สายเคเบิลสื่อสารความถี่สูงและมีการสูญเสียต่ำโดยทั่วไปทำจากโพลีเอทิลีนโฟมหรือโพลีโพรพีลีนโฟมเป็นวัสดุฉนวน ประกอบด้วยลวดแกนฉนวนสองเส้นและสายดินหนึ่งเส้น (ปัจจุบันในตลาดมีผู้ผลิตบางรายใช้สายดินสองเส้นคู่กัน) นำไปพันในเครื่องม้วน โดยห่อด้วยฟอยล์อลูมิเนียมและเทปโพลีเอสเตอร์ยางรอบลวดแกนฉนวนและสายดิน รวมถึงการออกแบบกระบวนการฉนวนและการควบคุมกระบวนการ โครงสร้างสายส่งความเร็วสูง ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพทางไฟฟ้า และทฤษฎีการส่งสัญญาณ
ข้อกำหนดเกี่ยวกับตัวนำ
สำหรับ SAS ซึ่งเป็นสายส่งความถี่สูงเช่นกัน ความสม่ำเสมอของโครงสร้างในแต่ละส่วนเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดความถี่ในการส่งของสายเคเบิล ดังนั้น ในฐานะตัวนำของสายส่งความถี่สูง พื้นผิวจึงควรกลมและเรียบ และโครงสร้างตาข่ายภายในควรมีความสม่ำเสมอและเสถียร เพื่อให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอของคุณสมบัติทางไฟฟ้าในทิศทางความยาว ตัวนำควรมีความต้านทานกระแสตรงค่อนข้างต่ำ ในขณะเดียวกันควรหลีกเลี่ยงการโค้งงอเป็นระยะหรือไม่เป็นระยะ การเสียรูป และความเสียหายภายในของตัวนำที่เกิดจากสายไฟ อุปกรณ์ หรืออุปกรณ์อื่นๆ ในสายส่งความถี่สูง ความต้านทานของตัวนำเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการลดทอนของสายเคเบิล (พารามิเตอร์ความถี่สูง ส่วนที่ 01 - พารามิเตอร์การลดทอน) มีสองวิธีในการลดความต้านทานของตัวนำ ได้แก่ การเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำ และการเลือกใช้วัสดุตัวนำที่มีความต้านทานต่ำ หลังจากที่เส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำเพิ่มขึ้น เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของค่าความต้านทานจำเพาะ เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของฉนวนและเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ส่งผลให้ต้นทุนสูงขึ้นและกระบวนการผลิตไม่สะดวก ในทางทฤษฎี การใช้ตัวนำเงินจะช่วยลดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปและปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างมาก แต่เนื่องจากราคาเงินสูงกว่าราคาทองแดงมาก ต้นทุนจึงสูงเกินไปสำหรับการผลิตจำนวนมาก เพื่อให้สอดคล้องกับราคาและความต้านทานต่ำ จึงใช้หลักการของปรากฏการณ์สกินเอฟเฟกต์ในการออกแบบตัวนำของสายเคเบิล ปัจจุบัน การใช้ตัวนำทองแดงชุบดีบุกสำหรับ SAS 6G สามารถตอบสนองประสิทธิภาพทางไฟฟ้าได้ ในขณะที่ SAS 12G และ 24G เริ่มใช้ตัวนำชุบเงินแล้ว
เมื่อมีกระแสสลับหรือสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสลับอยู่ในตัวนำ การกระจายกระแสภายในตัวนำจะไม่สม่ำเสมอ เมื่อระยะห่างจากผิวตัวนำเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ความหนาแน่นของกระแสในตัวนำจะลดลงแบบทวีคูณ นั่นคือ กระแสในตัวนำจะไปรวมตัวอยู่ที่ผิวของตัวนำ จากระนาบตัดขวางที่ตั้งฉากกับทิศทางของกระแส ความเข้มของกระแสในส่วนกลางของตัวนำแทบจะเป็นศูนย์ นั่นคือ แทบไม่มีกระแสไหล และจะมีกระแสย่อยเกิดขึ้นเฉพาะบริเวณขอบของตัวนำเท่านั้น กล่าวโดยง่ายคือ กระแสจะไปรวมตัวอยู่ที่ส่วน "ผิว" ของตัวนำ จึงเรียกว่าปรากฏการณ์ผิว (skin effect) สาเหตุของปรากฏการณ์นี้คือ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงไปจะสร้างสนามไฟฟ้าแบบหมุนวนภายในตัวนำ ซึ่งหักล้างกับกระแสเดิม ปรากฏการณ์สกินเอฟเฟกต์ทำให้ความต้านทานของตัวนำเพิ่มขึ้นตามความถี่ของกระแสสลับที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการส่งกระแสไฟฟ้าลดลง และสิ้นเปลืองทรัพยากรโลหะ แต่ในการออกแบบสายเคเบิลสื่อสารความถี่สูง หลักการนี้สามารถนำมาใช้เพื่อลดการใช้โลหะได้โดยการชุบเงินบนพื้นผิวภายใต้เงื่อนไขที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพตามข้อกำหนดเดียวกัน ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนได้
ข้อกำหนดด้านฉนวน
เช่นเดียวกับข้อกำหนดของตัวนำ ฉนวนก็ควรมีความสม่ำเสมอเช่นกัน และเพื่อให้ได้ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก s และค่าแทนเจนต์มุมการสูญเสียไดอิเล็กตริกที่ต่ำลง สายเคเบิล SAS โดยทั่วไปจึงใช้ฉนวนโฟม เมื่อระดับการเกิดโฟมมากกว่า 45% การเกิดโฟมทางเคมีทำได้ยาก และระดับการเกิดโฟมไม่คงที่ ดังนั้นสายเคเบิลที่ใหญ่กว่า 12G ต้องใช้ฉนวนโฟมทางกายภาพ ดังแสดงในรูปด้านล่าง เมื่อระดับการเกิดโฟมมากกว่า 45% เมื่อสังเกตส่วนของโฟมทางกายภาพและโฟมทางเคมีภายใต้กล้องจุลทรรศน์ รูพรุนของโฟมทางกายภาพจะมีจำนวนมากกว่าและมีขนาดเล็กกว่า ในขณะที่รูพรุนของโฟมทางเคมีมีจำนวนน้อยกว่าและมีขนาดใหญ่กว่า
การเกิดฟองทางกายภาพ เคมีการเกิดฟอง
วันที่เผยแพร่: 20 เมษายน 2567
