概述什么是射頻同軸電纜以及挑選射頻電纜的相關(guān)知識(shí)

在實(shí)際挑選射頻電纜組件的正確選擇時(shí)，我們除了要考慮到它的特性阻抗、額定功率、衰減量和頻率范圍，駐波比、插入損耗等因素以外，還應(yīng)該考慮電纜的機(jī)械特性以及對(duì)使用環(huán)境和應(yīng)用的要求，另外，成本也是一個(gè)永亙古不變的因素。下面我們就來(lái)說(shuō)一下關(guān)于射頻電纜的各種指標(biāo)和性能以及了解關(guān)于電纜性能的相關(guān)知識(shí)去挑選優(yōu)質(zhì)的射頻電纜組件。

概述：射頻電纜也叫同軸電纜，由互相同軸的內(nèi)、外導(dǎo)體及支撐內(nèi)外導(dǎo)體的介質(zhì)組成。用于傳輸高頻電信號(hào)、射頻和微波信號(hào)能量的。高頻電信號(hào)具有“波”的屬性，要考慮電磁波的特性。使用同軸電纜就是為了信號(hào)傳輸損耗小、抗干擾能力強(qiáng)。它是一種分布參數(shù)電路，其電長(zhǎng)度是物理長(zhǎng)度和傳輸速度的函數(shù)，這一點(diǎn)和低頻電路有著本質(zhì)的區(qū)別。同時(shí)射頻電纜也是各種無(wú)線電通信系統(tǒng)及電子設(shè)備中不可缺少的元件，廣泛的應(yīng)用無(wú)線通信與廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、計(jì)算機(jī)及儀表等方面。

關(guān)于組件選擇：?

一、特性阻抗：射頻同軸電纜由導(dǎo)體，介質(zhì)，外導(dǎo)體和護(hù)套組成。

“特性阻抗”是射頻電纜，接頭以及射頻電纜組件中最常提到的指標(biāo)。最大功率的傳輸及最小信號(hào)的反射都取決于電纜的特性阻抗和系統(tǒng)中其它部件的匹配。如果阻抗完全匹配，則電纜的損耗只有傳輸線的衰減，而不存在反射損耗。電纜的特性阻抗(Zo)與其內(nèi)外導(dǎo)體的尺寸比相關(guān)。由于射頻能量傳輸?shù)摹摆吥w效應(yīng)”，與阻抗相關(guān)的重要尺寸是電纜內(nèi)導(dǎo)體的外徑(d)和外導(dǎo)體的內(nèi)徑(D)：Zo(Ω) = ( 138 / √ε ) x ( log D/d )。

二、駐波比(VSWR)/回波損耗：射頻電纜的阻抗變化將會(huì)引起信號(hào)的反射，這種反射會(huì)導(dǎo)致入射波能量的損失。由于制造原因，電纜會(huì)在有一些特定的頻點(diǎn)上產(chǎn)生一些VSWR的突變。反射的大小可用電壓駐波比(VSWR)來(lái)表達(dá)，其定義是入射和反射電壓之比。VSWR的計(jì)算公式：VSWR = ( 1 + √Pr/PI ) / (1 - √Pr/Pi)其中Pr為反射功率，Pi為入射功率。VSWR越小，說(shuō)明電纜生產(chǎn)的一致性越好。VSWR的等效參數(shù)是反射系數(shù)或回波損耗。典型的微波電纜組件的VSWR在1.1"1.5之間，換算成回波損耗為26.4"14dB，即入射功率的傳輸效率為99.8%"96%。匹配效率的含義是，如果輸入功率為100W，在VSWR為1.33時(shí)，輸出功率為98W，即2W被反射回來(lái)。

三、衰減(插入損耗)：電纜的衰減是表示電纜有效的傳送射頻信號(hào)能力，由介質(zhì)損耗、導(dǎo)體(銅)損耗和輻射損耗三部分組成。大部分損耗被轉(zhuǎn)換為熱能。導(dǎo)體尺寸越大，損耗越?。欢l率越高，則介質(zhì)損耗越大。因?yàn)閷?dǎo)體損耗隨頻率的增加呈平方根的關(guān)系，而介質(zhì)損耗隨頻率的增加呈線性關(guān)系，所以在總損耗中，介質(zhì)損耗的比例更大。另外，溫度的增加會(huì)使導(dǎo)體電阻和介質(zhì)功率因素的增加，因此也會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗的增加。對(duì)于測(cè)試電纜組件，其總的插入損耗是接頭損耗、電纜損耗和失配損耗的總和。在測(cè)試電纜組件的使用中，不正確的操作也會(huì)產(chǎn)生額外的損耗。所以在選擇電纜組件時(shí)，要先確定好系統(tǒng)最高頻率時(shí)可接受的損耗值，然后再根據(jù)這個(gè)損耗值去選擇尺寸最小的電纜。

四、平均功率容量：平均功率容量是指電纜消耗由電阻和介質(zhì)損耗所產(chǎn)生的熱能的能力。在實(shí)際使用中，電纜的有效功率與VSWR、溫度和高度有關(guān)：有效功率 = 平均功率 x 駐波系數(shù) x 溫度系數(shù) x 高度系數(shù)，在選擇電纜時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮以上因素。射頻功率常用dBm來(lái)表示，會(huì)給計(jì)算帶來(lái)的很大的方便。

五、傳播速度：電纜的傳播速度是指信號(hào)在電纜中傳輸?shù)乃俣群凸馑俚谋戎?，和介質(zhì)的介電常數(shù)的根號(hào)呈反比關(guān)系：Vp = 1√ε ×100，從上式可見(jiàn)介電常數(shù)(ε)越小，則傳播速度越接近光速，所以低密度介質(zhì)的電纜其插入損耗更低。?

六、電纜的無(wú)源互調(diào)失真：電纜的無(wú)源互調(diào)失真是由內(nèi)部的非線性因素引起的。在一個(gè)理想的線性系統(tǒng)中，輸出信號(hào)的特性與輸入信號(hào)是完全一致的；而在非線性系統(tǒng)中，輸出和輸入信號(hào)相比會(huì)產(chǎn)生幅度失真。如果有二個(gè)或更多的信號(hào)同時(shí)輸入一個(gè)非線性系統(tǒng)，由于互調(diào)失真的存在，將會(huì)在輸出端產(chǎn)生新的頻率分量。在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，工程師們最關(guān)心的是三階互調(diào)產(chǎn)物(2f1-f2或2f2-f1)，因?yàn)檫@些無(wú)用的頻率分量往往會(huì)落入接收頻段從而對(duì)接收機(jī)產(chǎn)生干擾。

同軸電纜組件通常被視為線性器件。但是，純線性器件是不存在的。在接頭和電纜之間總有些非線性因素存在，這些非線性因素通常是由表面氧化層或者接觸不良所造成的。以下的通用設(shè)計(jì)原則可以盡量減少無(wú)源互調(diào)失真：

1.用單股內(nèi)導(dǎo)體的電纜 ?

2.用表面平滑的高質(zhì)量接頭

3.保證接頭之間良好的接觸 ? ?

4.采用足夠厚度和均勻鍍層的接頭 ?

5.使用非磁性材料的接頭(如鋼和鎳)

6.在設(shè)備中，多采用半鋼電纜或者半柔電纜代替柔性電纜 ?

7采用尺寸盡可能大的接頭(如DIN716的互調(diào)特性優(yōu)于N，而N則優(yōu)于SMA)

七、彎曲時(shí)的相位穩(wěn)定性：彎曲-相位穩(wěn)定性是衡量電纜在彎曲時(shí)的相位變化。在使用過(guò)程中的彎曲將會(huì)影響到插入相位。減少?gòu)澢霃交蛟黾訌澢嵌榷紩?huì)增加相位的變化。同樣，彎曲次數(shù)的增加也會(huì)導(dǎo)致相位變化的增加。而增加電纜直徑/彎曲直徑之比則會(huì)減少相位的變化。相位變化和頻率基本上呈線性關(guān)系。低密度介質(zhì)電纜的相位穩(wěn)定性會(huì)明顯優(yōu)于實(shí)心介質(zhì)電纜，多股內(nèi)導(dǎo)體的電纜的相位穩(wěn)定性優(yōu)于單股內(nèi)導(dǎo)體的電纜。
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