تُصنع كابلات الاتصالات عالية التردد ومنخفضة الفقد بشكل عام من البولي إيثيلين الرغوي أو البولي بروبيلين الرغوي كمادة عازلة، وسلكين عازلين أساسيين وسلك أرضي (يوجد في السوق الحالي أيضًا مصنعون يستخدمون سلكين أرضيين مزدوجين) في آلة اللف، مع لف رقائق الألومنيوم وشريط البوليستر المطاطي حول السلك العازل الأساسي والسلك الأرضي، وتصميم عملية العزل والتحكم في العملية، وهيكل خط النقل عالي السرعة، ومتطلبات الأداء الكهربائي ونظرية النقل.
متطلبات الموصل
بالنسبة لخطوط نقل الطاقة عالية التردد (SAS)، يُعدّ التجانس الهيكلي لكل جزء عاملاً أساسياً في تحديد تردد نقل الكابل. لذا، يجب أن يكون سطح موصل خط نقل الطاقة عالي التردد مستديراً وناعماً، وأن يكون ترتيب الشبكة الداخلية منتظماً ومستقراً لضمان تجانس الخصائص الكهربائية على امتداد طوله. كما يجب أن يتمتع الموصل بمقاومة تيار مستمر منخفضة نسبياً. في الوقت نفسه، يجب تجنب الانحناء الدوري أو غير الدوري للموصل الداخلي، وما يترتب عليه من تشوه وتلف، نتيجةً للأسلاك أو المعدات أو الأجهزة الأخرى. في خطوط نقل الطاقة عالية التردد، تُعدّ مقاومة الموصل العامل الرئيسي المسبب لتوهين الكابل (المعلمات الأساسية للترددات العالية - الجزء 1: معلمات التوهين). هناك طريقتان لتقليل مقاومة الموصل: زيادة قطر الموصل، واختيار مواد موصل ذات مقاومة منخفضة. بعد زيادة قطر الموصل، ولتلبية متطلبات المعاوقة المميزة، يزداد قطر العازل الخارجي وقطر المنتج النهائي تبعًا لذلك، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف وصعوبة التصنيع. نظريًا، باستخدام موصل فضي، سيقل قطر المنتج النهائي ويتحسن الأداء بشكل ملحوظ، ولكن نظرًا لأن سعر الفضة أعلى بكثير من سعر النحاس، فإن تكلفة الإنتاج بكميات كبيرة باهظة للغاية. لذا، ولمراعاة السعر وانخفاض المقاومة، نعتمد على تأثير السطح في تصميم موصل الكابل. حاليًا، يُلبي استخدام موصلات النحاس المطلي بالقصدير في كابل SAS 6G متطلبات الأداء الكهربائي، بينما بدأ استخدام موصلات مطلية بالفضة في كابلي SAS 12G و24G.
عند وجود تيار متردد أو مجال كهرومغناطيسي متردد في الموصل، يكون توزيع التيار داخله غير منتظم. ومع ازدياد المسافة من سطح الموصل تدريجيًا، تتناقص كثافة التيار فيه بشكل أُسّي، أي يتركز التيار على سطحه. من المستوى العرضي العمودي على اتجاه التيار، تكون شدة التيار في الجزء المركزي من الموصل شبه معدومة، أي يكاد ينعدم مرور التيار، ولا يمر تيار فرعي إلا في الجزء المحيط بحافة الموصل. بعبارة أخرى، يتركز التيار في الطبقة السطحية للموصل، ولذا يُطلق على هذه الظاهرة اسم "تأثير الجلد". ويعود سبب هذا التأثير إلى أن المجال الكهرومغناطيسي المتغير يُولّد مجالًا كهربائيًا دواميًا داخل الموصل، يُعادله التيار الأصلي. يؤدي تأثير الجلد إلى زيادة مقاومة الموصل مع زيادة تردد التيار المتردد، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة نقل التيار في السلك، واستهلاك الموارد المعدنية، ولكن في تصميم كابلات الاتصالات عالية التردد، يمكن استخدام هذا المبدأ لتقليل استهلاك المعادن عن طريق استخدام طلاء الفضة على السطح بشرط تلبية متطلبات الأداء نفسها، وبالتالي تقليل التكاليف.
متطلبات العزل
كما هو الحال مع متطلبات الموصل، يجب أن تكون مادة العزل متجانسة، وللحصول على قيمة منخفضة لثابت العزل الكهربائي (s) وقيمة ظل زاوية فقد العزل، تستخدم كابلات SAS عادةً عزلًا رغويًا. عندما تتجاوز درجة الرغوة 45%، يصعب تحقيق الرغوة الكيميائية، وتكون درجة الرغوة غير مستقرة، لذا يجب استخدام عزل رغوي فيزيائي للكابلات التي يزيد سمكها عن 12 جيجا. كما هو موضح في الشكل أدناه، عندما تتجاوز درجة الرغوة 45%، عند فحص مقطع الرغوة الفيزيائية والرغوة الكيميائية تحت المجهر، نجد أن مسام الرغوة الفيزيائية أكثر عددًا وأصغر حجمًا، بينما مسام الرغوة الكيميائية أقل عددًا وأكبر حجمًا.
الرغوة الفيزيائية المواد الكيميائيةرغوة
تاريخ النشر: 20 أبريل 2024
