室外同軸纜線防水指南

正確的安裝技術對於設備的可靠運作十分重要。當電子元件暴露在惡劣環境中時,這一點尤其重要。在本工程簡報中,我們將探討保護室外纜線的簡易方法。此原理適用於任何室外連接,包括纜線接頭,或作為電線穿過接線盒的額外保護措施。為了演示,我們將使用一小段 LMR-400 同軸纜線以及如圖 1 所示的配件。

圖 1:本文所使用的 LMR-400 纜線(附 TNC 連接器)及相關耗材圖片。

技術提示:射頻應用領域有多種同軸電纜可供選擇。常見的有 RG-58、RG-8 和 LMR-400。每種纜線都有一定的功率承載能力和衰減特性。LMR-400 電纜在長距離佈線中表現出色。

本次示範中使用的部件

本次示範使用了以下組件:

  • 3.3 英尺 LMR-400 延長纜線,帶有公頭和母頭 TNC 連接器。LMR-400 纜線長度適中,方便進行示範。

  • 矽膠自黏膠帶。這種自黏膠帶能有效抵禦各種環境因素的侵蝕。然而,它相對脆弱。如後文所述,它很容易被割破,而且某些型號可能對紫外線輻射敏感。請注意,選擇這種膠帶是因為它具有優異的物理性能和容易視覺辨認的藍色條紋。您可以在這裡找到價格更低的替代品。

  • 黑色電工膠帶為脆弱的自黏膠帶提供了一層保護層。它可以防止磨損、穿刺和紫外線的侵害。

纜線具備防水功能的步驟

有幾個簡單的步驟可以讓您的纜線防水。

步驟 0:檢查

首先使用乾淨乾燥的纜線。請務必檢查纜線,特別是如果它已暴露在自然環境中。

技術提示 :根據作者經驗,腐蝕會從開口端進入纜線。綠銅是出現問題的第一個跡象,尤其是在同軸纜線的編織層中。如果發現腐蝕,請考慮從電纜末端切掉一英尺並重新端接末端。這不是一個令人愉快的操作。然而,你最好在自己的時間做這件事,而不是在寒冷的雨夜系統癱瘓的時候做。

步驟 1:自黏膠帶

如圖 2 和圖 3 所示,使用自黏膠帶纏繞連接器。務必確保自黏膠帶有足夠的重疊部分,才能使其正常運作。圖 2 中可以看到膠帶中間有一條藍色導線。當每一圈膠帶都覆蓋住藍色導線時,即表示安裝成功。

圖 3 中可以看到自黏膠帶超出連接器。在本例中,我們將其超出 TNC 連接器的熱縮管一英吋。

圖 2:部分纏繞的 TNC 連接器圖片。每次纏繞覆蓋藍線即可確保正確的重疊。透明塑膠保護層可防止膠帶在存放期間發生自黏。

技術提示:自黏膠帶必須在輕微張力下安裝。雖然圖 2 中已移除張力,但我們可以看到纏繞完成後的膠帶寬度比原始膠帶寬度更窄,導致變窄變形。

圖 3:完成纏繞後的圖片。請注意,自黏膠帶超出 TNC 連接器約一英吋。

步驟 2:保護性外層包裹

自黏膠帶具有出色的防水性能。但是,它容易被切割和磨損,有些膠帶在紫外線照射下會分解。一個簡單的解決方法是添加一層黑色電工膠帶作為保護層,如圖 4 所示。選用的 3M Super 33+ 膠帶具有耐高溫性能。

務必確保電工膠帶超出自黏膠帶約 2.5 公分(1 英吋),如圖 5 所示。

圖 4:自熔膠帶受到一層黑色電工膠帶的保護。

技術提示:輕微的張力可以提高包裹的完整性。然而,當任務完成時,請務必添加額外的零張力包裹。這將防止末端抬起。對於電工膠帶來說尤其如此,因為我們不希望末端在風中鞭打。

圖 5:黑色電工膠帶超出自黏膠帶約一吋。

技術提示:此方法可用於纜線穿刺,例如圖 6 所示的 Sparkfun TOP106 天線。此天線包含在 RTK Express GNSS 接收機套件中。

圖 6:自黏膠帶可用於對電纜穿洞處(例如 Sparkfun “UFO” 天線)進行防水處理。應再纏繞一層黑色電工膠帶以保護自黏膠帶。

步驟 3:定期檢查和拆卸

纜線連接應定期檢查。檢查時間取決於系統的重要性以及當地天氣狀況。有些檢查應每年進行一次,而有些則可以間隔幾年。正如技術提示中建議的那樣,最好選擇天氣晴朗的日子進行檢查,而不是在寒冷多雨的日子裡與腐蝕作鬥爭。

如圖 7 所示,用鋒利的刀片即可輕鬆移除纜線纏繞層。請注意,自黏膠帶內部存在一定的張力,容易撕裂並回縮,從而露出下面的纜線。我們添加電工膠帶的原因之一就是為了防止這種情況發生。

請注意,自黏膠帶不會黏手,不會像黑色電工膠帶那樣留下殘留物。這一點非常重要,因為金屬和下面的電纜都能保持清潔。只有在距離連接點幾吋的地方,也就是黑色電工膠帶超出自黏膠帶範圍的部分,才會出現黏性。

圖 7:自黏膠帶可用鋒利的刀片輕鬆去除。請注意,連接處乾淨整潔,因為自黏膠帶沒有黏附在電纜或金屬零件上。

結論

多年來,作者經歷不少糟糕的室外電纜安裝。這可不是什麼好事,尤其是當腐蝕已經深入電纜內部時。有時電纜會有鬆弛,可以透過縮短電纜長度來解決問題。但有時,重新拉一條新電纜卻要花一整天的時間和額外的費用。

本文介紹的技術可以節省大量時間和精力。誠然,材料需要成本,檢查電纜並妥善做好連接處的防水處理也需要時間。然而,與替代方案相比,這些都微不足道。

請在下方分享您對此主題的看法,特別是如果您有關於腐蝕的精彩案例。此外,請務必回答本文末尾的問題和批判性思考題,以檢驗您的知識。

問題

以下問題將有助於鞏固文章內容。

  1. 「自熔(self-fusing)」一詞是什麼意思?

  2. 假設我們找到了一種耐紫外線的自熔膠帶;是否還需要在外部再纏繞一層電工膠帶?

  3. 檢查時,您發現電纜連接器中有綠色液體。請描述正確的處理方法。

  4. 您的系統應該多久檢查一次?為了獲得滿分,請根據您當地的天氣情況具體說明。

  5. 為什麼我們要在貼電工膠帶之前先貼自黏膠帶?

  6. 選擇合適的膠帶,使其耐磨性能優於 Super 33+ 電工膠帶。提示:請查閱 3M 膠帶相關文檔,以完善您的工具包文件。

  7. 本文介紹了使用 TNC 連接器的接頭。為什麼所有這些中間纜線接頭都是不可取的?提示:發射機可能會出現什麼問題?另外,技術人員在安裝的整個生命週期中將如何度過他們的時間?

  8. 研究並解釋膠粘劑如何適用於防風雨纜線。

  9. 與有或沒有熱膠的乳香或熱彈簧管等替代品相比,自熔膠帶有哪些優點?

批判性思考問題

這些批判性思考問題旨在拓展文章內容,幫助讀者從整體上理解材料及其與相關主題的關係。這些問題通常是開放式的,需要進行研究,最好以論文形式回答。

請製作一個表格,列出 RG-58、RG-59、RG-6、RG-8 和 LMR-400 纜線的特性。表格應包含阻抗、功率處理能力、中心導體類型、每 100 英尺衰減以及最大頻率等參數。

本工程簡報假設纜線接頭在露天完成。請研究並選擇適合地下接頭的產品。為了獲得滿分,請先解釋 LMR-400 是否適用於地下安裝。

關於同軸纜線,什麼是時域反射計 (TDR)?該設備如何用於維護?

有時我們會遇到同軸纜線安裝在 PVC 管內的情況。這樣可以方便拆卸纜線,而無需開挖溝槽。請指出安裝在直徑為 2 英吋管道內的電纜可能遇到的問題。


原文作者: Aaron Dahlen | MSEE | Senior Applications Engineer, DigiKey