Высокочастотные кабели серий LMR/FBT и кабельные сборки от компании Times Microwave Systems упрощают задачу сопряжения блоков радиоаппаратуры

Введение

Компания Times Microwave Systems [1] была основана в 1948 году как компания Times Wire and Cable Company. Ныне Times Microwave Systems (далее — Times) является дочерней компанией Amphenol Corporation и частью подразделения Amphenol Military and Aerospace. Times проектирует и производит широкий ассортимент высокоэффективных коаксиальных кабелей, разъемов и кабельных сборок для военных, аэрокосмических, телекоммуникационных, промышленных радиочастотных и микроволновых применений.

Компания Times была пионером в разработке коаксиальных кабелей из вспененного полиэтилена с низкими потерями и диэлектрических кабелей из ПТФЭ (политетрафторэтилен, или фторопласт‑4, также известный под торговой маркой «тефлон») с низкими потерями. Благодаря глубокому пониманию теории линий передачи и производственных процессов, компания Times стала первой, кто произвел кабели с уменьшенной периодичностью скручивания и согласованными по импедансу интерфейсами, что привело к появлению первых линий передачи с низким КСВН (коэффициенту стоячей волны по напряжению) в широкополосных диапазонах частот вплоть до 40 ГГц. Широкий спектр производственных возможностей компании позволяет изготавливать и предлагать на рынок прочные, гибкие кабели и кабельные сборки, которые могут работать при высоких температурах окружающей среды, с высокой степенью экранирования и обеспечивать устойчивость линии передачи к воздействию окружающей среды, одновременно выдерживая высокие средние и пиковые нагрузки.

Хотя компания Times более известна тем, что поставляет кабели и разъемы, производственный опыт позволил ей взять на себя полную ответственность за технические характеристики завершенных кабельных сборок, в том числе сборок для высокомощных приложений. Завершенные кабельные решения в виде профессионально выполненных сборок, отвечающие требованиям к низким потерям, высокому уровню ВЧ-экранирования и низкому КСВН, являются важным и необходимым компонентом РА, влияющим на эффективность конечного оборудования.

Вся продукция компании Times сертифицирована по стандартам AS9100/ISO‑9001:2008, а часть производится по стандартам категории MIL, в разработке которых компания сыграла важную роль. Так, кроме стандарта MIL–C‑17 для коаксиальных кабелей, она помогла ВМС США написать спецификацию линий передачи MIL-T‑81490 и квалифицирована для поставки микроволновых линий передачи, соответствующих требованиям MIL-T‑81490 и MIL–C‑87104 (ВВС США).

Компания Times занимает лидирующие позиции в отрасли по разработке и ассортименту выпускаемой продукции. Она имеет гораздо больший перечень продукции, разрешенной к применению в РА специального назначения (Qualified Product Listing QPL), чем любой другой производитель в мире. Например, в 2003 году компания Lockheed Martin Aeronautics выбрала компанию Times для поставки сборок широкополосных бортовых кабелей для истребителя F‑35 Joint Strike Fighter (JSF). Это произошло потому, что ее высококачественные со стабильными характеристиками кабельные сборки могут обрабатывать высокоскоростные данные в экстремальных условиях авионики, включая большие колебания температуры и давления.

Основная продукция компании изготавливается на заводе в г. Уоллингфор (штат Коннектикут, США), чья система качества сертифицирована по требованиям стандарта ISO 9001 и системам экологического менеджмента ISO‑14001. Кроме того, расширить производство помогло открытие в 2008 году производственных мощностей в г. Шанхай (КНР). Одна из отличительных черт компании — своевременная поставка кабелей и кабельных сборок не только производителям оборудования военного и аэрокосмического назначения, но и компаниям, работающим исключительно на коммерческих рынках. Данная статья знакомит читателей с одним из наиболее популярных ее продуктов — кабелям широкого применения серий LMR и FBT [2].

Особенности кабелей серии LMR

Компания Times Microwave Systems разработала популярную линейку продуктов LMR для обслуживания растущего рынка беспроводной связи. Кабели серии LMR, предлагаемые компанией, — это высококачественные широкополосные, гибкие коаксиальные кабели связи с низкими потерями, имеющие волновое сопротивление 50 Ом и предназначенные для использования в таких беспроводных приложениях, как:

• частная наземная мобильная/двусторонняя наземная мобильная связь;
• беспроводной Интернет, Wi-Fi/WiMax;
• системы сотовой телефонии, пейджинговой, спутниковой и внутриобъектовой связи;
• системы позиционирования GPS;
• системы радиочастотной идентификации RFID;
• нефтегазовая промышленность, индустрия (SCADA/телеметрия) и коммунальное хозяйство;
• система функциональных требований для контроля и управления движением поездов, а также система защиты поездов (Positive Train Control, PTC);
• распределенные антенные системы (Distributed Antenna System, DAS);
• системы общественной безопасности;
• системы широкополосного доступа;
• беспроводная связь между машинами (Wireless M2M);
• оборудование военного и оборонного назначения.

Кабели LMR можно использовать практически везде, где необходимы высококачественные коаксиальные кабели, в том числе:

• в качестве внутренних кабелей радиочастотного оборудования;
• межблочные кабели измерительных комплексов;
• перемычки между/внутри шкафов;
• базовые станции и перемычки антенны;
• башенные и полюсные фидерные участки;
• разводка внутри здания, включая участки стояков и вентиляционные камеры;
• для оборудования, установленного на крыше зданий и сооружений.

Клиентам компании Times доступен полный спектр кабелей LMR — от LMR‑100 (диаметром 0,100 дюйма) до LMR‑1700‑DB (диаметром 1 и 1/4 дюйма). Поскольку кабели LMR очень гибкие, во многих применениях фидерных кабелей это позволяет полностью отказаться от дополнительных перемычек. Отсутствие лишних соединительных кабелей обеспечивает снижение КСВН линии, затрат, повышает надежность и может позволить использовать фидерный кабель меньшего диаметра при достижении тех же потерь, как и у гофрированного фидера большего размера.

Центральный проводник в кабелях LMR‑900, LMR‑1200 и LMR‑1700 — медная трубка. В кабелях LMR‑400, LMR‑500 и LMR‑600 он выполнен из алюминия с медной оболочкой. В LMR‑195, LMR‑200, LMR‑240 и LMR‑300 — центральный проводник сделан из чистой меди, а в LMR‑100A — это стальная жила, плакированная медью (BCCS).

Кабели LMR имеют радиочастотные характеристики, сравнимые с традиционными гофрированными медными кабелями, но в отличие от гофрированных кабелей они очень гибкие, не перекручиваются и обеспечивают удобство, простоту и меньшие затраты времени на установку разъемов (рис. 1). По сравнению с кабелями типа RG с плетеным экраном, кабели серии LMR обеспечивают гораздо меньшие потери и лучшее экранирование от радиочастот. Эти особенности делают кабели LMR оптимальными для любого беспроводного приложения.

Рис. 1. Гибкие кабели LMR: не перекручиваются и обеспечивают удобство применения и простоту установки разъемов

Конструктивные особенности кабеля серии LMR включают:

1. Диэлектрик из пенополиэтилена:

• закрытая ячейка (пояснения даны ниже);
• впрыснутый сухой газообразный азот для гарантии отсутствия влаги, ухудшающей характеристики кабеля;
• высокая скорость распространения сигнала;
• низкие потери.

2. Высокоэффективная гибкая система экранирования:

• многослойная лента из алюминиевого композитного материала, приклеенная к диэлектрику;
• обеспечение изоляционного экранирования не менее 90 дБ и перекрестного затухания не менее 180 дБ, что позволяет формирование плотных кабельных жгутов;
• связанная конструкция обеспечивает 100% эффективное экранирование;
• действует как второй барьер для влаги;
• наружная оплетка из луженой меди;
• обеспечение высокого качества заземления и подключения разъемов.

3. Полиэтиленовая внешняя оболочка:

• сверхмощная защита от ультрафиолета, солнечного света и воздействия неблагоприятных погодных условий;
• гарантия срока службы при эксплуатации: 20–40 лет.

Кабели LMR имеют более низкие потери и гораздо лучшее экранирование, чем кабели с оплеткой аналогичного размера. Полиэтиленовая оболочка кабеля, вспененный пенополиэтилен с закрытыми ячейками в роли диэлектрика и склеенный ленточный проводник — все это способствует превосходной устойчивости кабелей LMR к неблагоприятным атмосферным воздействиям по сравнению с кабелями в оплетке и кабелями типа 9913 (RG8). Вспененный полиэтилен (пенополиэтилен) — это полиэтилен, подвергающийся вспениванию углеводородами в процессе производства. В результате получается упругое эластичное полотно, имеющее закрытопористую структуру ячеек.

Основные технические характеристики кабелей серии LMR компании Times приведены в таблице 1. Более подробные характеристики даны в руководстве по выбору [3] и в соответствующих спецификациях, доступных на сайте компании [1].

Примечание. * В рабочем диапазоне частот, указанном в спецификации.

В ассортименте продуктов Times имеется множество различных типов кабелей серии LMR, которые всегда доступны для заказа, поэтому можно быть уверенным, что имеется кабель именно того типа и варианта исполнения, который оптимально подойдет для конкретного проекта или текущего приложения (рис. 2).

Рис. 2. Примеры вариантов исполнения кабелей серии LMR компании Times

Варианты кабелей серии LMR

Помимо стандартного кабеля LMR (табл. 1), компания Times предлагает:

LMR-FR: огнестойкий кабель для установки в вертикальных стояках зданий или там, где огнестойкость критична, кабели внесены в списки UL и CSA (CMR/CATVR).

LMR-LLPL: кабели с низкими потерями для статического давления для использования практически в любых внутренних частях зданиях, включая вентиляционные камеры и помещения, где требуется максимальная огнестойкость и низкое дымообразование. Кабели LMR-LLPL являются самыми прочными и простыми в установке кабелями, рассчитанными на герметичность, особенно при сложной установке в старых зданиях. Кабели внесены в списки UL и CSA (CMP/CATVP).

LMR-DB: водонепроницаемые кабели с инертным заливным компаундом, введенным в оплетку, что полностью исключает возможность любой миграции воды. Кабели этого типа имеют 10‑летнюю гарантию! Опция DB необязательна для размеров 600 и меньше и стандартна для размеров 900 и больше.

LMR Ultraflex: кабель имеет многожильный центральный провод и оболочку из термопластичной резины, что обеспечивает его максимальную гибкость.

LMR -MA: кабель этого типа для облегчения его снятия в особых случаях имеет экран из несвязанной ленты.

LMR-PVC: для повышенной гибкости кабель имеет внешнюю оболочку из поливинилхлорида.

LMR-lite: облегченная версия стандартного кабеля LMR. Для того чтобы сделать кабель более легким, в нем вместо луженой медной оплетки используется алюминиевая оплетка.

T‑COM: наилучший коаксиальный кабель, отличающийся низкими потерями и высокими характеристиками с системой тройного экранирования, впервые разработанной компанией Times для достижения улучшенного экранирования и низкого пассивного интермодуляционного сигнала (–155 дБ).

Примечание:

Пассивной интермодуляцией называются побочные сигналы, возникающие в пассивных элементах радиосистемы: антеннах, разъемах, кабелях и переходниках. Интермодуляция возникает в силу нелинейности этих элементов. Нелинейность обуславливают:

• неоднородность или нарушения контактов, вызванных загрязнением, коррозией, пылью, механическими повреждениями и т. п.;
• использование соединителей из неподходящего, разнородного материала;
• некачественные «стыковые» соединения без пайки;
• применение низкокачественных кабелей (с экраном низкой плотности).

LMR‑75: это 75‑омные версии стандартного кабеля LMR, предназначенные для обеспечения высокой производительности в широкополосном видео, телевидении и специализированных радиочастотных приложениях.

T‑RAD: излучающий питающий кабель с сопротивлением 50 Ом для радиочастотного покрытия вплоть до 2,5 ГГц. Излучающий кабель — это длинная гибкая антенна, оснащенная пазами для передачи радиосигналов, которая устанавливается в углах, вдоль монорельсовых систем и туннелей и используется для распространения сигналов и передачи данных в тех условиях, когда работа традиционной антенны неэффективна или невозможна. Кабели T‑RAD предназначены для применения в зданиях, шахтах, туннелях или любых закрытых помещениях. Их отличает гибкая, но устойчивая конструкция и приемлемая цена.

Особенности кабелей серии FBT

Кабель серии FBT является аналогом кабеля LMR-LLPL, но с внешней оболочкой, выполненной из фторполимера — фтор­этиленпропилена (фторированный этилен-пропилен), который представляет собой полностью фторированный фторопласт, сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена. Химический состав данного фторопласта схож с другими полностью фторированными полимерами, в частности политетрафторэтилена (фторопласт‑4) и перфторалкокси. Внешний вид одного из доступных вариантов кабеля серии FBT представлен на рис. 3.

Рис. 3. Внешний вид одного из доступных вариантов кабеля серии FBT

FBT — специализированный огнестойкий кабель, предназначенный для работы при высоких температурах вплоть до +150 °C (302 °F) Основная область применения кабеля — кабельные линии с прокладкой внутри и между шкафами базовых станций сотовой связи. Он также применим для приточных вентиляционных камер (например, подвесных потолков, фальшполов), имеет рейтинг пожаробезопасности UL/NEC CL2P. разрешающий его использование в пространстве между элементами строительных конструкций.

Центральный проводник в кабелях FBT‑400, FBT‑500 и FBT‑600 выполнен из алюминия с медной оболочкой. В кабелях FBT‑195, FBT‑200, FBT‑240 и FBT‑300 центральный проводник выполнен из чистой меди.

Конструктивные особенности кабеля серии FBT включают:

• Гибкость и изгибаемость — это отличительные черты конструкции кабеля FBT. Гибкий внутренний проводник и продуманное конструктивное решение обеспечивают допустимый радиус изгиба, недоступный для любого аналогичного пожаростойкого кабеля такого же размера и производительности.
• Низкие потери — еще одна отличительная черта FBT. Кабель для размера, эквивалентного кабелям серии LMR, имеет самые низкие потери среди всех гибких кабелей и сравнимые потери с полужесткими жесткими кабелями.
• Экранирование радиочастот на 50 дБ больше, чем у обычного одинарного экранированного коаксиального кабеля с его типовыми 40 дБ. Внешний проводник из многослойной фольги обеспечивает экранирование не менее чем 90 дБ, то есть подавление перекрестных помех между двумя кабелями будет не менее 180 дБ, что позволяет формировать плотные кабельные жгуты.
• Устойчивость к атмосферным воздействиям: кабели FBT, предназначенные для работы на открытом воздухе, имеют оболочку из фторэтиленпропилена, которая обеспечивает защиту от ультрафиолета и ожидаемый срок службы не менее 20 лет.
• Разъемы: для кабеля FBT‑195 доступен широкий выбор разъемов, включая все распространенные типы интерфейсов как с использованием пайки, так и без нее. Большинство соединителей, как и для кабелей серии LMR, используют обжимное внешнее крепление с использованием стандартных размеров обжима шестигранника.
• Кабельные сборки — все типы кабелей FBT доступны в виде предварительно заделанных кабельных сборок. Дополнительная информация представлена в каталоге [4].

Основные технические характеристики кабелей серии LMR компании Times приведены в таблице 2. Более подробные характеристики указаны в каталоге [4] и в соответствующих спецификациях, доступных на сайте компании [1].

Примечание. * В рабочем диапазоне частот, указном в спецификации.

Дополнительные возможности для кабелей серий LMR/FBT

Для всех своих кабелей и сборок компания Times предлагает полную линейку разъемов, удовлетворяющих требования практически любого приложения (рис. 4). Среди них доступны разъемы типа N, MUHF, F, BNC, 716DIN, LC, TNC, SMA, HN, UHF, QDS и QMA.

Рис. 4. Примеры завершения для кабелей компании Times

Доступны и специальные разъемы. Кроме того, компания Times всегда оперативно добавляет новые варианты. Помимо разъемов компания Times предлагает полную линейку инструментов для подготовки кабеля и установки разъемов, поэтому заказчику не придется ломать голову в поисках нужных ему инструментов. Пример одного из инструментального набора компании для кабелей серии LMR представлен на рис. 5.

Рис. 5. Комплект инструментов для монтажа кабелей серии LMR от компании Times

Хотя предлагается обширная линейка разъемов под пайку, тем не менее, компания Times уже давно стала признанным лидером отрасли в разработке разъемов с упрощенным монтажом, особенно подходящих для полевых применений, предлагая больше разъемов без пайки, чем у любых других производителей кабелей. Широко известная и представленная в 2019 году [6] серия не требующих пайки разъемов Advantage™ EZ серии X, которые также не предусматривают обрезку оплетки, уже получила признание в отрасли. Соединители EZ с центральными контактами из серебра или бериллиевой бронзы с золотым покрытием являются наиболее предпочтительным выбором для быстрой и надежной установки соединителя на кабель в полевых условиях. Примеры конструктивного исполнения разъемов Advantage EZ серии X представлены на рис. 6. Конкретные приведены в руководстве по выбору [3] и в соответствующих спецификациях, доступных на сайте компании [1].

Рис. 6. Примеры не требующих пайки разъемов Advantage™ EZ серии X, предназначенных для монтажа на кабели серии LMR/FBT компании Times

Как уже было сказано, Times предоставляет полную линейку оборудования и аксессуаров для установки на месте — все, что вам нужно, от антенны до оборудования (рис. 7). Сюда входят:

• Комплекты для заземления идеального размера для каждого кабеля, исключая вероятность того, что лента заземления будет слишком тугой (как результат — раздавленный кабель) или слишком слабой, что приведет к некачественному заземлению.
• Держатели (подвесы), защелкивающиеся типа «бабочка».
• Подъемные захваты, используются для подъема кабеля на мачту.
• Комплекты для защиты стыков от негативных атмосферных воздействий — лента и холодная усадка.
• Кабельные стяжки.
• Монтажное оборудование и инструменты.
• Кабельные вводы.

Рис. 7. Кабельные аксессуары компания Times и вариант исполнения кабельного жгута (связки) на их основе

Кроме самих кабелей серий LMR/FBT, компания Times предлагает высококачественные кабельные сборки и перемычки Flextech, которые перед отправкой заказчикам проходят 100%-ные заводские испытания и контроль на вносимые потери и значение КСВН. Пример терминации кабельной сборки от компании Times показан на рис. 8. Многие дистрибьюторы кабелей серий LMR/FBT также поставляют кабельные сборки и предоставляют отличный сервис, что весьма помогает в экстренных случаях, когда требуется их быстрое изготовление и доставка.

Рис. 8. Примеры терминации кабельных сборок компании Times

Заключение

Постоянно совершенствуя и расширяя ассортимент продукции, инженеры компании Times Microwave Systems, специализирующиеся на полевых приложениях, применяют свой опыт в создании новых изделий, удовлетворяющих требования клиентов. Не так давно Times представила продукты на основе фазово‑оптимизированных диэлектрических технологий SiO2 и TF4. Кроме того, отвечая на потребность в сборках с более высокой плотностью монтажа, компания разработала инновационные микроволновые многопортовые разъемы.

Что касается рассмотренных в рамках настоящей статьи популярных кабелей широкого назначения серий LMR/FBT, то, как можно видеть, в отличие от большинства поставщиков компания Times поставляет не только сам кабель, но и все, что необходимо клиенту, избавляя его от поиска и согласования поставок, когда дело касается подготовки и монтажа кабеля. Здесь в полной мере работает выведенный автором статьи закон «спелых ягод», согласно которому желание выбрать что-то получше приводит к потере времени, а потом и качеству выбора, как при поедании ягод с тарелки.

Компания Times предлагает не только самую полную линейку кабелей и разъемов (включая не требующие пайки разъемы серии EZ, рис. 5), инструменты для подготовки кабеля и аксессуары, необходимые для его применения (см. каталог [4] и соответствующие выбранному типу кабеля спецификации). Кабели, соединители и аксессуары компании Times хранятся в ее обширной сети национальных, региональных и международных дистрибьюторов по всему миру, поэтому вы не ощутите проблем логистики — рядом с вами всегда будет удобный источник.

В отличие от других производителей кабелей с ограниченным ассортиментом продукции, которые пытаются приспособить приложения клиентов к существующим продуктам, философия компании Times заключается в выборе или разработке продукта, подходящего именно для конкретного приложения. В результате вы получаете оптимальное и экономичное решение. Кроме того, вы будете в выигрыше и по сравнению с гофрированными кабелями. Благодаря сочетанию более низкой стоимости кабелей серий LMR/FBT и простой и быстрой их установки достигается заметная экономия. Кабели серий LMR/FBT при сопоставимых ценах также обладают значительными преимуществами в производительности по сравнению с кабелями типа RG.

Что касается обучения, компания Times подготовила полный комплект обучающих видеороликов по многим наиболее популярным разъемам Advantage EZ серии X, а также по комплектам для заземления и другим аксессуарам. Эти видео доступны как на веб-сайте Times Microwave [1], так и на видеохостинге YouTube.

Полный каталог компании по беспроводным продуктам доступен по ссылке [4], а по кабелям — по ссылке [5]. Всю необходимую техническую помощь по выбору оптимального решения, подходящего именно для вашего конкретного приложения, окажет служба технической поддержки, а также специалисты компаний, уполномоченных представлять продукцию Times Microwave Systems на локальном рынке.