Giới thiệu đầy đủ về dây đồng trục (cáp đồng trục RF) cho các ứng dụng hàng không vũ trụ
Cáp đồng trục hàng không vũ trụ là cáp truyền tần số vô tuyến được thiết kế đặc biệt cho các điều kiện làm việc khắc nghiệt của máy bay trên không, tên lửa, vệ tinh và không gian sâu. Chức năng cốt lõi của nó là truyền ổn định tín hiệu tần số vô tuyến/vi sóng trong môi trường có nhiệt độ rộng, chân không, rung, chiếu xạ và nhiễu điện từ mạnh. Không giống như cáp đồng trục dân sự, nó sử dụng dây dẫn mạ bạc, nhựa dẻo đặc biệt và cấu trúc có độ che chắn cao, tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn cụ thể về hàng không vũ trụ. Nó tập trung vào năm đặc tính hiệu suất cốt lõi: tổn thất thấp, độ ổn định pha, trọng lượng nhẹ, khả năng chống chịu môi trường khắc nghiệt và khả năng che chắn cao
Phân loại cáp đồng trục
(1) Cấu trúc đồng trục cơ bản (thiết kế phân lớp hàng không vũ trụ)
Năm lớp từ trong ra ngoài, mỗi lớp có những yêu cầu đặc biệt đối với vật liệu hàng không vũ trụ quân sự và nghiêm cấm sử dụng đồng, PE, PVC và các vật liệu dân dụng khác:
Dây dẫn bên trong
Chất liệu: Mạ bạc bằng đồng không chứa oxy có độ tinh khiết cao (lớp phủ Lớn hơn hoặc bằng 1 μ m, hàng không vũ trụ cao cấp-Lớn hơn hoặc bằng 2 μ m); Các sản phẩm vệ tinh trên quỹ đạo được làm bằng thép mạ bạc-thép mạ bạc/hợp kim chống oxy nguyên tử để chống lại sự ăn mòn của oxy nguyên tử trong không gian.
Cấu trúc: Sợi đơn rắn (bán{0}}cứng)/siêu-siêu mịn, nhiều sợi xoắn chính xác (linh hoạt, chịu được hàng triệu rung động uốn); Tần số cao và tổn thất thấp đòi hỏi bề mặt dây dẫn siêu mịn để giảm tổn thất hiệu ứng bề mặt.
Lớp cách điện (lớp hiệu suất lõi)
PE dân sự bị cấm hoàn toàn và hàng không vũ trụ được chia thành ba cấp độ:
Không khí chung: PTFE/FEP rắn, chịu nhiệt độ -55 ~ 200 độ;
Nhẹ/Tổn thất thấp: Polytetrafluoroethylene (ePTFE) giãn nở với hằng số điện môi cực thấp, giảm trọng lượng 30% và dao động pha tối thiểu trong phạm vi nhiệt độ rộng;
Cấp chân không vệ tinh: PTFE tạo bọt có độ tinh khiết cao-, không làm bay hơi phân tử nhỏ, tránh ô nhiễm kết tủa chân không của các thiết bị quang học và RF, có khả năng chống lại bức xạ không gian năng lượng-cao Jekano (J...).
Lớp bảo vệ (lõi chống nhiễu EMI)
Tấm chắn bện một lớp chỉ được sử dụng cho các ứng dụng trên không thông thường, trong khi-rađa/vệ tinh cao cấp sử dụng tấm chắn tổng hợp:
Dệt đồng mạ bạc hai lớp: tỷ lệ che phủ 95% ~ 98%, hiệu quả che chắn Lớn hơn hoặc bằng 90dB;
Băng giấy bạc+tấm chắn hỗn hợp bện hai lớp-: hiệu suất che chắn 120dB+, dành riêng cho radar mảng pha và các biện pháp đối phó điện tử;
Bán cứng: Dây dẫn bên ngoài ống đồng mạ bạc liền mạch có độ ổn định pha tối ưu và độ rò rỉ cực thấp.
Vỏ ngoài
Nhựa dẻo FEP và PFA chính thống; Vỏ bọc đặc biệt không chứa halogen{0}}ít khói được sử dụng cho máy bay hàng không dân dụng, có khả năng chống ăn mòn từ dầu thủy lực hàng không (Skydrol), chất lỏng làm tan băng và nhiên liệu; Vệ tinh chân không không có vỏ bọc bên ngoài hoặc thiết kế giảm trọng lượng FEP siêu mỏng.
(2) Ba loại sản phẩm chủ đạo (phân loại theo độ cứng)
1. Đồng trục hàng không linh hoạt (được sử dụng phổ biến nhất trên máy bay, dòng RG/dòng EN4604 Châu Âu)
Thích hợp cho hệ thống dây điện trong cabin, uốn cong thường xuyên, xuyên không gian hẹp và chống rung mỏi.
Mẫu RG quân sự cổ điển (MIL-tiêu chuẩn quân sự Hoa Kỳ DTL-17)
RG179:75 Ω, đường kính ngoài 2,54mm, siêu nhẹ, GPS, Dây bên trong của bộ thu điều hướng, -55~200 độ, độ suy giảm 1GHz Nhỏ hơn hoặc bằng 0,52dB/m, trang vàng 88 shift ..;
RG316: 50 Ω, cách điện bằng PTFE, chịu nhiệt độ cao hơn RG174, hệ thống điện tử hàng không phổ thông và dây ngắn ăng ten vệ tinh;
RG400: Bộ tiếp sóng cáp trên không, radar và vệ tinh tiêu chuẩn được bảo vệ kép 50 Ω, đường dài tổn thất thấp, cấu hình tiêu chuẩn cho máy bay trên máy bay quân sự;
RG142: Đường kính thô và tổn thất thấp, được sử dụng cho các máy phát RF công suất cao trên không-.
Dòng tiêu chuẩn hàng không Châu Âu EN4604 (Airbus, Boeing, máy bay cỡ lớn nội địa)
Dòng nhẹ WD, WM, KX, chủ yếu là 50 Ω, tần số hoạt động tối đa 6GHz, dải nhiệt độ -65 ~ 200 độ, thiết kế gọn nhẹ, giảm trọng lượng 20% ~ 60% so với RG truyền thống, phù hợp với phân tích và thử nghiệm yêu cầu khói thấp chống cháy hàng không FAR25.
2. Đồng trục bán cứng/bán linh hoạt (rađa, mảng pha, tải trọng vệ tinh)
Dây dẫn bên ngoài là ống đồng mạ bạc liền mạch, có thể uốn cong và cố định bằng tay sau khi tạo hình. Độ lệch nhiệt độ pha cực kỳ nhỏ và độ rò rỉ của lớp chắn cực kỳ thấp, khiến nó-phải có đối với các hệ thống vi sóng có độ chính xác-cao
Thông số kỹ thuật: đường kính ngoài 0,86mm, 1,19mm, 2,2mm, 3,0mm;
Vùng phủ sóng tần số DC~40GHz (rađa băng tần X/Ka);
Ứng dụng: Radar mảng pha chủ động trên không, trọng tải RF vệ tinh, thiết bị tìm tên lửa, thiết bị thử nghiệm có độ chính xác cao-;
Ưu điểm: Thay đổi pha trong phạm vi nhiệt độ đầy đủ<0.3 °, resistance to external electromagnetic interference, no weaving gap signal leakage micro coax.
3. Micro coicular siêu nhẹ (giảm trọng lượng cho máy bay không người lái, máy bay thương mại, vệ tinh không gian sâu)
Sản phẩm cao cấp-của Gore và Kesley, ePTFE xốp trung bình, cấu trúc-thành mỏng, giảm 60% trọng lượng so với RG400 trong cùng mức năng lượng; Việc thay thế một máy bay chở khách lớn có thể giảm trọng lượng hơn 20kg, trực tiếp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu, hỗ trợ truyền RF lên tới 12GHz và được sử dụng rộng rãi cho các bộ cấp ăng-ten liên lạc vệ tinh và giải trí trên máy bay.
(3) Hai trở kháng tiêu chuẩn với sự phân công lao động rõ ràng
50 Ω (được sử dụng trong 90% các tình huống hàng không vũ trụ): phù hợp với bộ khuếch đại công suất RF, radar, liên lạc vệ tinh, biện pháp đối phó điện tử, đài VHF/UHF trên không, cân bằng công suất và tổn thất thấp, RG400,EN4604, Bán cứng tất cả 50 Ω.
75 Ω: Định vị, thu sóng vệ tinh GPS, truyền video trên máy bay, hệ thống giải trí trên máy bay hàng không dân dụng, mẫu đại diện RG179, đồng trục xốp nhẹ 75 Ω.
(4) Các chỉ số hiệu suất môi trường cấp hàng không vũ trụ nghiêm ngặt (phân biệt với lõi dân sự)
1. Khả năng chịu nhiệt độ
Trên tàu thông thường: -55 độ ~+200 độ ;
Không gian sâu/tàu vũ trụ vùng cực: mở rộng đến -65 độ , nhiệt độ cao nhất trong thời gian ngắn là 260 độ ; Biến động trở kháng và suy giảm Nhỏ hơn hoặc bằng 3% sau hàng trăm chu kỳ nhiệt độ cao và thấp.
2. Độ tin cậy cơ học
Rung: Rung ngẫu nhiên 10 ~ 2000Hz, mô phỏng tác động của động cơ và phóng tên lửa, với hàng triệu khúc cua và không có sợi nào bị đứt;
Chịu áp lực và{0}}chịu mài mòn: chịu được lực nén của thân máy, ma sát của bộ dây điện trong cabin và khả năng chống ăn mòn của các hóa chất hàng không trên vỏ bảo vệ;
Chất chống cháy: Hàng không dân dụng đáp ứng FAR Phần 25 Phụ lục F, ít khói, không chứa halogen,{1}}có độc tính thấp và không thải ra khí có độc tính cao khi đốt cháy.
3. Hiệu suất độc quyền trong không gian (vệ tinh, tàu vũ trụ có người lái)
Khí thải chân không thấp: Tổng tổn thất khối lượng vật liệu TML<1%, condensable volatile matter CVCM<0.1%, does not contaminate the lens and sensor;
Khả năng chống bức xạ: có khả năng chịu được bức xạ proton và electron trong không gian, có khả năng cách nhiệt không bị đóng bột và tổn thất không tăng vọt;
Chống oxy nguyên tử: Dây dẫn hợp kim mạ bạc dành cho các vệ tinh có quỹ đạo thấp để chống ăn mòn và hỏng dây dẫn bên ngoài.
4. Bộ chỉ thị lõi điện RF
Dung sai trở kháng nghiêm ngặt: 50 Ω± 2 Ω, chỉ ± 5 Ω cho mục đích dân dụng;
Độ suy giảm cực thấp: Môi trường PTFE xốp giảm đáng kể tổn thất tần số cao-;
Hiệu quả che chắn cao: trên không thông thường Lớn hơn hoặc bằng 90dB, che chắn tổng hợp radar/vệ tinh Lớn hơn hoặc bằng 120dB;
Độ ổn định pha: Sự thay đổi nhiệt độ và độ lệch pha tối thiểu sau khi uốn đáp ứng khả năng điều khiển chính xác của các chùm radar mảng pha.
(5)Tiêu chuẩn thực hiện phổ biến
Tiêu chuẩn quân sự Hoa Kỳ (máy bay quân sự, vệ tinh): MIL-DTL-17 (trước đây là MIL-C-17) thông số kỹ thuật đồng trục dòng RG; Tiêu chuẩn thành phần cáp RF quân sự trong nước GJB1215A;
Tiêu chuẩn hàng không dân dụng Châu Âu (Airbus, máy bay nội địa cỡ lớn): dòng ASD EN4604, đồng trục nhiệt độ cao nhẹ WD/WM/KX;
Tiêu chuẩn Vũ trụ của NASA: SP-8007 Khí chân không thấp, Thông số kỹ thuật bảo vệ oxy nguyên tử;
Tiêu chuẩn hàng không vũ trụ trong nước: Tiêu chuẩn cáp hàng không vũ trụ HB, thông số kỹ thuật cáp hàng không vũ trụ QJ, hỗ trợ các mô hình tàu vũ trụ có người lái, vệ tinh và phương tiện phóng.
(6) Các tình huống ứng dụng điển hình
1. Máy bay dân dụng/hàng không chung: Định vị GPS, liên lạc vệ tinh SATCOM, vô tuyến liên lạc VHF, giải trí trên máy bay IFE, radar thời tiết, hệ thống cảnh báo va chạm, đồng trục không khói halogen nhẹ EN4604-.
2. Máy bay quân sự, tên lửa, máy bay không người lái: radar mảng pha chủ động trên không, các biện pháp đối phó điện tử ECM, liên kết dữ liệu, các thành phần RF tìm kiếm; Một số lượng lớn cáp đồng trục siêu nhỏ RG400, bán cứng và siêu nhẹ được sử dụng để cân bằng việc giảm trọng lượng và chống nhiễu.
3. Vệ tinh, tàu vũ trụ có người lái, tàu thăm dò không gian sâu: trọng tải liên lạc trên tàu, radar trên tàu, máy thu RF viễn thám; Ống xả chân không thấp, bọt đồng trục PTFE chống bức xạ, bán-cứng để tải vi sóng có độ chính xác cao-.
4. Phương tiện phóng: Được trang bị hệ thống đo từ xa, liên lạc RF và dẫn đường, có khả năng chịu được các tác động phóng mạnh và bức xạ ngọn lửa ở đuôi có nhiệt độ-cao.
(7)Xu hướng phát triển ngành
Giảm trọng lượng tối đa: ePTFE mở rộng và cấu trúc composite{0}}có thành mỏng liên tục giảm trọng lượng, giảm tải trọng máy bay và mức tiêu thụ nhiên liệu;
Tần số cao: Phát triển cáp đồng trục đặc biệt băng tần Ka/Ku tổn thất thấp cho radar sóng milimet 6-40GHz và các vệ tinh thông lượng cao;
Tích hợp: bộ dây tổng hợp vi sai đồng trục+{1}}tốc độ cao, đơn giản hóa cách bố trí bộ dây bên trong cabin;
Nâng cấp để chịu được môi trường khắc nghiệt: Mở rộng phạm vi nhiệt độ cực rộng -85-260 độ, oxy nguyên tử mạnh hơn, chịu được bức xạ, thích hợp cho việc khám phá không gian sâu;
Bảo vệ môi trường ít khói và không chứa halogen-: Hàng không dân dụng bắt buộc phải khuyến khích sử dụng vỏ bảo vệ không chứa flo và có độc tính thấp để nâng cao khả năng sống sót sau hỏa hoạn.
