与聚氨酯一样,聚乙烯的应用温度范围也很小,很难将防化材料和聚乙烯材质的电缆护套相结合。聚乙烯的机械属性在阻燃处理后会降低。


D. 含氟聚合物

  氟化乙丙烯 (FEP)、过氟烷氧基 (PFA) 和聚四氟乙烯 (PTFE) 等含氟聚合物均是很好的护套材料(表 IV),尤其适用于失效成本很高的应用环境。在所有绝缘材料中,含氟聚合物材料的耐压性*高。含氟聚合物可以承受极端的温度,但是每种材料有自己的应用温度范围:氟化乙丙烯(FEP) 可以耐受从 -250°C 到150°C的温差变化,而过氟烷氧基 (PFA) 则可以耐受从 -250°C 到 200°C的温差变化。聚四氟乙烯(PTFE) 在从低温到260°C的情况下也不会丧失其柔韧性 。含氟聚合物耐化学物品、酸和腐蚀性物品,同时它们均为不可燃物品。聚四氟乙烯和其聚合物还具有低脱气的优点,这对超高真空 (UHV) 环境尤为重要。多数含氟聚合物都是柔韧的,但是和耐温性能一样,其柔韧度会依据不同材料变化而有所差异。过氟烷氧基*硬,其次是氟化乙丙烯和聚四氟乙烯。同时,采用聚四氟乙烯制成的护套的柔韧度*好。在电介质、护套、导体和遮蔽线中添加任何成分将会导致真空脱气。当这些材料脱气时,微粒物质会凝固在制冷器表面,这也是在应用领域中*常见的。在人造卫星上,从电缆中释放的硅油或其他润滑剂可使光学器件变得模糊不清。聚四氟乙烯具有化学惰性,不含有添加剂、油、润滑油或增塑剂,因此在真空环境下是*佳材料。

 对于严格环境下应用的电缆,其失效造成的后果将会很严重。因此,确保电缆在使用寿命内的电气和机械性能完整性至关重要。要做好这点,首先要理解危害电缆性能的因素;针对这些因素选择正确的材料;并且通过电气、机械和环境方面的测试来验证电缆的可靠性。


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