詳細論述了射頻電纜和測試電纜組件的指標和性能，提出了一些專業(yè)建議，供廣大測試工程師在選擇高性能、高可靠性的射頻測試電纜組件時注意。概述-射頻電纜的一般設計標準。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，還應考慮電纜的機械特性、使用環(huán)境和應用要求。此外，成本也是一個不變的因素。

本文詳細討論了射頻電纜的各項指標和性能，了解電纜的性能對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能量。它是分布參數(shù)電路，電長度是物理長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。不同的應用應選擇不同類型的電纜。半剛性和半柔性電纜通常用于設備內(nèi)部的互連；在測試和測量領域，應使用柔性電纜。

半剛性電纜:顧名思義，這種電纜不易彎曲成型。它的外導體由鋁或銅管制成，射頻泄漏很小(-120dB)，在系統(tǒng)中可以造成可以忽略的信號串擾。這種電纜的無源互調(diào)特性也非常理想。如果要彎成一定的形狀，需要專門的成型機或者手動磨床來完成。這樣麻煩的處理技術帶來了非常穩(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，尤其在高溫下具有優(yōu)異的相位穩(wěn)定性。半剛性電纜的成本高于半柔性電纜，廣泛應用于各種射頻和微波系統(tǒng)。

半柔性電纜:它是半剛性電纜的替代品。其性能指標接近半剛性電纜，可手工成型。但其穩(wěn)定性比半剛性索稍差。因為容易成型，所以也容易變形，尤其是在長期使用的情況下。

柔性(編織)電纜:柔性電纜是一種“測試級”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，因為在設計柔性纜索時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，這是測試電纜最基本的要求。軟和電氣指標好是一對矛盾，也是成本高的主要原因。

在選擇柔性射頻電纜組件時，應考慮各種因素，其中一些因素是相互矛盾的。比如單內(nèi)導體同軸電纜，彎曲時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，還應考慮電纜的機械特性、使用環(huán)境和應用要求。此外，成本也是一個不變的因素。

特性:射頻同軸電纜由導體、電介質(zhì)、外導體和護套組成。

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。最大功率傳輸和最小信號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，沒有反射損耗。電纜的特性阻抗(Zo)與其內(nèi)外導體的尺寸比有關。由于射頻能量傳輸?shù)摹摆吥w效應”，與阻抗有關的重要尺寸是電纜的內(nèi)導體外徑(d)和外導體內(nèi)徑(d):zo(ω)=(138/√ε)x(logd/d)通信領域使用的大多數(shù)射頻電纜的特性阻抗為50ω；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引起信號的反射，導致入射波能量的損失。反射的大小可以用電壓駐波比(VSWR)來表示，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。

衰減(插入損耗):電纜的衰減是電纜有效傳輸射頻信號的能力。它由三部分組成:介質(zhì)損耗、導體(銅)損耗和輻射損耗。大部分損失都轉化成了熱能。導體尺寸越大，損耗越小；頻率越高，介電損耗越大。由于導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，溫度的升高會增加導體電阻和介質(zhì)功率因數(shù)，也會導致?lián)p耗的增加。對于測試電纜組件，總插入損耗是拼接損耗、電纜損耗和失配損耗之和。在測試電纜組件的使用中，不正確的操作也會產(chǎn)生額外的損耗。例如，對于編織電纜，彎曲也會增加其損耗。每種電纜都有最小彎曲半徑要求。選擇電纜元件時，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質(zhì)損耗產(chǎn)生的熱能的能力。在實際使用中，電纜的有效功率與VSWR、溫度、高度有關: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，應同時考慮上述因素。

傳播速度:電纜的傳播速度是指電纜中信號傳輸速度與光速的比值，與介質(zhì)的介電常數(shù)的平方根成反比: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。彎曲時的相位穩(wěn)定性:彎曲-相位穩(wěn)定性是電纜彎曲時相位變化的量度。

使用過程中的彎曲會影響插入階段。減小彎曲半徑或增加彎曲角度會增加相變。同樣，彎曲次數(shù)的增加也會導致相變的增加。但是，增加電纜直徑與彎曲直徑的比值會減少相位變化。相位變化基本上與頻率成線性關系。低密度介質(zhì)電纜的相位穩(wěn)定性明顯優(yōu)于實心介質(zhì)電纜，多股內(nèi)導體電纜的相位穩(wěn)定性優(yōu)于單股內(nèi)導體電纜。

電纜的無源互調(diào)失真:電纜的無源互調(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，輸出信號的特性與輸入信號完全一致；在非線性系統(tǒng)中，輸出信號與輸入信號相比會產(chǎn)生幅度失真。如果兩個或更多的信號同時輸入到一個非線性系統(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，工程師最關心的是三階互調(diào)產(chǎn)物(2f1-f2或2f2-f1)，因為這些無用的頻率成分往往會落入接收頻段，對接收機造成干擾。同軸電纜組件通常被視為線性設備。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。以下通用設計原則可以將無源互調(diào)失真降至最低:

(1)在設備中，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)導體電纜。(3)使用表面光滑的優(yōu)質(zhì)接頭。(4)接縫具有足夠的厚度和均勻的涂層。(5)盡可能使用最大尺寸的接頭。(6)確保接頭之間接觸良好。(7)應使用非磁性材料(如鋼和鎳)制成的接頭。

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