本文詳細(xì)論述了射頻電纜和測(cè)試電纜組件的指標(biāo)和性能，并提出了一些專業(yè)建議，供廣大測(cè)試工程師在選擇高性能、高可靠性的射頻測(cè)試電纜組件時(shí)參考。概述-射頻電纜的一般設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
射頻電纜組件的正確選擇除了頻率范圍、駐波比、插入損耗等因素外，還應(yīng)考慮電纜的機(jī)械特性、使用環(huán)境和應(yīng)用要求。此外，成本也是一個(gè)不變的因素。
SYFY-50-7-55電纜。
SYFY-50-7-55電纜。
本文詳細(xì)論述了射頻電纜的各項(xiàng)指標(biāo)和性能，了解電纜的性能對(duì)選擇＊佳射頻電纜組件非常有益。
射頻同軸電纜用于傳輸射頻和微波信號(hào)能量。它是分布參數(shù)電路，電長(zhǎng)度是物理長(zhǎng)度和傳輸速度的函數(shù)，與低頻電路有本質(zhì)區(qū)別。射頻同軸電纜分為三種:半剛性和半柔性電纜。不同的應(yīng)用應(yīng)選擇不同類型的電纜。半剛性和半柔性電纜通常用于設(shè)備內(nèi)部的互連；在測(cè)試和測(cè)量領(lǐng)域，應(yīng)使用柔性電纜。
半剛性電纜:顧名思義，這種電纜不易彎曲成型。它的外導(dǎo)體是鋁管或銅管，射頻泄漏很小(<-120dB)，對(duì)系統(tǒng)造成的信號(hào)串?dāng)_可以忽略不計(jì)。這種電纜的無(wú)源互調(diào)特性也非常理想。如果要彎曲成一定的形狀，需要專用的成型機(jī)或者手動(dòng)的磨具。這樣麻煩的加工工藝帶來非常穩(wěn)定的性能。半剛性電纜采用固體聚四氟乙烯材料作為填充介質(zhì)，具有非常穩(wěn)定的溫度特性，特別是在高溫下，具有非常好的相穩(wěn)定性。半剛性電纜的成本高于半柔性電纜，廣泛應(yīng)用于各種射頻和微波系統(tǒng)。
半柔性電纜:是半剛性電纜的替代品。其性能指標(biāo)接近半剛性電纜，可用手工成型。但它的穩(wěn)定性比半剛性電纜稍差，因?yàn)樗菀壮尚秃妥冃危貏e是在長(zhǎng)期使用的情況下。
柔性(編織)電纜:柔性電纜是“測(cè)試級(jí)”電纜的一種。與半剛性和半柔性電纜相比，柔性電纜的成本非常昂貴，因?yàn)樵谌嵝噪娎|的設(shè)計(jì)中需要考慮更多的因素。柔性電纜要易于多次彎曲并保持其性能，這是測(cè)試電纜＊基本的要求。軟和好的電指標(biāo)是一對(duì)矛盾，也是成本高的主要原因。柔性射頻電纜組件的選擇需要考慮各種因素，其中一些因素是矛盾的。例如，單內(nèi)導(dǎo)體同軸電纜彎曲時(shí)的插入損耗和幅度穩(wěn)定性比多股同軸電纜低，但相位穩(wěn)定性能不如后者。因此，除了頻率范圍、駐波比、插入損耗等因素外，電纜組件的選擇還應(yīng)考慮電纜的機(jī)械特性、使用環(huán)境和應(yīng)用要求。此外，成本也是一個(gè)不變的因素。
特征阻抗: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、連接器和射頻電纜組件中＊常提到的指標(biāo)。＊大功率傳輸和＊小信號(hào)反射取決于電纜的特性阻抗和系統(tǒng)中其他組件的匹配。如果阻抗完全匹配，電纜的損耗只是傳輸線的衰減，沒有反射損耗。電纜的特性阻抗(Zo)與其內(nèi)外導(dǎo)體的尺寸比有關(guān)。由于射頻能量傳輸?shù)摹摆吥w效應(yīng)”，與阻抗相關(guān)的重要尺寸是內(nèi)導(dǎo)體的外徑(d)和外導(dǎo)體的內(nèi)徑(d):zo(ω)=(138/√ε)x(logd/d)。通信領(lǐng)域使用的大多數(shù)射頻電纜的特征阻抗為50ω。在廣播電視中，使用75ω電纜。
VSWR)/回波損耗:在射頻和微波系統(tǒng)中，＊大功率傳輸和＊小信號(hào)反射取決于射頻電纜的特性阻抗和系統(tǒng)中其他元件的匹配。射頻電纜的阻抗變化會(huì)引起信號(hào)反射，導(dǎo)致入射波能量損失。反射的幅度可以用電壓駐波比(VSWR)來表示，電壓駐波比定義為入射和反射電壓之比。VSWR的計(jì)算公式如下:VSWR=(1+√Pr/Pi)/(1-√Pr/Pi)，其中Pr為入射功率，Pi為入射功率。VSWR越小，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。典型微波電纜組件的VSWR在1.1”1.5之間，轉(zhuǎn)換為26.4”14dB的回波損耗，即入射功率的傳輸效率為99.8%”96%。匹配效率就是輸入功率100W，VSWR1.33，輸出功率98W，也就是2W反射回來。
衰減(插入損耗):電纜的衰減是指電纜有效傳輸射頻信號(hào)的能力，由介質(zhì)損耗、導(dǎo)體(銅)損耗和輻射損耗三部分組成。大部分損失轉(zhuǎn)化為熱能。導(dǎo)體尺寸越大，損耗越小。頻率越高，介質(zhì)損耗越大。由于導(dǎo)體損耗與頻率的增加呈平方根關(guān)系，而介質(zhì)損耗與頻率的增加呈線性關(guān)系，所以介質(zhì)損耗在總損耗中所占的比例較大。此外，溫度的升高會(huì)增加導(dǎo)體電阻和介質(zhì)功率因數(shù)，也會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗的增加。對(duì)于測(cè)試電纜組件，其總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，操作不當(dāng)也會(huì)產(chǎn)生額外的損耗。比如對(duì)于編織電纜，彎曲也會(huì)增加其損耗。每根電纜都有＊小彎曲半徑的要求。在選擇電纜組件時(shí)，應(yīng)首先確定系統(tǒng)＊高頻率下可接受的損耗值，然后根據(jù)該損耗值選擇尺寸＊小的電纜。
平均功率容量:平均功率容量是指電纜消耗電阻和介質(zhì)損耗產(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×駐波系數(shù)×溫度系數(shù)×高度系數(shù)選擇電纜時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮上述因素。
傳播速度:電纜的傳播速度是指電纜中信號(hào)傳輸速度與光速之比，與介電常數(shù)的根數(shù)成反比:Vp=(1/√ε)x100從上式可以看出，介電常數(shù)(ε)越小，傳播速度越接近光速，所以低密度介質(zhì)的電纜插入損耗越低。彎曲過程中的相位穩(wěn)定性:彎曲相位穩(wěn)定性是彎曲過程中電纜相位變化的量度。使用過程中的彎曲會(huì)影響插入階段。減小彎曲半徑或增加彎曲角度都會(huì)增加相變。同樣，彎曲次數(shù)的增加也會(huì)導(dǎo)致相變的增加。然而，增加電纜直徑與彎曲直徑的比率會(huì)減少相變。相位變化與頻率呈線性關(guān)系。低密度介質(zhì)電纜的相位穩(wěn)定性明顯優(yōu)于固體介質(zhì)電纜，多內(nèi)導(dǎo)體電纜的相位穩(wěn)定性優(yōu)于單內(nèi)導(dǎo)體電纜。
電纜無(wú)源互調(diào)失真:電纜的無(wú)源互調(diào)失真是由其內(nèi)部的非線性因素引起的。在理想的線性系統(tǒng)中，輸出信號(hào)的特性與輸入信號(hào)的特性完全一致。在非線性系統(tǒng)中，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相比會(huì)產(chǎn)生幅度失真。如果兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)同時(shí)輸入非線性系統(tǒng)，由于互調(diào)失真的存在，在其輸出端會(huì)產(chǎn)生新的頻率分量。
在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，工程師們＊關(guān)心的是三階互調(diào)產(chǎn)物(2f1-f2或2f2-f1)，因?yàn)檫@些無(wú)用的頻率分量經(jīng)常落入接收頻帶，對(duì)接收機(jī)造成干擾。同軸電纜組件通常被視為線性設(shè)備。然而，純粹的線性設(shè)備是不存在的。連接器和電纜之間總是存在一些非線性因素，通常是由表面氧化層或接觸不良引起的。以下一般設(shè)計(jì)原則可將無(wú)源互調(diào)失真降至＊低:
(1)在設(shè)備中，盡量用半剛性電纜或半柔性電纜代替柔性電纜。
(2)使用單根內(nèi)導(dǎo)體電纜。
(3)使用表面光滑的優(yōu)質(zhì)接頭。
(4)應(yīng)采用足夠厚度和涂層均勻的接縫。
(5)盡可能使用＊大尺寸的接頭。
(6)保證接頭之間接觸良好。
(7)使用非磁性材料(如鋼和鎳)制成的接頭。
