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)注意。

概述-射頻電纜的一般設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

射頻電纜元器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。本文詳細(xì)討論了射頻電纜的各項(xiàng)指標(biāo)和性能，了解電纜的性能對(duì)選擇最佳的射頻電纜元件非常有益。

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。射頻同軸電纜分為半剛性和半軟柔性電纜三種。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，這種線纜不易彎曲，不易成型。其外導(dǎo)體由鋁管或銅管制成，射頻泄漏非常小(

半柔性電纜

半柔性纜索是半剛性纜索的替代品。其性能指標(biāo)接近半剛性電纜，可手工成型。但其穩(wěn)定性比半剛性索稍差。因?yàn)槿菀壮尚?，所以也容易變形，尤其是在長(zhǎng)期使用的情況下。

柔性(編織)電纜

柔性電纜是一種“測(cè)試級(jí)”電纜。與半剛性和半柔性纜索相比，柔性纜索的成本是非常昂貴的，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)柔性纜索時(shí)需要考慮的因素更多。軟電纜要能多次容易彎曲并保持其性能，這是測(cè)試電纜最基本的要求。軟和電氣指標(biāo)好是一對(duì)矛盾，也是成本高的主要原因。在選擇柔性射頻電纜組件時(shí)，應(yīng)考慮各種因素，其中一些因素是相互矛盾的。比如單內(nèi)導(dǎo)體同軸電纜，彎曲時(shí)的插入損耗和幅度穩(wěn)定性比多股低，但相位穩(wěn)定性不如后者。因此，一個(gè)電纜組件的選擇除了頻率范圍、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。

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、連接器和射頻電纜組件中最常提到的指標(biāo)。最大功率傳輸和最小信號(hào)反射都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(méi)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)”，與阻抗有關(guān)的重要尺寸為電纜內(nèi)導(dǎo)體外徑(d)和外導(dǎo)體內(nèi)徑(d):zo(ω)=(138/√ε)x(log d/d)。通信領(lǐng)域使用的大多數(shù)射頻電纜的特性阻抗為50 ω。在廣播和電視中，使用75 ω電纜。

VSWR)/回波損耗

在射頻和微波系統(tǒng)中，最大功率傳輸和最小信號(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)的反射，導(dǎo)致入射波能量的損失。反射的大小可以用電壓駐波比(VSWR)來(lái)表示，它被定義為入射電壓與反射電壓的比值。VSWR的公式如下: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。典型微波電纜模塊的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%。匹配效率是指如果輸入功率為100W，VSWR為1.33，則輸出功率為98W，即2W反射回來(lái)。

衰減(插入損耗)

電纜的衰減是電纜有效傳輸射頻信號(hào)的能力。它由三部分組成:介質(zhì)損耗、導(dǎo)體(銅)損耗和輻射損耗。大部分損失都轉(zhuǎn)化成了熱能。導(dǎo)體尺寸越大，損耗越??；頻率越高，介電損耗越大。由于導(dǎo)體損耗隨頻率的增加是平方根，而介質(zhì)損耗隨頻率的增加是線性的，所以介質(zhì)損耗在總損耗中所占的比例較大。另外，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，總插入損耗是拼接損耗、電纜損耗和失配損耗之和。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。例如，對(duì)于編織電纜，彎曲也會(huì)增加其損耗。每種電纜都有最小彎曲半徑要求。選擇電纜元件時(shí)，首先要確定系統(tǒng)最高頻率下的可接受損耗值，然后根據(jù)這個(gè)損耗值選擇尺寸最小的電纜。

平均功率容量

平均功率容量是指電纜消耗電阻和介電損耗產(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、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)。選擇電纜時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮上述因素。

傳播的速度

電纜的傳播速度是指信號(hào)在電纜中傳播的速度與光速之比，與介質(zhì)的介電常數(shù)的平方根成反比:Vp = (1/√ε) x 100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。

彎曲時(shí)的相位穩(wěn)定性

彎曲相位穩(wěn)定性衡量電纜彎曲時(shí)的相位變化。使用過(guò)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。但是，增加電纜直徑與彎曲直徑的比值會(huì)減少相位變化。相位變化基本上與頻率成線性關(guān)系。低密度介質(zhì)電纜的相位穩(wěn)定性明顯優(yōu)于實(shí)心介質(zhì)電纜，多股內(nèi)導(dǎo)體電纜的相位穩(wěn)定性優(yōu)于單股內(nèi)導(dǎo)體電纜。

基于的電纜無(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)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)或更多的信號(hào)同時(shí)輸入到一個(gè)非線性系統(tǒng)，由于互調(diào)失真，在其輸出端將產(chǎn)生新的頻率分量。在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，工程師最關(guān)心的是三階互調(diào)產(chǎn)物(2f1-f2或2f2-f1)，因?yàn)檫@些無(wú)用的頻率成分往往會(huì)落入接收頻段，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。但是，純線性器件是不存在的。連接器和電纜之間總是存在一些非線性因素，通常是由于表面氧化層或接觸不良造成的。以下通用設(shè)計(jì)原則可以將無(wú)源互調(diào)失真降至最低:

*在設(shè)備中，盡量使用半剛性電纜或半柔性電纜，而不是柔性電纜。

*帶單根內(nèi)導(dǎo)體電纜

*使用表面光滑的高質(zhì)量接頭。

*接縫具有足夠的厚度和均勻的涂層

*盡可能使用最大尺寸的連接器(例如，Din 7/16的互調(diào)特性優(yōu)于N，而N優(yōu)于SMA)

*確保接頭之間接觸良好。

*由非磁性材料(如鋼和鎳)制成的接頭

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