1、射頻同軸電纜選擇指南對(duì)一項(xiàng)新的應(yīng)用來說，選擇最適合的同軸電纜需要了解這項(xiàng)應(yīng)用，并且了解可選擇的電纜種類。在為應(yīng)用選擇最合適的同軸電纜的過程中，下列的電纜特性需要被考慮。A：VSWR和阻抗一致性B：衰減 衰減一致性 衰減穩(wěn)定性C：額定功率D：屏蔽性E：截止頻率F：工作溫度范圍G：柔韌性H：電長度穩(wěn)定性I: 互調(diào)J: 環(huán)境適應(yīng)性A：信號(hào)反射：VSWR 和阻抗一致性當(dāng)射頻信號(hào)輸入到同軸電纜組件中時(shí)，有三種情況發(fā)生：（1）信號(hào)被傳輸?shù)诫娎|的另 一端，正如期望的那樣；（2）信號(hào)沿著電纜傳播時(shí)，被轉(zhuǎn)換成熱量或從電纜中泄露出去， 以這兩種形式損失掉；（3）朝著電纜輸入的一端反射回來。信號(hào)沿著電纜輸入的方向反

2、 射回來，這是由于沿著電纜長度方向上阻抗的變化引起的。這些變化就包括電纜和其相 連的設(shè)備阻抗的不同。通常連接器和連接器與電纜的接口是反射的主要因素。另外，電 纜本身也可引起反射，電纜反射的一種來源就是來自阻抗周期性的變化。而這種變化是 在生產(chǎn)過程中，被加到一個(gè)特定的頻率上時(shí)所產(chǎn)生的。當(dāng)用一組頻率掃描并觀察，就會(huì) 出現(xiàn)一個(gè)尖峰。圖1 就顯示了一個(gè)尖峰的例子。反射的大小可以用幾種方式表示?？赡茏钍煜さ木褪荲SWR 了。反射也可表示成回?fù)p， 就是反射功率與入射功率的比。通常用dB 表示。低反射功率或低電壓駐波比通常作為同軸部件的指標(biāo)，包括電纜，連接器，和電纜組 件。它表明了電纜的一致性沿著其長度保持

3、得有多好，連接器是否恰當(dāng)?shù)谋辉O(shè)計(jì)和被裝接； 也反映了連接器的尺寸和電纜線徑過渡段的匹配有多好。它通常是頻率的函數(shù)，當(dāng)頻率增大 時(shí)，反射也增加。在很多應(yīng)用方面，低反射功率對(duì)于實(shí)現(xiàn)好的系統(tǒng)性能是關(guān)鍵的因素。在這種情況下， 選擇電纜和連接器是關(guān)鍵。另外，為了得到好的結(jié)果，還必須小心地將連接器連接到電纜上。 購買電纜組件的時(shí)候應(yīng)該考慮VSWR 關(guān)鍵的應(yīng)用。要注意，在一個(gè)特定的頻率下，實(shí)際的輸入阻抗可能和電纜的特性阻抗有很大不同，這 是線路中存在反射引起的。一段特定長度電纜的VSWR 是電纜實(shí)際輸入阻抗與它平均特性阻 抗差別大小的指針。B衰減 衰減是信號(hào)沿著電纜傳播的損耗，當(dāng)射頻信號(hào)穿過電纜，一部分轉(zhuǎn)變

4、成熱，一部分通過 外導(dǎo)體泄露出去。信號(hào)損耗通常用單位長度的dB 數(shù)表示，而且是在某一特定頻率時(shí)，因?yàn)?衰減隨頻率增加而增加。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來說，目的是要減少電纜中的損耗或者是在損耗預(yù)計(jì)范圍內(nèi)保持不變。 對(duì)于同一結(jié)構(gòu)類型的電纜，損耗隨著直徑的增加而減小，因此，欲使電纜損耗減小意味著可以靠增加電纜的線徑尺寸來達(dá)到。衰減是由電纜的傳導(dǎo)性和電介質(zhì)損失所決定的。尺寸大的電纜的傳導(dǎo)損失小，從而衰減 少。而電介質(zhì)的損耗和電纜尺寸大小無關(guān)，它隨著頻率呈線性增長。而導(dǎo)體的損耗隨頻率的 平方根而增長。因此，當(dāng)頻率增加時(shí)，電介質(zhì)的損耗就成了電纜總損失中比例較大的一部分。根據(jù)周圍環(huán)境的溫度，衰減一定要被校準(zhǔn)因子校正，

5、見圖2。溫度變高，導(dǎo)體的阻抗和 電介質(zhì)的功率因子增加，從而衰減增大（見圖6 關(guān)于校準(zhǔn)因子）。為一項(xiàng)特定的應(yīng)用選擇一種電纜結(jié)構(gòu)，要確定系統(tǒng)需求中當(dāng)頻率最大時(shí)期望的衰減。確 定被校正過的衰減用期望的衰減除以溫度校正因子，然后選擇最細(xì)的、滿足表格里校正過的 衰減值的電纜。對(duì)于低衰減電纜的尺寸大小，參看S-flex 系列的電纜。SF26 和SF40 電纜 使用頻率高達(dá)26GHz 和40GHz。在低頻段同樣是適用的，比如SF26 在18GHz 時(shí)的插損約1.2dB， 其在1GHz 時(shí)的插損僅為0.28dB，滿足了低損耗的使用要求。 衰減的一致性（Attenuation Uniformity）任

6、何電纜的衰減都不一定隨著頻率改變而一致性地發(fā)生變化。隨機(jī)性和周期性的阻抗變 化帶來了隨機(jī)和周期性的衰減響應(yīng)，象圖3 顯示的窄帶衰減尖峰是可能發(fā)生的。如果需要， 電纜可以做成各種長度。此時(shí)，非正常的最大的衰減變化就可以被排除在客戶需要的頻率范 圍之外。通常，在長電纜的制作中要考慮到產(chǎn)生這種尖峰衰減的可能性。衰減的穩(wěn)定性編織電纜的衰減隨著時(shí)間和彎曲的增加而增加。隨時(shí)間的改變可能是編織屏蔽層的受腐 蝕引起的，也可能是由外套塑化劑導(dǎo)致的基本絕緣材料的污染引起，再有可能是穿過外套的 潮濕引起。而這些影響都可以通過用合適的化合物來填滿編織層,當(dāng)頻率大于1GHz 時(shí)，衰減 降低就更明顯了。裸銅和鍍錫銅編織物

7、的電纜比鍍銀編織物的電纜的衰減更大。這些影響如 圖5 中描述。測試電纜由于經(jīng)常會(huì)對(duì)電纜有移動(dòng)和彎曲的作用，而穩(wěn)幅電纜就是針對(duì)這種影響而特別 設(shè)計(jì)的。我們的穩(wěn)幅電纜組件Orange 系列在18GHz 時(shí)的幅度穩(wěn)定度是0.05dB。 C平均額定功率同軸電纜中的電損耗由內(nèi)外導(dǎo)體，以及電介質(zhì)中產(chǎn)生的熱量所引起。而電纜的功率容量 是和其散熱的能力相關(guān)的。最終限制功率容限的因素是電纜中材料所允許的最大工作溫度， 尤其是電介質(zhì)。這是因?yàn)榇蟛糠值臒崃渴怯蓛?nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生的。一般而言，對(duì)于給定的電纜，功 率容量和衰減是成反比關(guān)系，衰減直接和其尺寸大小有關(guān)。其它因素是電纜的熱轉(zhuǎn)換特性， 尤其是電介質(zhì)。在特殊應(yīng)

8、用時(shí)，電纜額定功率一定要通過校準(zhǔn)因子降額，考慮到周圍溫度、高度、VSWR 等因素。高溫和高海拔是因?yàn)橥ㄟ^妨礙熱量從電纜中傳導(dǎo)出去而降低了額定功率；VSWR 是 使電纜中的發(fā)熱點(diǎn)積聚來降低額定功率。為特定的需求選擇電纜結(jié)構(gòu)時(shí)，先確定系統(tǒng)在最高頻率時(shí)的平均輸入功率，然后再確定 有效平均功率。P0= P1*Cor1/Cor2*Cor3其中P0是有效功率，P1是平均功率，Cor1是VSWR校正因子，Cor2是溫度校正因子，Cor3是 高度校正因子。溫度和高度校準(zhǔn)如圖6 和圖7 中所示。VSWR校正因子Cor1=1/2(VSWR+1/VSWR)+1/2 k l（VSWR-1/VSWR） K 如圖8 中所

9、示。在此有效功率電平上，再從衰減與功率的圖中選出所需電纜。D屏蔽和串音干擾1.屏蔽效率取決于外導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。最常見的結(jié)構(gòu)有：單編織層: 由裸銅或鍍錫銅或鍍銀銅（70%-90%覆蓋）雙編織層:由兩個(gè)單編織層組成，中間沒有絕緣層三編織層: 由兩個(gè)單編織層組成，中間有絕緣層帶狀編織:由拉長的剝皮的銅線而不是圓狀的導(dǎo)線組成（90%覆蓋）。剝皮的外導(dǎo)體/螺旋平伸剝皮：表現(xiàn)為100%覆蓋固態(tài)外套：由鋁或銅管組成（100%覆蓋）2. 在圖9 中，示出了這些結(jié)構(gòu)頻率范圍從10MHz 到8GHz 時(shí)的相關(guān)屏蔽效率。這張圖表 顯示了從每種結(jié)構(gòu)的一個(gè)一英尺樣品的外部屏蔽層泄漏出去的信號(hào)?；跍y量數(shù)據(jù)，曲線描 述了柔性

10、電纜的性能，如三層編織，雙層編織，單層編織的結(jié)構(gòu)。為了估計(jì)電纜中總的泄漏在1100 英尺長度，再加上20logL 到從表中讀到的數(shù)字上。（L 是電纜長度，單位英尺）.曲線顯示了基于理論之上的半柔電纜的典型特性。而在實(shí)際中， 由于連接器處的泄漏，半柔電纜的特性就被連接器的屏蔽效率限制了。3. 兩電纜間的隔離是兩電纜隔離因子的和，以及兩電纜之間的耦合因子引起的隔離的 總和。耦合因子取決于電纜的相對(duì)間隔、位置、環(huán)境和地面的實(shí)際狀況。耦合因子會(huì)本質(zhì)上 影響電纜間的隔離。4. 測量表明在兩個(gè)單編織長20 英尺電纜間的射頻（1-30MHz）隔離大約在80db 以下。 電纜被并排放著，間距也是20 英尺。5

11、. 我們可以提供高屏蔽性能的特殊結(jié)構(gòu)電纜，如SS 系列電纜，屏蔽性達(dá)到110dB；半 硬和半柔同軸電纜的屏蔽性也較好，達(dá)到約100dB；一般測試電纜的屏蔽性也較好，可以達(dá) 到90dB 以上。尤其對(duì)一些高靈敏度的應(yīng)用和測試場合，屏蔽性的好壞會(huì)影響使用結(jié)果。E電長度穩(wěn)定性像天線饋送系統(tǒng)的應(yīng)用可能需要許多電纜組件，這些組件被調(diào)整到特定的電長度。這 些應(yīng)用中，電纜長度隨著溫度、彎曲度、張力和其它環(huán)境因素的變化是很重要的，尤其是在 相控陣系統(tǒng)中。隨溫度發(fā)生改變的電長度對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)柔性電纜來說，在圖10 中顯示出來。對(duì)于聚乙烯絕緣電纜：-100 -250 parts/ million/對(duì)于TFE 絕緣電纜：-

12、50 -100parts/million/對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)泡介質(zhì)的半柔電纜，電長度隨溫度變化是-20-30 part/million/通過特殊柔性和半柔電纜的設(shè)計(jì)，通過改進(jìn)電長度，可以對(duì)抗溫度特性。半柔電纜有隨 著溫度變化的電長度小到5parts/million/的。在測試系統(tǒng)中，電長度的改變會(huì)引入測試誤差，使用中需要選擇穩(wěn)相電纜。我們Orange 系列和S-flex 系列電纜，有良好的穩(wěn)幅穩(wěn)相特性，適合于中高端的測試場合。S-flex 系列電纜由于低插損、輕質(zhì)和柔軟性，也非常適合系統(tǒng)互聯(lián)，如相控陣系統(tǒng)中。F截止頻率同軸電纜的截止頻率是在能量傳輸?shù)哪６皇荰EM 模中產(chǎn)生的。這并不是說TEM 模衰

13、減很大。這個(gè)頻率是導(dǎo)體平均直徑和電纜傳播速度的函數(shù)。較高的模只在阻抗不連續(xù)時(shí)產(chǎn)生， 并且在很多情況中電纜可以工作在截止頻率之上,而沒有本質(zhì)上的VSWR 或插入損耗增加。但 是，這里還是建議不要使用大于截止頻率的電纜。G. 工作溫度范圍 柔性電纜工作范圍主要由電介質(zhì)和外套材料的溫度工作范圍決定。注意只有鍍銀的導(dǎo)體 才適合長期工作在80以上的環(huán)境中。H柔韌性 采用絞合線中心導(dǎo)體和編織外導(dǎo)體的同軸電纜用于要重復(fù)彎曲的場合。絞合線中心導(dǎo)體 的電纜相對(duì)于單根內(nèi)導(dǎo)體表現(xiàn)出更高衰減。一般而言，絞合線的數(shù)量越多，電纜的柔韌性就 越好，衰減也越大。鋁管或銅管做的外導(dǎo)體的同軸電纜，一般用做半柔或半剛電纜，將受不住

14、超過10 個(gè) 180°彎， 其彎曲半徑為電纜直徑20 倍的彎曲。半柔電纜通常被繞在半徑是電纜外徑的20 倍的卷軸上運(yùn)輸。半柔電纜可以在現(xiàn)場安裝時(shí)彎曲，建議最小的彎曲半徑等于電纜外徑的 10 倍。電纜彎曲是電纜外徑的5 倍時(shí)，可能產(chǎn)生機(jī)械特性和電氣性能的下降。I互調(diào) 現(xiàn)在有許多的系統(tǒng)需要互調(diào)指標(biāo)，比如無源互調(diào)測試，對(duì)電纜的指標(biāo)要求非常高。如用 在通信上的IMD 測試電纜指標(biāo)如下：Return Loss: >24dBDC-2.2GHzIM3: <-165dBc1.8GHz,這就要求電纜和接頭，甚至連接方式都要考慮IM3 的影響。J.環(huán)境適應(yīng)性同軸電纜的特性取決于很多因素，而紫

15、外線的照射、高潮濕、電化反應(yīng)、海水和蒸汽的腐蝕是電纜損壞的主要原因。另為，抗火花性也要考慮。下面的指導(dǎo)運(yùn)用：a: 陽光：對(duì)于低溫電纜來說，它曝露在陽光下，高分子重量的聚乙烯，有特定碳棒黑 色粒子大小，重量和粒子分布,建議作最大的壽命期望。乙烯聚合物的氯化物外套比恰當(dāng)化 合的聚乙烯的壽命期限少了1/2。b.潮濕或水蒸氣：能進(jìn)入柔性電纜，它可通過外套上的針孔、連接器或以蒸汽形式穿過 外套。所有材料都表現(xiàn)出有限的蒸汽傳輸速率。舉個(gè)例子，10 英尺長的并有聚合物的外套 的電纜，表現(xiàn)出大約為10-4 cc/sec/ft的氦泄露速率。甚至最小可滲透的熱塑品，比如FEP， 都不提供重要的改善。在航空應(yīng)用上，

16、有限蒸汽傳輸速率和極端高溫的結(jié)合引起了電纜的凝 聚。潮濕也可發(fā)生在較低的地方，會(huì)引起腐蝕或連接器的短路。一種阻止潮濕積聚的辦法是 把所有空隙都用防潮化合物填充，且電纜不會(huì)隨著時(shí)間老化。c.海水浸泡：如果導(dǎo)體置于海水中電纜的電特性會(huì)迅速受到影響。除非浸泡測試在外套 上進(jìn)行，否則就很有可能每1000 英寸就有一個(gè)針孔。即使足夠的測試可以執(zhí)行，安裝時(shí)的 損壞或者侵蝕的破壞仍會(huì)引起泄露。此時(shí)，推薦使用緊壓力、沒有軟管的、能抵抗住一定深 度壓力的電纜。d.蒸汽腐蝕：錫和銀涂層的使用的確對(duì)抗蒸汽腐蝕起到了保護(hù)作用。但是這種保護(hù)是短 暫的。如果電纜要安裝在靠近海水或化學(xué)工廠附近的話，推薦使用填充的電纜。e.地下埋設(shè)&電化行為：地下潮濕開始和任何金屬接觸時(shí)，都會(huì)立刻引起腐蝕。鋁管制 的外導(dǎo)體在90 天內(nèi)就可以幾乎完全損壞。因此，