Hochfrequenz- und verlustarme Kommunikationskabel bestehen im Allgemeinen aus geschäumtem Polyethylen oder geschäumtem Polypropylen als Isoliermaterial, zwei isolierenden Kerndrähten und einem Erdungsdraht (auf dem aktuellen Markt gibt es auch Hersteller, die zwei doppelte Erdungen verwenden). In der Wickelmaschine werden Aluminiumfolie und Gummipolyesterband um den isolierenden Kerndraht und den Erdungsdraht gewickelt, es werden der Entwurf und die Prozesssteuerung des Isolierungsprozesses, die Struktur der Hochgeschwindigkeitsübertragungsleitung, die Anforderungen an die elektrische Leistung und die Übertragungstheorie berücksichtigt.
Leiteranforderung
Bei SAS, ebenfalls einer Hochfrequenzübertragungsleitung, ist die strukturelle Einheitlichkeit jedes Teils ein entscheidender Faktor für die Übertragungsfrequenz des Kabels. Daher sollte die Oberfläche eines Leiters einer Hochfrequenzübertragungsleitung rund und glatt sein und die innere Gitterstruktur gleichmäßig und stabil sein, um die Gleichmäßigkeit der elektrischen Eigenschaften in Längsrichtung zu gewährleisten. Der Leiter sollte außerdem einen relativ niedrigen Gleichstromwiderstand aufweisen. Gleichzeitig sollten periodische oder nicht periodische Biegungen, Verformungen und Beschädigungen des inneren Leiters durch Kabel, Geräte oder andere Vorrichtungen vermieden werden. In Hochfrequenzübertragungsleitungen ist der Leiterwiderstand der Hauptfaktor für die Kabeldämpfung (Grundlegender Hochfrequenzparameter, Teil 01 – Dämpfungsparameter). Es gibt zwei Möglichkeiten, den Leiterwiderstand zu verringern: Vergrößerung des Leiterdurchmessers und Auswahl eines Leitermaterials mit niedrigem Widerstand. Mit zunehmendem Leiterdurchmesser werden, um die Anforderungen an den Wellenwiderstand zu erfüllen, der Außendurchmesser der Isolierung und der Außendurchmesser des fertigen Produkts entsprechend vergrößert, was zu höheren Kosten und einer umständlichen Verarbeitung führt. Theoretisch lässt sich durch die Verwendung von Silberleitern der Außendurchmesser des Endprodukts verringern und die Leistung deutlich verbessern. Da Silber jedoch deutlich teurer ist als Kupfer, sind die Kosten für eine Massenproduktion zu hoch. Um Preis und niedrigem Widerstand Rechnung zu tragen, nutzen wir den Skin-Effekt bei der Gestaltung der Kabelleiter. Derzeit können verzinnte Kupferleiter für SAS 6G die elektrische Leistung erbringen, während bei SAS 12G und 24G mittlerweile versilberte Leiter zum Einsatz kommen.
Bei Wechselstrom oder elektromagnetischem Wechselfeld im Leiter ist die Stromverteilung im Inneren ungleichmäßig. Mit zunehmendem Abstand von der Leiteroberfläche nimmt die Stromdichte im Leiter exponentiell ab, d. h. der Strom im Leiter konzentriert sich auf die Oberfläche des Leiters. Von der Querebene senkrecht zur Stromrichtung aus gesehen ist die Stromstärke im mittleren Teil des Leiters praktisch Null, d. h. es fließt fast kein Strom, und nur im Randbereich des Leiters treten Unterströme auf. Vereinfacht ausgedrückt konzentriert sich der Strom im „Skin“-Bereich des Leiters, daher der Name Skin-Effekt. Der Grund für diesen Effekt ist, dass das sich ändernde elektromagnetische Feld im Inneren des Leiters ein elektrisches Wirbelfeld erzeugt, das durch den ursprünglichen Strom ausgeglichen wird. Der Skin-Effekt führt dazu, dass der Widerstand des Leiters mit zunehmender Frequenz des Wechselstroms zunimmt, was zu einer Verringerung der Effizienz der Stromübertragung über Kabel und einem Verbrauch an Metallressourcen führt. Bei der Konstruktion von Hochfrequenz-Kommunikationskabeln kann dieses Prinzip jedoch genutzt werden, um den Metallverbrauch durch die Verwendung einer Silberbeschichtung auf der Oberfläche zu senken, wobei die gleichen Leistungsanforderungen erfüllt werden müssen, wodurch die Kosten gesenkt werden.
Dämmstoffbedarf
Analog zu den Leiteranforderungen sollte auch das Isoliermedium gleichmäßig sein. Um eine niedrige Dielektrizitätskonstante s und einen niedrigen Tangens des dielektrischen Verlustwinkels zu erreichen, wird bei SAS-Kabeln üblicherweise Schaumisolierung verwendet. Bei einem Schaumgrad über 45 % ist chemisches Schäumen schwierig und der Schaumgrad instabil, daher muss bei Kabeln über 12 G eine physikalische Schaumisolierung verwendet werden. Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, sind bei einem Schaumgrad über 45 % im mikroskopisch betrachteten Bereich des physikalischen und chemischen Schäumens die Poren des physikalischen Schäumens größer und kleiner, während die Poren des chemischen Schäumens kleiner und größer werden:
physikalisches Schäumen ChemischSchaumbildung
Veröffentlichungszeit: 20. April 2024
