Кабельная сборка СВЧ: как выбрать — потери, фаза, разъёмы и длина

Что такое кабельная сборка

Кабельная сборка — отрезок кабеля СВЧ с установленными разъёмами, проверенный целиком: по КСВН, потерям, а у измерительных — и по стабильности фазы. В отличие от кабеля с разъёмами, собранного на месте, у сборки известны все характеристики до установки, поэтому её берут туда, где важен результат, а не только соединение.

Сборку определяют четыре вещи: кабель (от него зависят потери, гибкость, частота и мощность), разъёмы на концах, длина и назначение — измерения, межблочные соединения внутри аппаратуры или наружная трасса. В каталоге KADAMM — 11 серий кабельных сборок, от кабеля диаметром 1,5 мм до кабелей для наружной установки.

Затухание растёт с частотой, толстый кабель теряет в разы меньше тонкого; данные — таблицы серий кабельных сборок KADAMM.

Потери растут с частотой

Затухание кабеля указывают в децибелах на 100 метров для ряда частот. С ростом частоты оно растёт: ток вытесняется к поверхности проводников (скин-эффект), и эффективное сопротивление увеличивается; к этому добавляются потери в диэлектрике. Поэтому один и тот же кабель, незаметный на 1 ГГц, на 18 ГГц может съедать больше половины мощности.

Второе правило — толщина: чем толще кабель, тем меньше потери на той же частоте, но тем он жёстче и тем ниже его предельная частота. В таблице — потери на один метр для кабелей KADAMM разной толщины.

Пример: сборка длиной 2 м на кабеле КАДАММ КС-360-2 на частоте 6 ГГц — 1,9 дБ в кабеле плюс около 0,1–0,2 дБ на каждый разъём. Итого около 2,2 дБ: до нагрузки дойдёт примерно 60 % мощности.

Мощность падает с частотой

Допустимая средняя мощность кабеля ограничена нагревом: чем больше потери, тем сильнее греется кабель при той же мощности. Поэтому допустимая мощность с частотой падает — у тонких кабелей в разы.

Для передатчиков и усилителей мощности выбирают кабель с запасом по мощности на верхней рабочей частоте. На измерительных сборках мощность обычно невелика, и решает не нагрев, а потери и стабильность.

Частота отсечки и диаметр

У коаксиального кабеля есть предельная частота: выше неё кроме основной волны появляются высшие типы волн, и характеристики становятся непредсказуемыми. Частота отсечки тем выше, чем тоньше кабель. Поэтому для 40 и 67 ГГц нужны тонкие кабели с прецизионными разъёмами, а толстые кабели с низкими потерями работают только до десятка гигагерц.

Рабочую частоту сборки ограничивает и кабель, и разъём: сборка на кабеле до 40 ГГц с разъёмами SMA работает только до частоты разъёмов SMA.

Фазовая стабильность: для измерений

При изгибе кабеля меняется электрическая длина, а значит, фаза сигнала на выходе. Для большинства задач это не важно, но в измерениях векторным анализатором цепей сборка — часть измерительного тракта: её калибруют вместе с прибором, и если после калибровки фаза «уплывает» при движении кабеля, измерение портится.

Поэтому у измерительных сборок нормируют стабильность фазы и амплитуды при изгибе — в градусах и децибелах на заданном радиусе, а у фазостабильных кабелей — и изменение фазы с температурой. Для антенных решёток и фазированных трактов важна ещё одинаковость фазы сборок в комплекте.

Какие бывают сборки

Коэффициент укорочения и электрическая длина

Сигнал в кабеле идёт медленнее, чем в воздухе: скорость распространения составляет 70–85 % от скорости света и зависит от диэлектрика. У кабелей KADAMM с пористым фторопластом — около 80 %. Поэтому электрическая длина сборки больше физической, и для фазированных трактов сборки заказывают не по метрам, а по фазе или задержке.

Пример: на 10 ГГц длина волны в воздухе — 3 см, в кабеле с коэффициентом 0,8 — 2,4 см. Разница длин сборок в полтора миллиметра даёт на этой частоте фазовый сдвиг больше 20 градусов. Для решёток и измерительных систем с несколькими каналами такие сборки подгоняют попарно.

Экранирование и помехи

Экран сборки защищает тракт от внешних помех и не выпускает сигнал наружу. У полужёстких кабелей сплошной внешний проводник даёт экранирование выше 100 дБ; у гибких с оплёткой — меньше, поэтому для чувствительных приёмных трактов берут кабели с двойной оплёткой или оплёткой поверх фольги. Эффективность экранирования указана в механических характеристиках серии.

Разъёмы сборки

Разъёмы выбирают под оборудование на обоих концах: SMA — для модулей и плат до 18–26,5 ГГц, N — для антенн и приборов, 2,92, 2,4, 1,85 и 1,0 мм — для миллиметрового диапазона. Угловые разъёмы сберегают место и снимают нагрузку с порта, но немного ухудшают КСВН на верхних частотах.

Сборка с разными разъёмами на концах избавляет от переходника: каждый лишний переходник — это два стыка, дополнительные потери и отражения. Для измерительного порта прибора сборку подключают через защитный переходник.

Как проверить сборку

Готовую сборку проверяют векторным анализатором цепей: измеряют КСВН с обоих концов и вносимые потери во всём рабочем диапазоне. Если КСВН растёт на отдельных частотах, а не плавно, виноват обычно разъём или место изгиба. Режим рефлектометра во временной области показывает, где именно в сборке возникает отражение, — по расстоянию от порта.

• КСВН с обоих концов — в паспорте сборки указан максимум в рабочей полосе.
• Вносимые потери — сравните с расчётом по затуханию кабеля и числу разъёмов.
• Для измерительных сборок — изменение фазы и амплитуды при изгибе на заданный радиус.
• Внешний осмотр: торцы разъёмов, отсутствие заломов и вмятин оболочки.

Уход за измерительными сборками

Измерительная сборка — расходный, но дорогой узел. Её ресурс определяют разъёмы и изгибы. Разъёмы затягивают тарированным ключом, держа корпус от проворота, чтобы не крутить центральный контакт. Торцы чистят изопропиловым спиртом и безворсовыми палочками, после чистки дают просохнуть.

Сборку не перегибают у разъёма, не наступают на неё и не оставляют под нагрузкой на порту прибора — для этого используют держатели. Хранят свёрнутой с радиусом больше многократного, с колпачками на разъёмах. Если после калибровки результаты начинают «гулять» от положения кабеля, сборку проверяют на фазовую стабильность и при необходимости меняют.

Наружная установка

Для антенных вводов и мачт нужны сборки с оболочкой, стойкой к ультрафиолету и морозу, и разъёмами с уплотнением. Разъём на улице дополнительно закрывают мастичной и изоляционной лентой или термоусадкой с клеем, а кабель укладывают с каплесборником, чтобы вода не стекала к разъёму. Внутрь помещения кабель вводят через гермоввод или уплотнённый проход.

Длина: считать, а не прикладывать

Длину берут по трассе прокладки с запасом на изгибы с допустимым радиусом, но без лишнего: каждый метр — это децибелы на верхней частоте. Для фазированных трактов длину задают по электрической длине, и сборки в комплекте подбирают с одинаковой фазой.

Что уточнить перед заказом

• Верхнюю рабочую частоту и допустимые потери на длине сборки.
• Разъёмы и их пол на обоих концах, прямые или угловые.
• Длину по трассе и минимальный радиус изгиба на месте.
• Нужна ли стабильность фазы — для измерений и решёток.
• Мощность на верхней частоте.
• Условия: внутри аппаратуры, на стенде, на улице.
• Сколько сборок нужно в комплекте и должны ли они совпадать по фазе между собой.

Модели KADAMM

Все серии — в разделе «Кабельные сборки» каталога KADAMM.

KADAMM · КС-ФС

Кабели СВЧ фазостабильные со сверхнизкими потерями

Частоты	до 40 ГГц
Диаметр	1,50 мм

Перейти к товару →

KADAMM · КС-НП

Кабели СВЧ с низкими потерями

Диаметр

3,60 мм

Перейти к товару →

KADAMM · КС-НУ

Кабели СВЧ для наружной установки

Частоты	до 10 ГГц
Диаметр	10,15 мм

Перейти к товару →

KADAMM · КС-СИ

Кабели СВЧ со стабильными потерями и фазой при изгибе

Частоты	до 8 ГГц
Диаметр	12,00 мм

Перейти к товару →