Про тепловий пробiй або допустиму потужнiсть в фiдерi

У будь-якій антено-фідерній системі максимально-допустима потужність визначається електричним та тепловим пробоєм у діелектриці (ізоляторі). Останній є наслідком перегріву діелектрика через діелектричні втрати на заданій частоті. Того самого тангенсу діелектричних втрат, який відома величина для використовуваних більшості діелектриків в АФП - повітря, кераміка, поліетилен, фторопласт. Взагалi, тепловiй пробiй страшна штука. Вiдомi випадки, коли неякiсний дiелектрик китайских клонiв PCBA (антен на печатних платах) на 5.8 GHz приводив к тому, що вже на 10W потужностi антени пробивало, тобто маємо магічний дим...

Зауважу, що в вашiй АФП найслабшими ланками у передачі потужності є:

1. RF-конектор
2. Лінія передачі (зокрема - коаксіальна лінія)

І якщо в них не вжито спеціальних заходів для видалення повітряних включень при з'єднанні, то розряд (пробiй) почнеться в тонкій плівці на межі між діелектриком і провідником. Тобто повітряні зазори збільшують ймовірність пробою і знижують допустиму пропускну потужність в квадрат епсилон разів.

Розглянемо приклад розрахунку теплових втрат потужностi в дiелектрику кабеля RG-223 довжиною 10 m при пропусканнi 100 W на еквiвалент 50 Ohm 

Для цього задамося наступними параметрами:

1. Наприклад, робоча частота 500 MHz
2. Тангенс кута дiелектричних втрат для PE на заданiй частоті, tgδ = 0.0005
3. Довжина коаксиалу, l = 10 m
4. Погонна ємність коаксиалу Cп = 101 pF/m
5. Амплiтудне значення sqrt(100*50), Ua = 70.7 V
6. Тодi тепловi втрати потужностi в кабелi на 10m становлять:

Pq = (U ^ 2) * ω * l * Cп * tgδ =  (70.7^2)*2*pi*500*(10^6)*10*101*(10^-12)*0.0005 = 7.93W

Тобто 100W потужностi на частотi 500 MHz в цьому кабелi довжиною 10 m втратять ~8 W на його нагрiв. Зауважу, що це якщо у вас режим повного узгодження КСХ=1.

Постскриптум

Шановні читачі, якщо мої дописи вас зацікавили – пiдтримайте збiр або ставайте спонсорами Youtube-каналу LaboratoryW з ексклюзивними лайфхаками.

Кориснi матерiали

1. Про фiдер замовте слово...
2. Про тепловий пробiй або допустиму потужнiсть в фiдерi
3. Орієнтовний розрахунок допустимої потужності для рiзних RF-конекторiв
4. Приклад розрахунку втрат у діелектриці
5. Приклад конструктивних елементів підстроювання резонансу для антени в кожусі
6. Приклад розрахунку та вимірювань коефіцієнта вкорочення
7. Визначення коефіцієнту вкорочення за допомогою NanoVNA у режимі TDR
8. Вимiрювання LC на векторнiку LiteVNA
9. Вимiрювання LC на векторнiку NanoVNA
10. Вимiрювання втрат методом S11 на VNA NanoVNA
11. Вимірювання втрат методом S11 та S21 на VNA NanoVNA
12. Запірна лямбда / 4 склянка. Виготовлення та вимірювання імпедансу
13. Напiвхвильовi повторювачi
14. Гнучка коаксіальна лінія 83 Ohm для спіральних антен
15. Виготовлення напівжорсткого коаксіального кабелю імпедансом 70.7 Ohm для чвертьхвильового трансформатора
16. Як правильно тестувати антени
17. Як підключити Hybrid Couplers до Cross-YAGI
18. Щогла для ваших антен. Чи все так просто?
19. Розрахунок спiральних антен та відмінності від антен зі штучною еліптичною поляризацією
20. До питання узгодження спіральних антен
21. Захист спіральних антен від статики
22. Як скласти сигнали спіральних антен з одностороннім намотуванням або антен лiнiйних полярізацiй
23. Суматор двох антен iмпедансом 50 Ohm на 50 Ohm коаксиалах
24. Індуктивності та BIAS дроселi, чи все так просто?
25. Як оцінити підсилення рупорної антени
26. Лайфхак швидкої оцінки ширини діаграми спрямованості антен
27. Як вивести RF-кабель через вікно/двері, якщо не можна свердлити
28. Як виміряти КСХ та АЧХ антени за допомогою HackRF чи RTL SDR чи TinySA Ultra
29. Симетруючi шлейфи з КЗ по DC
30. Notch або смуговий фiльтри
31. На ВЧ особливу увагу придiляйте стрибку iмпеданса на стиках у конекторах
32. Чи все так просто з довжиною штирьових антен
33. Будь-яка земляна петля - антена
34. Рекомендації щодо ЕМС та трасування друкованих плат
35. Rusty bolt effect (PIM). Ефект іржавого болта або пасивні інтермодуляційні завади
36. Меблева фурнітура як джерело перешкод або сплески ЕМІ в газліфтах крісел
37. Чому на польових днях на УКХ найчастіше використовується горизонтальна поляризація?
38. DIY широкосмуговий антенний комутатор до 500 MHz
39. Антени для PEP детекторів дронів. Рекомендації щодо застосування