בצורתו הבסיסית ביותר,
כבלי RF קשיחים-למחצה
(semi-rigid cable assembly) הוא קו-תמסורת קואקסיאלי הבנוי מצינור מתכת, עשוי לרוב מנחושת, המהווה את המוליך החיצוני, עם מוליך מתכת הממוקם במרכז הצינור. המוליך המרכזי נתמך על-ידי חומר דיאלקטרי המחזיק את המוליך ממורכז בתוך הצינור לאורך אותו ציר של המוליך החיצוני.
להלן חמש העובדות החשובות ביותר שעליך לדעת בקשר לכבלים אלה:
1) אלה הם רכיבי מיקרוגל עצמאיים – טוב לזכור שכבלי RF קשיחים-למחצה הוא בעצמו רכיב מיקרוגל חיוני, כלומר שהמפרטים של כבל קשיח-למחצה הם חשובים כמו כל מצמד, מפצל הספק או אף מגבר. כבל עשוי היטב מחבר בהצלחה רכיבים אחרים במערכת עם תוצאה ידועה ויציבה. אם אתה תתבונן בכל ניתוח תקציבי טוב, תגלה כיצד פרמטרים חשמליים, כולל ניחות ויג”ע בתדר נתון משחקים תפקיד חיוני בשידור וקליטה של אותות RF. לשם השוואה של כבלים קשיחים-למחצה עם כבלים רגילים מסוג RG, שים לב: כבל RF קשוח-למחצה מאושר למרחב המשתמש במחברים מולחמים עשוי לגזול שעה או יותר לחיבור אם נבחן בקפידה, בעל חזור תרמי והנבדק נכון. בניגוד לכך, מחברי RF המשתמשים בחיבור crimp המתוכנן עבור כבל קואקסיאלי גמיש (לא קשוח-למחצה) יכולים להיות מחוברים תוך דקה או פחות.
2) יש להם תחום תדרים רחב – מערכי כבלים קשיחים-למחצה תומכים לרוב בשידורי אותות RF עד 65 גיגה-הרץ. אם כי לא כל כך נפוצים, יישומים בתדר גבוה של עד 110 גיגה-הרץ אפשריים תוך שימוש בכבל המסתיים במחברי 1.0 ממ’. קואקס קשיח-למחצה מסופק במגוון גדלים החל מקוטר של 0.020 אינטש עד קוטר של 0.250 אינטש. הגדלים הנפוצים ביותר כוללים “0.141 ו-“0.086, כאשר קוטר של “0.047 זוכה לתפוצה גדולה כדי לתמוך בתדרים גבוהים יותר תוך שימוש במחברים בעלי גורם צורה קטן יותר. קואקס בקוטר “0.141 קשוח-למחצה בעל סיומת של SMA’s לתדר גבוה או מחברים של 2.92 ממ’ משמש הרבה ביישומים עד 27 גיגה-הרץ. קואקס קשוח-למחצה בקוטר “0.086 נפוץ גם עם מחברי SMA, אך הוא יעבוד עד 65 גיגה-הרץ כאשר יסוים במחברים קואקסיאליים
של 1.85 ממ’.
3) ניתן להעניק להם צורה והם ישמרו על צורה זו – חיוני לעתים קרובות שמערכי כבלים אלה יקבלו צורה מדויקת כדי לאפשר התאמתם לתוך המערכת אליה הם נועדו. כמו שהשם מגדיר, קואקס קשוח-למחצה הוא קשיח דיו כדי לשמור על צורתו בעת הייצור אולם הוא גמיש דיו כדי שניתן יהיה לכופף אותו ביד. ייצור של כבל RF קשיח-למחצה הוא עסק מסוכן ועליו להיעשות תוך שימוש בכלים מיוחדים המאפשרים לכבל להיות מכופף או מעוצב בצורה מבלי להזיק לדופן של הצנרת החיצונית. שינוי צורה של כבל הוא קשה ולעתים קרובות גורם לנזק של המוליך החיצוני, וגורם לגליות בדופן החיצוני אשר תשפיע על הביצועים החשמליים של כבלי ה-RF. אלומיניום ונחושת רכה הם יותר קלים לעיצוב וניתן לבצע איתם כיפופים פשוטים ידנית, אם כי כלים מיוחדים עדיין מומלצים כדי למזער את סיכון הנזק לקואקס.
קואקס בר-עיצוב או גמיש-למחצה הוא סוג אחר של קואקס המתאחד לעתים קרובות עם הקואקס הקשוח-למחצה. קואקס בר-עיצוב קשוח-למחצה משתמש באריג ממולא-בדיל חיצוני מעל רדיד מוליך ארוז ספיראלי, היוצר מוליך חיצוני גמיש במידת-מה בהשוואה למוליך חיצוני ממתכת מוצקת. תחליפים קשוחים-למחצה אלה מיוצרים לרוב ידנית וישמרו על צורתם הכללית אך לא כל כך טוב כמו קואקס קשוח-למחצה תקני. חלופות לכבלים גמישים אלה הפכו למאוד נפוצות מאחר שלא דורשות בד”כ ניתוב מורכב ושרטוטי הרכבה. הכבלים הניתנים לעיצוב ידני ניתנים להזמנה בקפיצות קטנות ומעוצבים בצורה הרצויה כאשר מרכיבים את המוצרים. הביצועים החשמליים קרובים לאלה של קואקס קשוח-למחצה בעל דופן מוצקה והם פחות יקרים בייצור. כבלים אלה גם זמינים עם או ללא כיסוי של חומר מגן.
4) הם יציבים במופע – בשל החומרים בעלי האיכות הגבוהה המשמשים לייצור כבלים קשוחים-למחצה, הם מאוד יציבים חשמלית בהשוואה לקואקס גמיש המשתמש במוליך חיצוני בעל אריג. התכונות של המתכות והחומרים הדיאלקטריים ישתנו עם שינויי הטמפרטורה, ולכן חשוב להשתמש בכבלים בעלי מופע יציב בהרבה מערכות קריטיות. כרגיל משתמשים בכבלי RF קשוחים-למחצה מותאמים במופע במערכות הדורשות אורכי מופע מבוקרים. דבר זה נכון מאוד במערכות אנטנה הכוללות אנטנות מתואמות-מופע בהן המופע של אות המבוא משמש להכוונה חשמלית של האלומה הראשית של מערך האנטנה. מערכות תקשורת ניידת חדשניות משתמשות בטכניקה זו כדי לייטב את הכיסוי תחת תנאים משתנים, ומפחיתות בכך את מספר האנטנות הדרוש כדי לייטב את ביצועי המערכת.
5) (intermodulation passive) נמוך – כבלי RF קשוחים-למחצה בנויים בד”כ מחומרים שלא מכילים ברזל, בעיקר מנחושת. כאשר משולב עם המחברים המתאימים, לקואקס הקשוח-למחצה הצינורי יש ביצועי PIM טובים מאוד, העושים אותו אידיאלי לשימוש במערכות תקשורת אלחוטית רבת-תדרים הכוללות ציוד קשור ל- (Distributed Antenna Systems). עם גבור הצורך בכיסוי כולל, הדרישות של שוק ה-DAS יצרו ביקוש עבור יותר מוצרים בעלי PIM נמוך, החל ממחלקי הספק, מרכיבים ומגברים עד ציוד בדיקה לקצה הגבוה. כבלי RF קשוחים למחצה הם תשובה אידיאלית ליישומים אלה, כי הם מסוגלים למלא את דרישות הספק ה-RF וה-PIM של מערכות תקשורת אלחוטית חדשניות.
לסיכום
כבלי RF קשוחים-למחצה הם רכיבי מיקרוגל בעלי חשיבות קריטית המשמשים בהרבה יישומי RF הפעילים בעולם. אם כי טכנולוגיית הקשוחים-למחצה איננה חדשה, מערכים אלה הם עדיין בחירה מאוד נפוצה בין המהנדסים בשל יכולות התדר הרחבות שלהם, הביצועים החשמליים האמינים ויציבות המופע שלהם.
על המחבר:
,Steve Ellis Interconnect Product Manager של Pasternack, היה מעורב בשוק ה-RF והמיקרוגל במשך מעל 25 שנים, ועבד כמהנדס עבור חברות כגון TRW Space Systems ו-Hughes Ground Systems, ומאוחר יותר הוא עבר לתפקידי שיווק טכני ב-Richardson Electronics
ו-PCTEL. Steve הצטרף ל-Pasternack ב-2008 ועתה הוא מנצל את שנות הניסיון התעשייתי שלו, הידע במוצרים ושירות הלקוחות כדי להגדיל ולקיים את קווי מוצרי החיווט ב-Pasternack.
הכתבה נמסרה באדיבות חברת טרייטק בע”מ, נציגת Pasternack בישראל.
-
- דוגמאות של כבלי RF קשיחים למחצה, הניתנים לעיצוב של Pasternack
