ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ФИДЕРНОГО ТРАКТА
Специально для журнала РАДИОЛЮБИТЕЛЬ
НИКОЛАЙ ДОРЕЗЮК к.т.н.
ВАСИЛИЙ СОЛОВЬЁВ
Москва
Специалистам в области телекоммуникаций, радиовещания, телевидения известно, что фидерный тракт — это кабельная ( реже – волноводная ) линия, которая соединяет антенну с приемо/передатчиком. Как правило, кабельная линия состоит из основного фидера, т. е. радиочастотного кабеля с малыми потерями, армированного с двух сторон радиочастотными соединителями и двух ( реже одного ) гибких кабельных вставок – джамперов, выполненных из радиочастотного кабеля меньшего диаметра с соединителями, имеющего значительно меньший, чем основной фидер, радиус изгиба. Такая комбинация кабелей необходима для оптимизации требований по наименьшему затухания и удобству присоединения кабеля к аппаратуре. Чем руководствоваться при выборе фидера, джамперов и соединителей изложено в [ 1-3 ].
Однако при любом выборе этих составляющих фидерного тракта в их последовательной сборке имеются уязвимые места с точки зрения попадания влаги. Поскольку фидер эксплуатируется в условиях значительных перепадов температур, давления и влажности окружающей среды необходимо очень серьезно подходить к обеспечению влагостойкости тракта. Попадание влаги в фидерный тракт может свести на нет выполнение основной функции фидера — передача сигнала между антенной и приемо/передатчиком с наименьшими потерями и искажениями. Уязвимыми местами являются места заделок кабелей в соединители и сочленения фидера с джамперами, джампера с антенной ( иногда и приемо/передатчика, если они установлены в незащищенных от влаги помещениях)
Правильно выбранные для фидеров и джамперов современные кабели и соединители являются продольно и поперечно влагогерметичными. В частности, широко применяемые для систем cвязи, радио и телевещания кабели производства NK Cables (Финляндия) торговых марок Whmax и TELLU имеют великолепные свойства по влагостойкости, конструктивно обеспеченные благодаря тому, что:
- изоляция представляет собой мелкоячеистую структуру из вспененного физическим способом полиэтилена с закрытыми порами, причем сама изоляция имеет прочную адгезию с внутренним проводником и закрыта от проникновения влаги верхним и нижним слоями из тонкого слоя сплошного полиэтилена ( т.е. пористая изоляция «запечатана» в тончайшую трубку из полиэтилана – так называемая трехслойная изоляция)
- внешний проводник представляет герметичную сварную медную трубку с кольцевым гофрированием, плотно ( с вдавливанием) обжимающую изоляцию.
- защитная оболочка из полиэтилена наложена на внешний проводник с обжатием
Следует отметить, что аналогичные зарубежные кабели других производителей имеют не трехслойную, а двухслойную изоляцию, что является недостатком по сравнению с кабелями производства NK Cables.
С точки зрения влагостойкости нежелательно применять для фидеров кабели с кордельной изоляцией, потому что даже при отсутствии прямого попадания влаги при перепаде температур окружающей среды внутри образуется конденсат, к тому же практически вся полость кабеля между внешним проводником из герметичной медной трубки и внутренним трубчатым проводником занята воздухом ( диэлектрика внутри всего 10 %). Для этих кабелей надо применять особые меры по герметизации и желательно при эксплуатации нагнетать внутрь осушенный воздух под небольшим избыточным давлением.
На рис. рис. 1 дан поперечный разрез влагостойкого кабеля с трехслойной изоляцией производства NK Cables, на рис. 2 – не влагостойкая конструкция кабеля с кордельной изоляцией.
Рис. 1 Трехслойная изоляция фидерных кабелей финского производства.
Рис. 2 Конструкция фидерного кабеля с кордельной изоляцией.
Правильно выбранные для фидеров и джамперов радиочастотные соединители имеют влагостойкую конструкцию. Это подтверждается испытаниями по методике IP 68 ( соединители с кабелем выдерживаются в воде под давлением 2,5 атм, что эквивалентно погружению на глубину 25 м). Эта методика принята в Европе и все производители подтверждают влагостойкость своих изделий ( соединителей и джамперов ) именно по этой методике. Влагостойкость соединителей обеспечивается применением круглых прокладок из силиконовой ( кремнийорганической) резины, так называемых O-Ring, число которых у разных производителей составляет от 3 до 6. Резиновые прокладки размещаются внутри соединителя в местах возможного проникновения влаги. Наиболее защищены от влаги соединители фирмы Teracom, Швеция, одна из конструкций которых приведена на рис. 3
Хорошая влагозащита предусмотрена также в соединителях фирмы Spinner, Германия, которые исходя из соотношения «цена- качество» широко применяются в современных системах сотовой и другой радиосвязи.
Рис 3. Применение силиконовых прокладок в соединителе для обеспечения влагостойкости.
Многие поставщики соединителей ( например, Spinner и WISI, Германия) предусматривают дополнительную защиту соединителя от проникновения влаги путем ввода в его полость через отверстие в корпусе специальных герметизирующих компаундов, наиболее распространенным из которых в России является герметик Plast 2000 (Spinner, Германия). Этот компаунд имеет хорошую адгезию к металлическим частям соединителя и оболочки кабеля. Процесс заполнение полости соединителя зависит от температуры и влажности окружающей среды, в нормальных климатических условиях компаунд заполняет соединитель достаточно быстро. Plast 2000 выпускается в тюбиках объемом 20 и 70 куб. см. Типичный расход этого герметика в соединителях для кабеля ½” – 4 куб. см, для 5/8”- 6 куб. см., 7/8”- 7 куб. см, 1 ¼”- 15 куб. см., 1 5/8”- 20 куб. см., 2 ¼ “- 28 куб. см.
После установки соединителей на кабели место заделки герметизируют с помощью термоусаживающихся трубок (ТУТов). Эти трубки выпускаются как отечественными, так и зарубежными производителями, имеют широкую номенклатуру и варианты исполнения: отечественные — без и импортные с подклеивающим слоем. Основное свойство этих трубок – при нагревании усаживаться до требуемого диаметра, тем самым обеспечивая герметизацию конструкции, находящейся под трубкой . Обычный коэффициент усадки по диаметру составляет 2 ( отечественные трубки) и 3-4 ( импортные трубки). Рабочий диапазон ТУТов производства Rayhem ( Бельгия) от -60 ° С до + 70 ° С, 3 М ( США) от -55 ° С до + 130 ° С, России от -60 ° С до + 90 ° С.
Номенклатура рекомендуемых ТУТов дана ниже . Выбор трубок по диаметрам диктуется диаметрами кабеля и соединителя. Широкая гамма размеров трубок позволяет выбрать оптимальный вариант для герметизации данного конкретного соединителя и кабеля.
ТУТ фирмы 3М, США
MDT-A – среднестенная трубка с клеевым подслоем, специально разработана для обеспечения надежной и гибкой изоляции соединений и мест повреждения кабелей, клеевой подслой обеспечивает отличную герметизацию.
MDT-A-F 471 – модифицированная трубка MDT-A для изоляции соединений и мест повреждений кабелей с расширенным диапазоном рабочих температур.
HDT-A – толстостенная трубка с клеевым подслоем наиболее прочная, для использования в тяжелых условиях, обеспечивает очень прочную и долговечную изоляцию мест соединения с отличной герметизацией за счет клеевого подслоя.
Трубки поставляются длиной 1 м.
Таблица 1
Технические характеристики ТУТ фирмы 3М
| Название | Диапазон рабочих температур | Материал | Коэффициент термоусадки | Температура термоусадки | Пожароопасность |
| MDT-A | от –35° С до +130° С | полиэтилен | до 4,5 | +135° С(мин.) | не горюч от27 мм и выше |
| MDT-A-F 471 | от –55°С до +130°С | полиэтилен | до 4,5 | +135° С(мин.) | не горюч от27 мм и выше |
| HDT-A | от –55°С до +130°С | полиэтилен | до 4 | +135° С(мин.) | не горюч |
Таблица 2
ТУТ MDT-A\MDT-A-F 471-Номенклатура
| Диаметр до усадки, мм | Диаметр после усадки, мм | Толщина стенок после усадки, мм | Толщина клеевого слоя после термоусадки, мм |
| 12,0 | 3,0 | 2,5 | 0,7 |
| 19,0 | 6,0 | 3,3 | 0,8 |
| 27,0 | 6,0 | 3,3 | 0,8 |
| 32,0 | 7,5 | 3,3 | 0,8 |
| 38,0 | 12,0 | 3,3 | 0,8 |
| 50,0 | 18,0 | 3,3 | 0,8 |
| 70,0 | 26,0 | 3,3 | 0,8 |
| 90,0 | 36,0 | 3,3 | 0,8 |
| 120,0 | 40,0 | 3,3 | 0,8 |
Таблица 3
ТУТ HDT-A Номенклатура
| Диаметр до усадки, мм | Диаметр после усадки, мм | Толщине стенок после усадки, мм | Толщина клеевого слоя после термоусадки, мм |
| 12,0 | 3,0 | 3,2 | 0,7 |
| 19,0 | 6,0 | 3,3 | 0,8 |
| 30,0 | 8,0 | 4,8 | 0,8 |
| 38,0 | 12,0 | 4,8 | 0,8 |
| 48,0 | 15,0 | 4,8 | 0,8 |
| 85,0 | 26,0 | 4,8 | 0,8 |
| 115,0 | 38,0 | 4,8 | 0,8 |
ТУТ фирмы Tyco Electronics Raychem, Бельгия
MWTM – среднестенная трубка с клеевым подслоем, специально разработана для обеспечения надежной и гибкой герметизации соединений и мест повреждения кабелей, клеевой подслой обеспечивает отличную адгезию.
Трубки поставляются длиной 1 м.
Таблица 4
Технические характеристики ТУТ фирмы Raychem
| Название | Диапазон рабочих температур | Материал | Коэффициент термоусадки | Температура термоусадки | Пожаро-опасность |
| MWTM | от –60° С до +70° С | полиэтилен | до 4 | +125° С(мин.) | не указана |
Таблица 5
MWTM Номенклатура
| Диаметр до усадки, мм | Диаметр после усадки, мм |
| 10,0 | 3,0 |
| 12,0 | 3,0 |
| 16,0 | 5,0 |
| 25,0 | 8,0 |
| 35,0 | 12,0 |
| 50,0 | 16,0 |
| 63,0 | 19,.0 |
| 70,0 | 26,0 |
| 75,0 | 22,0 |
| 90,0 | 36,0 |
| 95,0 | 29,0 |
| 115,0 | 34,0 |
| 120,0 | 40,0 |
| 140,0 | 42,0 |
| 160,0 | 50,0 |
| 164,0 | 80,0 |
| 180,0 | 60,0 |
| 195,0 | 102,0 |
Отечественные ТУТ.
Трубки выпускаются по ТУ 95 1613-87, выполнены из радиациоономодифицированного полиэтилена, не имеют клеевого подслоя, поэтому рекомендуются для применения с клеем-расплавом, например, марки КР-1, который накладывают «горячим способом». Условное обозначение трубок при заказе состоит из букв ТУТ и двух групп цифр, где числитель обозначает внутренний диаметр трубки до, а знаменатель после усадки.
Поставляется в бухтах.
Клей-расплав КР-1 ( ТУ 2242-001-17618537-99) представляет собой однородную каучукоподобную массу в виде стержней, прутков диаметром 15-40 мм и длиной 150-400 мм.
Таблица 6
Технические характеристики отечественных ТУТ
| Название | Диапазон рабочих температур | Материал | Коэффициент термоусадки | Температура термоусадки | Пожароопасность |
| ТУТ | от –60° С до +90° С | полиэтилен | 2 | +125° С(мин.) | не указана |
Отечественная номенклатура вТУТ включает широкую гамму размеров : от 10 до 195 мм ( диаметр до усадки) и соответственно от 5 до 102 мм ( диаметр после усадки)
Приведенные выше ТУТы отличаются не только температурой эксплуатации, но и такими параметрами, как толщиной стенок, равно-толщинностью, коэффициентом усадки, поставочной длиной, ценой и пр.
Выбрать оптимальную по параметрам трубку помогут консультации со специалистами.
Приняв все меры к обеспечению влагостойкости радиочастотных кабелей, соединителей и мест их заделки, тем не менее обезопасить тракт от проникновения влаги необходимо и в местах сочленений фидеров, джамперов и аппаратуры.
В этой области существуют разные подходы к герметизации, учитывающие прежде всего условия, при которых проводят монтаж оборудования, удобство эксплуатации и проведения регламентных работ. Наиболее часто используют метод герметизации путем обмотки мест сочленения сначала лентами из резиновой мастики типа ScotchFill ( производитель 3М, США), М 14-16 ( Россия), затем поверх мастичных лент накладывают обмотку из всепогодных ориентированных ПВХ лент типа Scotch Super 33 +, Scotch 23 T (самовулканизирующаяся лента). При обмотке мест стыка лентами необходимо строго следовать инструкции, поскольку место герметизации стыков должно иметь с двух сторон конусность для стекания воды при вертикальной подвеске кабелей.
Параметры лент для герметизации стыков и сочленений приведены в таблице 8
Таблица 8.
Ленты для герметизации
| № п/п | Марка | Производитель | Параметры |
| 1 | Scotch Fill | 3M, США | Изоляционная мастика, 38мм х1,5 м х 3,2 мм. Температура эксплуатацииот –60 до +85 °С. Критическое удлинение 1000 %° |
| 2 | Scotch Super 33+ | 3M, США | ПВХ ориентированная изолента , 19мм х20,1м х0,177мм. Температура при монтаже не ниже минус 18 °С, максимальный нагрев до +105 °С. Критическое удлинение 250 %. |
| 3 | Scotch 88T | 3M, США | ПВХ ориентированная изолента , 19мм х11м х 0,21мм. Температура при монтаже не ниже минус 18 °С , максимальный нагрев до +105 °С. Критическое удлинение 250 %. |
| 4 | Scotch 23Т | 3M, США | Самовулканизирующаяся лента 19мм х9,5м х 0,762мм. Выдерживает температуру до 130° С. Сжимается в 10 раз. |
| 5 | 221213 | Andrew, США | Комплект из 6 рулонов резиновой мастики (65мм х 60мм х 3мм), 2 лент ПВХ (19мм х20,1м х0,177мм), и 1 ПВХ ленты (51мм х0,177х5м) |
| 6 | МГ 14-16 | Россия, Москва | Резиновая мастика герметизирующая липкая, 45мм х 2мм х 2м |
| 7 | Абрис | Россия, Дзержинск | Лента – резиновая мастика (аналог Scothcfil), опытная партия |
Иногда места стыков и сочленений герметизируют с помощью ТУТов, но неудобство их использования очевидно, поскольку трубку надо надеть на джампер до монтажа и затем это место нагреть равномерно с помощью термопистолетов. К тому же при большой разнице в диаметрах стыкующихся соединителей и кабелей трудно подобрать нужную трубку. Стыковка, например, джампера с антенной происходит на высоте мачты и в этих условиях особенно важны время и простота процедуры герметизации. Учитывая эту специфику существуют устройства для герметизации стыков и сочленений, не требующие никаких инструментов, быстро и просто устанавливаемые на стыки. К ним относятся устройства холодной усадки фирмы 3М, США и гелевая муфта фирмы Tyco Electronics Raychem, Бельгия.
Устройство холодной усадки представляет собой радиально растянутую трубку, удерживаемую цилиндрическим каркасом в виде уложенных по спирали и соединенных друг с другом полосок из полиэтилена, концы которых выведены из трубки. Трубка надевается на место стыка, конец внутренней полоски выдергивается и трубка осаживается на стык, обеспечивая плотное обжатие места стыка. Под каждый стандартный стык, например, джампер ½”– кабель 7/8”, джампер ½”- кабель 1 ¼” и т.д. используется трубка холодной усадки своего размера. Для выравнивания большого перепада диаметров в комплект поставляемых трубок холодной усадки входит полоска из вспененного материала. Ее накладывают на кабель меньшего диаметра перед тем, как одеть трубку. Это создает определенные неудобства при сочленений фидеров и джамперов, выполняемых на высоте. Именно поэтому устройство холодной усадки не нашло широкого применения при монтаже систем радиосвязи.
Гелевая муфта представляет собой пластмассовую муфту, состоящую из двух защелкивающихся полуцилиндров с отверстиями для ввода стыкуемых кабелей. Внутри муфты имеются выемки, куда помещаются соединители стыкуемых кабелей. Особенность этой муфты заключается в том, что места стыков полуцилиндров и мест ввода кабелей имеют канавки, в которые вставлены не засыхающие гелеобразные полоски, обеспечивающие влагозащиту места стыка. Эта муфта многоразовая, что очень удобно в эксплуатации, когда требуется отсоединение и повторное соединение кабелей, например, при замене антенны, регламентных испытаниях параметров фидерного тракта и т.п. Состав геля не рассекречивается, технология новая и пока на российском рынке эти муфты только начинают предлагаться.
Внешний вид гелевой муфты показан на рис. 4.
В настоящее время могут быть предложены муфты на стандартное сочленение фидерного кабеля 7/8” с джампером ½”(максимальный диаметр соединителей – 43мм). Температура эксплуатации муфты от -30 °С до + 80°С(тест на более низкую температуру еще не проводился).
Рис. 4 Муфта для герметизации места сочленения двух кабелей с гелеобразным уплотнением по периметру
Выводы и рекомендации
- При построении фидерного тракта желательно выбирать влагостойкие радиочастотные кабели и соединители.
- Фидерный тракт необходимо тщательно защищать от проникновения влаги.
- Существует много качественных материалов для герметизации соединителей и сочленений фидерного тракта с аппаратурой.
- Оптимальный вариант герметизации фидерного тракта могут подобрать профессионалы, специализирующиеся в этой области.
Литература:
- Мальков Б.В., Дорезюк Н.И. Состояние и перспективы развития отечественных и зарубежных радиочастотных коаксиальных кабелей с малым затуханием,
Антенны, № 7 (53) 2001 г., стр.59-69
- Дорезюк Н.И. Радиочастотные кабели для систем мобильной радиосвязи ,
Вестник связи, № 2, 2002 г., стр.34-38
- Дорезюк Н.И. Рекомендации по выбору и эксплуатации фидеров
Информост, № 5 (23), 2002 г., стр.11-15