shadow png

Первые отечественные фазостабильные кабели СВЧ

Кабельный завод Спецкабель

Возросший интерес разработчиков радиоэлектронной аппаратуры к фазовой стабильности кабельных сборок СВЧ-диапазона обусловлен, прежде всего, расширением диапазона рабочих частот и необходимостью улучшения эксплуатационных характеристик активных фазированных антенных решеток (АФАР). Жесткие требования к фазовым характеристикам кабельных сборок предъявляют также многопортовые измерительные системы, современные радары, системы связи, установки для физических и медицинских применений [1].

До недавних пор для реализации перечисленных систем отечественные разработчики были вынуждены использовать зарубежные кабельные сборки, так как отечественная промышленность не выпускала коаксиальные кабели, отвечающие определению ГОСТ Р 58416-2019 [2] - «Фазостабильный кабель (phase stable cable): Коаксиальный кабель с нормированным температурным коэффициентом фазы по условиям эксплуатации и/или значением изменения фазы при изгибах».

Вполне очевидно, что на практике оценить фазовую стабильность кабеля возможно только в случае исследования кабельных сборок, выполненных из исследуемого кабеля, оконцованных с одной или с обеих сторон коаксиальными соединителями с соответствующими конструктивными и электрическими характеристиками.

Фазостабильнаякабельная сборка (ФКС) имеет нормированную, заданную стабильность электрической длины в условиях определенных внешних воздействий и, как следствие, стабильность вносимого фазового сдвига.

На летающих объектах военного и гражданского применения в настоящее время размещают системы радаров с синтезированной апертурой (SAR), которые используют многоэлементные планарные массивы и методы интерферометрии. Более низкая величина изменения фазы с изменением температур приводят к более низким остаточным ошибкам и неопределенностям. Это способствует хорошо управляемому регулированию луча, его ширины и подавлению боковых лепестков. Улучшается усиление антенны, минимально различимые уровни сигнала, частотный диапазон систем, взаимные помехи при приёме и помехозащищённость. В результате значительно улучшается полная производительность и точность системы.

Многие беспроводные применения используют коммутируемый радиолуч и адаптивный массив антенной системы. Уровень ошибочных битов (BER), особенно на сигналах, близких к уровню шума приёмника, будет меньше, эффективно увеличивая диапазон использования систем. При использовании фазостабильных компонентов эти системы могут значительно увеличить свою зону обслуживания и обеспечить более эффективное использование предоставленного частотного диапазона.

Вместе с этим использование ФКС в измерительных устройствах увеличивает промежуток времени между калибровками и минимизирует дрейф между калибровками [3].

НПП «Спецкабель» с момента своего основания и по сей день уделяет значительное внимание политике импортозамещения кабельной продукции. В процессе подготовки к разработке и выпуску фазостабильных радиочастотных кабелей и соединителей в феврале 2017 года вышла в свет статья [4], начиная с 2016 года проведены успешные мероприятия по выбору и приобретению нового технологического оборудования:

1. В течение 2016-2017 гг. предприятие приобрело на собственные средства и подготовило к практическому использованию горизонтальную ленто-обмоточную линию фирмы Lukas.

горизонтальная ленто-обмоточная линия фирмы Lukas

2. В 2017-2018 гг. в НПП «Спецкабель» введена в эксплуатацию экструзионная линия наложения изоляции из вспененных фторполимеров и ошлангования фирмы Maillefer, предназначенная для высокотемпературных материалов. Линия предназначена для переработки фторополимеров FEP, PFA, ETFE, PVDF и др. [4].

экструзионная линия наложения изоляции из вспененных фторполимеров и ошлангования Maillefer

В правительственную программу импортозамещения включена задача разработки и выпуска отечественных радиочастотных фазостабильных кабелей и кабельных сборок. К выполнению этой задачи было привлечено научно-производственное предприятие «Спецкабель».

В рамках ОКР «Источник И5» - «Кабели коаксиальные радиочастотные фазостабильные повышенной теплостойкости» - было разработано семейство кабелей с выпуском соответствующих технических условий ФЖТК.685671.089 ТУ (см. Таблицу 1). Вслед за этим в рамках ОКР
«Источник 21» «Кабельная сборка радиочастотная фазостабильная повышенной теплостойкости» разработана серия высокотемпературных соединителей для каждой новой марки кабелей с выпуском ФЖТК.685671.097 ТУ.

Необходимо отметить, что оба ОКР и выпускаемая по ним продукция имеют приёмку ВП МО РФ по типу 5.

Таблица 1.1 – Параметры коаксиальных фазостабильных радиочастотных кабелей повышенной теплостойкости, ОКР «Источник-И5» (по данным ФЖТК.358800.089 ТУ и ДКЮГ.358800.030 ТУ)

№ п/п Марка кабеля Материал внутреннего проводника / количество проволок / Ø, мм Материал изолятора
сердечника /
Ø, мм
Материал
ленточного
экрана,
мм
Провод
оплётки,
Ø, мм / материал
Материал
оболочки,
цвет
Ø оболочки
(без брони), мм
Vp, % ε изолятора
сердечника
С,
пФ/м
α , ≤, дБ/м /
на частоте f,
ГГц
Изменение температуры среды,
°С
1 РК 50-4-420-С* Cu+Ag / 1 /
1,43±0,02
Лента ПТФЭ (PTFE) низкой плотности 4,06±015 Спирально наложенная Cu+Ag фольга 0,10±
0,02
Cu
+Ag
ФЭП, синий 5,5±
0,2
80 1,54 86 – справочная величина 1,41/26,5
1,07/18
-60 …165
2 РК 50-4-421-С* Cu / 1 /
1,43±0,02
Cu ПУ, чёрн. 5,8±
0,2
1,48/26,5 -60…115
3 РК 50-5-410-С* Cu+Ag / 7 /
2,26±0,02
5,90±015 0,17±
0,03
Cu
+Ag
ФЭП, синий 7,6±
0,2
    0,94/18 -60…165
4 РК 50-5-411-С* Cu / 7 /
2,26±0,02
0,15±
0,02
Cu ПУ, чёрн. 7,8±
0,2
0,99/18 -60…115
5 РК 50-5-412-С* Cu+Ag / 1 /
2,3±0,02
6,27±015 0,17±
0,03
Cu
+Ag
ФЭП, синий 8,0±
0,2
    0,76/18 -60…165
6 РК 50-5-413-С* Cu / 1 /
2,3±0,02
0,15±
0,02
Cu ПУ, чёрн. 8,2±
0,2
0,80/18 -60…115
7 РК 50-2-42-C Cu+Ag / 1 /
1,0±0,02
2,69±015 0,08±0,01 Cu+
Ag
ФЭП, зелён. 4,1±
0,2
82 1,49 2,65/40
1,57/18
-60…165
8 РК 50-2-43-C Cu / 1 /
1,0±0,02
Cu ПУ, чёрн. 4,3±
0,2
2,75/40 -60…115

Примечания.

1) * - кабели могут иметь защитный элемент (бронь) в виде оплётки из стальных оцинкованных проволок, чему соответствует дополнительный индекс «-КГ» в обозначении марки кабеля;
Cu – материал провода - медь;
Cu+Ag – материал провода и фольги - медь, покрытая серебром;
FEP – фторированный этилен-пропилен, ФЭП;  ПУ – полиуретановая композиция;
Vp – скорость распространения сигнала;
С – электрическая ёмкость единицы длины кабеля;
α – коэффициент затухания;

2) Зелёным цветом обозначены значения, реально измеренные в процессе испытаний;

3) Свободные ячейки предназначены для результатов последующих измерений.


Известные нормативные документы (стандарты МЭК, отечественный ГОСТ) предусматривают контроль фазовой стабильности кабельных сборок (КС) при двух видах внешних воздействий - при изгибах различного вида и при изменении температуры [2, 3, 5, 6]. При этом предпочтение отдаётся измерению вариаций фазы в зависимости от частоты при изгибе КС вокруг оправок соответствующего диаметра [3, 5, 6].

Приведённые в указанных и других аналогичных публикациях методики наряду с аналогичностью - изгибы производится вокруг оправок диаметром около десяти внешних диаметров кабеля КС - имеют существенные отличия:

  • методики, описанные в [3; 6], используют векторный анализатор цепей (ВАЦ) в однопортовом режиме, в то время как в [5] КС подключается к обеим портам ВАЦ;
  • в [3, 6] КС изгибается вокруг оправки на 360°, а в [5] – используется так называемый U-изгиб на 180° и изгиб со скручиванием на ± 180°.

Авторы публикации [3], отмечая отсутствие единой стандартизованной методики изгибов, приходят к выводу: «В радиочастотной кабельной промышленности измерение зависимости фазы от изгиба варьируется от компании к компании, и важно понимать, что производители определяют стабильность фазы при выборе кабеля для применения, в котором эта функция является желательной». Таким образом, методики измерения фазовой стабильности кабелей могут отличаться, в частности в зависимости от технических требований потребителя.

Значительный интерес представляет метод измерения стабильности фазы тестируемых КС, описанный в [5]. В этом методе рекомендуется перед измерением отклонений фазы КС за счёт изгибов выполнить процедуру предварительного кондиционирования (preconditioning), температурная циклограмма которой представлена на рисунке:

preconditioning

где

t0 – температура воздуха в лаборатории;
tmax – максимальная рабочая температура и
tmin – минимальная температура, указанные в ТУ на КС.


По мнению авторов [5] «на соотношение фазы и температуры новых кабелей оказывают влияние необратимые отклонения фазовой постоянной; эти отклонения можно уменьшить циклическим воздействием температуры».

Для подтверждения возможности улучшения температурно-фазовых характеристик вновь изготовленных кабелей в испытательном центре НПП «Спецкабель» в период с декабря 2020 г. по февраль 2021 г. выполнены исследовательские испытания с использованием рекомендаций международного стандарта [5], результаты которых приведены ниже.

1  Объекты испытаний

1.1 На испытания представлены образцы радиочастотных кабельных сборок, конструктивные параметры которых приведены в Таблице 1.2. КС разработаны и изготовлены в цехе кабельных сборок НПП «Спецкабель».

Таблица 1.2 – Конструктивные параметры тестируемых кабельных сборок

К-во,
шт.
Тип соединителя
(слева и справа)
Марка кабеля;
Lф - физ. длина
кабельной сборки
Lфр- реальная
физ. длина сборки,
мм
Диапазон
рабочих
температур
Маркировки КС
справа и слева
1 2 3 4 5 6
1 СР 50-13-292-2-42
4 шт.
РК 50-2-42-С;
Lф= (10000 ± 50) мм
10037 -60…+165 РК 50-2-42-С;
№1
1 10045 РК 50-2-42-С;
№2
1 СР 50-13-35-4-420
4 шт.
РК 50-4-420-С;
Lф= (10000 ± 50) мм
10048 РК 50-4-420-С;
№1
1 10049 РК 50-4-420-С;
№2

КС изготовлены по техническим условиям ФЖТК.685671.097 ТУ. В состав КС входят кабели, изготовленные по техническим условиям ДКЮГ.358800.030 ТУ и ФЖТК.358800.089 ТУ, и соединители, изготовленные по техническим условиям АГСП.430421.009 ТУ.

1.2 В Таблице 2 приведены измеренные до термоциклирования электрические параметры КС.

Таблица 2 – Электрические параметры тестируемых кабельных сборок,
измеренные при нормальной температуре до термоциклирования

Маркировки
ФКС
КСВ на частотах
10 ГГц / 18 ГГц
Затухание на частотах
при температуре 25° С,
дБ
Расширенная фаза на частотах
при температуре 25° С,
(°)
Диэлектрическая
проницаемость,
ε
10 ГГц 18 ГГц 10 ГГц 18 ГГц
1 2 3 4 5 6 7
РК 50-2-42-С;
№1
1,14/1,.07 -11.50 -15.42 146 814,8 264 234,7 1,49
РК 50-2-42-С;
№2
1,10/1,07 -11.76 -15.78 146 988,9 264 547,6 1,49
РК 50-4-420-С
№1
1,25/1,08 -8.08 -10.81 149536,9 269 150,8 1,54
РК 50-4-420-С
№2
1,06/1,13 -7.94 -10.77 149479,6 269 045,7 1,54

1.3 Значения затуханий на частоте 18 ГГц, диэлектрической проницаемости ε из Таблицы 1.1и реальной физической длины КС из Таблицы 1.2 использовались в программном обеспечении установки УГКИ.

3. Задачи испытаний

3.1 Задачи испытаний:

  • предварительные механические воздействия на КС – U-изгиб и изгиб со скручиванием, с измерениями и записью результатов;
  • проведение одновременного термоциклирования 4-х тестируемых КС с использованием установки УГКИ с записью результатов измерений в процессе термоциклирования;
  • повторение механических воздействий на КС с измерениями и записью результатов;
  • анализ полученных результатов исследовательских испытаний.

4. Условия окружающей среды при проведении испытаний

Испытания в помещении лаборатории проводились в нормальных климатических условиях:

  • температура - (22÷25) °С;
  • относительная влажность воздуха - (46÷56) %;
  • атмосферное давление - (97,8÷100,0) кПа.

5. Рабочее место для реализации термоциклирования

Рабочее место для реализации термоциклирования

5.1 Работы по термо-циклированию коаксиальных фазостабильных радиочастотных кабелей повышенной теплостойкости проводились на установке для групповых климатических испытаний УГКИ СБЕД.440124.001. Установка запатентована [7], разработана и изготовлена силами сотрудников НПП «Спецкабель» и предназначена, прежде всего, для выполнения исследова-тельских работ. Программное обеспечение (ПО), установленное в компьютер УГКИ, обеспечивает проведение температурных испытаний по предварительно введённому в ПО заданию, без привлечения оператора в процессе испытаний.

Установка выполняет измерения вносимой фазовой задержки от температуры – φ(t) и затухания от температуры – а(t) для четырёх коаксиальных кабельных сборок, одновременно размещаемых в климатической камере и коммутируемых последовательно.

5.2 За счёт автоматизации задаваемого цикла климатических испытаний установка обеспечивает:

а) сокращение трудоёмкости и общего времени испытаний за счёт установленного программно времени выдержки кабельных сборок на каждой из температур и автоматического перехода от предыдущей температуры к последующей;

б) возможность одновременной количественной оценки температурных характеристик до четырёх кабельных сборок;

в) повышение достоверности и точности полученных результатов измерений за счёт минимизации влияния человеческого фактора;

г) автоматическое формирование протоколов испытаний каждой кабельной сборки.

5.3 На установку УГКИ выпущен полный комплект эксплуатационной документации, в том числе руководство по эксплуатации СБЕД.440124.001 РЭ. Установка предназначена для работы в нормальных климатических условиях и размещается в помещении лаборатории комплексных испытаний.


6.  Методы механических воздействий на тестируемые ФКС

6.1 Процедура тестирования четырёх кабельных сборок на два вида изгиба произведена дважды – до проведения термоциклирования и после термоциклирования, с сохранением результатов измерений в Таблицах 3 и 4.

6.2 В качестве примера на рис. 6.1 приведены графики изменения фазы кабельной сборки №1 РК 50-2-42-С от частоты, полученные на экране векторного анализатора цепей (ВАЦ) ZVB 20 при тестировании на U-изгиб в нормальных климатических условиях.

Графики с обозначением «diff_a_b» соответствуют изменению фазы (длины в электрических градусах) при первом изгибе КС (вверх), с обозначением «diff_a_с» - при втором изгибе (вниз) (см. раздел 7). Графики с обозначением А) соответствуют измерениям до термоциклирования, с обозначением Б) - после термоциклирования.

А)
А)
Б)
Б)

Рис.6.1 Изменение фазы кабельной сборки №1 РК 50-2-42-С

6.3 В строки Таблиц 3 и 4 с подзаголовками «Тестирование на U-изгиб» и «Тестирование на скручивание» внесены значения изменения фазы на частотах 10 ГГц и 18 ГГц, которым соответствуют маркеры М1 и М2. Полученные при этих и последующих измерениях данные а-b (°) и а-c (°) сведены в Таблицы 3 и 4.

Здесь и далее обозначение (°) соответствует градусам электрической длины.

Таблица 3 – Электрическая длина кабельных сборок при двух видах тестирования до проведения термоциклирования

Электрическая
длина
РК 50-2-42-С;
№1
РК 50-2-42-С;
№2
РК 50-4-420-С;
№1
РК 50-4-420-С;
№2
10 ГГц 18 ГГц 10 ГГц 18 ГГц 10 ГГц 18 ГГц 10 ГГц 18 ГГц
Тестирование на U-изгиб
φ1 (°) 146 751 264 120 146 882 264 356 149 524 269 124 149 464 269 014
а-b (°) - U 1,36 2,49 0,41 0,93 -1,17 -3,12 0,29 -0,12
а-c (°) - U 0,38 0,46 0,38 0,57 -1,39 -4,01 0,42 -0.29

Тестирование на скручивание
φ2 (°) 146 719 264 061 146 859 264 313 149 507 269 093 149 458 269 004
а-b (°) - tw -2,14 -3,62 2,83 4,76 -7,38 -13,55 -8,9 -15,78
а-c (°) - tw 8,44 15 4,7 7,86 11,07 20,12 13,18 23,98
Δφ1 (°) 32 59 23 43 17 31 6 10

6.4 Тестирование на скручивание проводилось непосредственно после тестирования на изгиб, с использованием в этих случаях и в дальнейшем цилиндрической оправки диаметром 50 мм.

Перед проведением каждого тестирования проводилось измерение электрической длины каждой КС .

После двукратного U-изгиба КС – вверх и вниз на 180° вокруг оправки – наблюдалось уменьшение электрической длины каждой КС на величину
Δφ1 = φ1 – φ2(см. нижнюю строку Таблицы 3).


Таблица 4  –Электрическая длина кабельных сборок при двух видах тестирования после проведения термоциклирования

Электрическая
длина
РК 50-2-42-С;
№1
РК 50-2-42-С;
№2
РК 50-4-420-С;
№1
РК 50-4-420-С;
№2
10 ГГц 18 ГГц 10 ГГц 18 ГГц 10 ГГц 18 ГГц 10 ГГц 18 ГГц
Тестирование на U-изгиб
φ3 (°) 146 857 264 308 147 001 264 569 149 795 269 609 149 722 269 476
а-b (°) - U 0,86 1,39 1,92 3,14 2,45 2,91 1,15 0,26
а-c (°) - U 3,33 5,85 7,23 12.903 8,80 14,46 5,48 8,35

Тестирование на скручивание
φ4 (°) 146 849 264 294 146 993 264 555 149 785 269 592 149 715 269 468*
а-b (°) - tw -3,23 -5,13 -1,49 -2,19 -5,58 -9,76 -5,40 -10,23
а-c (°) - tw 6,36 12,13 3,94 7,62 6,04 10,93 9,47 16,64
Δφ3 (°) 8 14 8 14 10 17 7 8

6.5 В нижней строке Таблицы 4 приведены значения уменьшения электрической длины непосредственно после выполнения процедуры U-изгиба КС, прошедших тероциклирование:      Δφ3 = φ3 – φ4 . Сравнение численных значений Δφ3 и Δφ1 в Таблице 3 показывает, что изменение фазы тестируемых сборок после термоциклирования при U-изгибах существенно уменьшилось.

7.  Результаты тестирования на U-изгиб

Результаты тестирования на U-изгиб

7.1 Операции по тестированию КС на U-изгиб выполнены в соответствии с рекомендациями МЭК [5], что проиллюстрировано на рис. 7.1.

Для удобства дальнейшего анализа данные Таблиц 3 и 4 использованы для построения гистограмм, на которых изменения фазы а-b (°)-U и а-с (°)-U на частоте 18 ГГц до термоциклирования представлены голубым и фиолетовым цветом, а после термоциклирования – зелёным и коричневым цветом.

Рис. 7.1 Тестирование ФКС на U-изгиб


Рис.7.2 Изменения фазы а-b (°)-U и а-с (°)-U кабельной сборки №1 РК 50-2-42-С
Рис.7.2 Изменения фазы а-b (°)-U и а-с (°)-U кабельной сборки №1 РК 50-2-42-С

Рис.7.3 Изменения фазы а-b (°)-U и а-с (°)-U кабельной сборки №2 РК 50-2-42-С
Рис.7.3 Изменения фазы а-b (°)-U и а-с (°)-U кабельной сборки №2 РК 50-2-42-С

Рис.7.4 Изменения фазы а-b (°)-U и а-с (°)-U кабельной сборки №1 РК 50-4-420-С
Рис.7.4 Изменения фазы а-b (°)-U и а-с (°)-U кабельной сборки №1 РК 50-4-420-С

Рис.7.5 Изменения фазы а-b (°)-U и а-с (°)-U кабельной сборки №2 РК 50-4-420-С
Рис.7.5 Изменения фазы а-b (°)-U и а-с (°)-U кабельной сборки №2 РК 50-4-420-С

8. Результаты тестирования на скручивание

8.1 Действия при тестировании КС на скручивание выполнены в соответствии с рекомендациями стандарта [5], что иллюстрирует рис. 8.1.

Тестирование на скручивание

Рис. 8.1 Тестирование на скручивание

8.2 На рисунках 8.2…8.5 приведены гистограммы, построенные по данным Таблиц 3 и 4 и показывающие изменение электрической длины а-b (°)-tw и а-с (°)-tw четырёх кабельных сборок на частоте 18 ГГц при тестировании на скручивание.

Изменения фазы с обозначением «a-b» соответствуют изменению фазы при вращении оправки на минус 180° (против часовой стрелки), а с обозначением «a-с» - при вращении оправки на 180° (по часовой стрелке).

Изменения фазы а-b (°) - tw и а-с (°)-tw кабельной сборки №1 РК 50-2-42-С

Рис.8.2 Изменения фазы а-b (°) - tw и а-с (°)-tw кабельной сборки №1 РК 50-2-42-С

Изменения фазы а-b (°) - tw и а-с (°)-tw кабельной сборки №2 РК 50-2-42-С

Рис.8.3 Изменения фазы а-b (°) - tw и а-с (°)-tw кабельной сборки №2 РК 50-2-42-С

Изменения фазы а-b (°) - tw и а-с (°)-tw кабельной сборки №1 РК 50-4-420-С

Рис.8.4 Изменения фазы а-b (°) - tw и а-с (°)-tw кабельной сборки №1 РК 50-4-420-С

Изменения фазы а-b (°) - tw и а-с (°)-tw кабельной сборки №2 РК 50-4-420-С

Рис.8.5 Изменения фазы а-b (°) - tw и а-с (°)-tw кабельной сборки №2 РК 50-4-420-С


9.  Термоциклирование

9.1 Термоциклирование (температурное кондиционирование) выполнено одновременно для 4-х тестируемых кабельных сборок, параметры которых приведены в Таблице 1.2.

9.2 Испытания проводились в диапазоне частот (10…20 000) МГц при полосе пропускания ВАЦ 1 кГц. Время выдержки на каждой температуре составляло 30 мин., необходимая информация о тестируемых кабельных сборках и о климатической камере вносилась в ПО УГКИ, после чего была реализована температурная циклограмма, изображённая на рис.9.1.

Температурная циклограмма кондиционирования 4-х кабельных сборок на установке УГКИ

Рис.9.1 Температурная циклограмма кондиционирования 4-х кабельных сборок на установке УГКИ

9.3 После выполнения 6 циклов термоциклирования получены формируемые программно Протоколы измерения температурных параметров четырёх ФКС, каждый из которых содержит таблицы с данными измерений.

Полученные значения задержки от температуры φ в РРМ и затухания от температуры а в дБ % перенесены из Протоколов в соответствующие ячейки таблицы 5.


Таблица 5 - Результирующие параметры циклограммы термоциклирования 4-х кабельных сборок

Частота измерений 18 ГГц 1 цикл 2 цикл 3 цикл 4 цикл 5 цикл 6 цикл Параметры КС
при 25 °С после
термоциклирования
20.02.21
Положительные температуры
Параметры КС
при температуре 25 °С
из таб. 2
РК 50-2-42-С; №1 T, °С 165 164,9 164,8 164,7 164,6 164,5
φ, PPM ►1201,59 1308,05 1354,86 1388,51 1411,43 1428,49
T, °С 25 a, дБ % * 25,54 25,30 25,17 25,19 25,07 25,03 T, °С 25
φ, (°) 264 234,7 Отрицательные температуры φ, (°) *264 239
a, дБ % 15,42 T, °С - 60 - 60,1 - 60,2 - 60,3 - 60,4 - 60,5 a, дБ % ►15,523


φ, PPM * 1739,70 1971,62 2063,89 2121,86 2165,65 2200,44  


a, дБ % *  -20,97 -21,31 -21,29 -21,30 -21,04 -20,76


РК 50-2-42-С;№2 Положительные температуры


T, °С 165 164,9 164,8 164,7 164,6 164,5
T, °С 25 φ, PPM ►1240,33 1344,91 1391,03 1424,10 1446,26 1463,01 T, °С 25
φ, (°) 264 547,6 a, дБ %  *  24,29 24,02 23,93 23,80 23,73 23,60 φ, (°) ◄264 474
a, дБ % 15,78 Отрицательные температуры a, дБ % ►15,867


T, °С - 60 - 60,1 - 60,2 - 60,3 - 60,4 - 60,5  


φ, PPM ►1730,89 1971,20 2062,84 2122,91 2168,42 2203,74


a, дБ % *  -20,80 -20,89 -20,82 -20,81 -20,69 -20,34


РК 50-4-420-С;№1 Положительные температуры


T, °С 165 164,9 164,8 164,7 164,6 164,5
T, °С 25 φ, PPM ►3331,46 3411,69 3452,03 3481,62 3501,95 3517,88 T, °С 25
φ, (°) 269 150,8 a, дБ %  ◄  31,58 31,13 30,87 30,77 30,65 30,48 φ, (°) ►269 527
a, дБ % 10,81 Отрицательные температуры a, дБ % ►11,09


T, °С - 60 - 60,1 - 60,2 - 60,3 - 60,4 - 60,5  


φ, PPM ►2423,01 2423,32 2432,75 2458,17 2478,80 2500,44


a, дБ %    ►-23,73 -24,25 -24,27 -24,48 -24,57 -24,59


РК 50-4-420-С;№2 Положительные температуры


T, °С 165 164,9 164,8 164,7 164,6 164,5
T, °С 25 φ, PPM ►3316,84 3382,85 3417,13 3435,87 3445,02 3451,44 T, °С 25
φ, (°) 269 045,7 a, дБ %   ◄  31,95 31,64 31,47 31,47 31,33 31,25 φ, (°) ►269 391

a, дБ %

10,77

Отрицательные температуры

a, дБ %

►11,10



T, °С

- 60

- 60,1

- 60,2

- 60,3

- 60,4

- 60,5

 


φ, PPM

►2356,89

2361,41

2377,72

2396,91

2410,16

2422,80



a, дБ %

*  -24,36

-24,89

-25,00

-25,12

-25,24

-25,21

9.4  На рис.9.2 представлены построенные по данным Таблицы 5 графики зависимости φ - электрической длины каждой из четырёх тестируемых КС в относительных единицах PPM, измеренные на частоте 18 ГГц в конце каждого циклического температурного воздействия (см. рис.9.1).

Увеличение φ на 26 и 19 % 
Увеличение φ на 26 и 19 % 
Увеличение φ на 27 и 18%
Увеличение φ на 27 и 18%
Увеличение φ на 3 и 6 %
Увеличение φ на 3 и 6 %
Увеличение φ на 3 и 4%
Увеличение φ на 3 и 4%

Рис.9.2 Зависимость электрической длины φ четырёх ФКС при циклическом изменении температур от максимального до минимального допустимого значения

10 Материально-техническое обеспечение

Перечень средств измерений, испытательного оборудования и приспособлений представлен в таблицах 6 и 7.

Таблица 6 – Средства измерений для проведения испытаний


п/п
Наименование СИ Тип Заводской
номер
Дата очередной
поверки
1 Рулетка измерительная Р30 УЗК 49 20.06.2021 г.
2 Термогигрометр ИВА-6Н-КП-Д 5021 01.12.2021 г.
3 Анализатор цепей векторный ZVB 20 100364 08.06.2021 г.
5 Установка для групповых климатических испытаний УГКИ
СБЕД.440124.001
1 06.10.2021 г.

Таблица 7 – Испытательное оборудование


п/п
Наименование ИО Тип Заводской
номер
Дата очередной
аттестации
1 Климатическая камера SE-600-6-6 42310 16.12.2022 г.
2 Ключ тарированный для соединителей типа 2,92 мм;
3,5 мм; IX вар.3 с моментом вращения 0,9±0,1 Нм
(НПФ«Микран»)
КТ-2 - -

11. Анализ результатов испытаний

Анализ результатов исследования кабельных сборок из первых отечественных фазостабильных кабелей СВЧ по рекомендациям стандарта [5] позволяет сделать следующие ВЫВОДЫ:

11.1 После термоциклирования кабельные сборки приобрели более прогнозируемые характеристики:

  • при U-изгибе все КС имеют положительное отклонение фазы (см. гистограммы на рис. 7.2…7.5);
  • при скручивании все КС имеют разнонаправленное отклонение фазы, а модуль отклонений существенно снижен относительно значений до термоциклирования (см. гистограммы на рис. 8.2…8.5);
  • фазовая стабильность КС после термоциклирования улучшается: разница между значениями электрической длины КС до и после U-изгиба существенно меньше после термоциклирования (см. значения Δφ1 и Δφ3 в Таблицах 3 и 4);
  • прирост фазы с каждым циклом термоциклирования становится меньше (см. графики на рис. 9.2), наблюдается тенденция к «насыщению»; данный эффект более ярко выражен у КС на основе кабелей РК 50-2-42-С, так как они обладают меньшей теплоемкостью по сравнению с кабелями РК 50-4-420-С.

11.2 Полученные результаты описанных исследований подтверждают целесообразность проведения термоциклирования первых отечественных фазостабильных кабелей СВЧ, предназначенных для ответственных применений.

Для выработки конкретных рекомендаций по оптимальному количеству циклов термоциклирования и параметров указанных циклов целесообразно продолжение аналогичных исследований для всех марок кабелей, указанных в Таблице 1.1.


ЛИТЕРАТУРА

  1. Прокимов А., Лобанов А., Джуринский К., Кузнецов Р. Фазовая стабильность кабельных сборок СВЧ с диэлектриком ПТФЭ // Компоненты и технологии. 2015. №6. с. 60-66.
  2. ГОСТ Р 58416-2019. Кабели радиочастотные. Общие технические условия. Издание официальное. // Москва. Стандартинформ. 2019. 3/44.
  3. More than Just a Phase: Understanding Phase Stability in RF Test Cables. AN46-004 // www.minicircuits.com.
  4. Прокимов А., Джуринский К., Смирнова Ю. Перспективные изоляционные материалы для радиочастотных кабелей и соединителей // Компоненты и технологии. 2017. №2. с.105-113.
  5. IEC 61196-1-111. Edition 2.0 2014-06. INTERNATIONAL STANDARD. Coaxial communication cables – Part 1-111: Electrical test methods – Stability of phase test methods // INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMISSION.
  6. ФЖТК.685671.097 ТУ  Кабельная сборка радиочастотная фазо-стабильная повышенной теплостойкости. Технические условия // Москва.
    ООО НПП «Спецкабель», 2020.
  7. Патент на изобретение № 2683254. RU 2 683 254 C1; H04B 3/46 (2015.01). Прокимов А.А., Лобанов А.В.,  Пермяков Б.В., Мельников А.А.
    Способ измерения параметров коаксиальных кабельных сборок в диапазоне температур и устройство для его осуществления. Заявка № 2018113544, приоритет 16.04.2019.
Кабельный завод Спецкабель