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    射頻電纜的通用設(shè)計準則

    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)考慮電纜的機械特性,使用環(huán)境和應(yīng)用要求,另外,利息也是一個永遠不變的因素。

    本文中,詳細討論了射頻電纜的各種指標和性能,解電纜的性能對于選擇最佳的射頻電纜組件是十分有益的

    射頻同軸電纜是用于傳輸射頻和微波信號能量的一種分布參數(shù)電路,其電長度是物理長度和傳輸速度的函數(shù),這一點和低頻電路有著實質(zhì)的區(qū)別。射頻同軸電纜分為半剛,半柔和柔性電纜三種,不同的應(yīng)用場所應(yīng)選擇不同類型的電纜。半剛和半柔電纜一般用于設(shè)備內(nèi)部的互聯(lián);而在測試和測量領(lǐng)域,應(yīng)采用柔性電纜。

    半剛性電纜

    顧名思義,這種電纜不容易被輕易彎曲成型,其外導(dǎo)體是采用鋁管或者銅管制成的其射頻泄露非常小(<-120dB系統(tǒng)中造成的信號串擾可以忽略不計。這種電纜的無源互調(diào)特性也是非常理想的如果要彎曲到某種形狀,需要專用的成型機或者手工的磨具來完成。如此麻煩的加工工藝換來的非常穩(wěn)定的性能,半剛性電纜采用固態(tài)聚四氟乙烯資料作為填充介質(zhì),這種資料具有非常穩(wěn)定的溫度特性,尤其在高溫條件下,具有非常良好的相位穩(wěn)定性。半剛性電纜的利息高于半柔性電纜,大量應(yīng)用于各種射頻和微波系統(tǒng)中。

    半柔性電纜

    半柔性電纜是半剛性電纜的替代品,這種電纜的性能指標接近于半剛性電纜,而且可以手工成型。但是其穩(wěn)定性比半剛性電纜略差些,由于其可以很容易的成型,同樣的也容易變形,尤其在臨時使用的情況下。

    柔性(編織)電纜

    柔性電纜是一種“測試級”電纜。相對于半剛性和半柔性的電纜,柔性電纜的利息十分高貴,這是因為柔性電纜在設(shè)計時要顧及的因素更多。柔性電纜要易于多次彎曲而且還能保持性能,這是作為測試電纜的最基本要求。柔軟和良好的電指標是一對矛盾,也是導(dǎo)致造價高貴的主要原因。柔性射頻電纜組件的選擇要同時考慮各種因素,而這些因素之間有些的相互矛盾的如單股內(nèi)導(dǎo)體的同軸電纜要比多股的具有更低的插入損耗和彎曲時的幅度穩(wěn)定性,但是相位穩(wěn)定性能就不如后者。所以一條電纜組件的選擇,除了頻率范圍,駐波比,插入損耗等因素外,還應(yīng)考慮電纜的機械特性,使用環(huán)境和應(yīng)用要求,另外,利息也是一個永遠不變的因素。

    特性阻抗

    射頻同軸電纜由導(dǎo)體,介質(zhì),外導(dǎo)體和護套組成。

    特性阻抗”射頻電纜,接頭和射頻電纜組件中最常提到指標。最大功率傳輸,最小信號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)體的尺寸之比有關(guān)。由于射頻能量傳輸?shù)内吥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(DZoΩ)=138/√ε)xlogD/d絕大部分應(yīng)用于通信領(lǐng)域的射頻電纜的特性阻抗是50Ω;廣播電視中則用到75Ω的電纜。

    駐波比(VSWR/回波損耗

    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)中其它部件的匹配。射頻電纜的阻抗變化將會引起信號的反射,這種反射會導(dǎo)致入射波能量的損失。反射的大小可以用電壓駐波比(VSWR來表達,其定義是入射和反射電壓之比。VSWR計算公式如下:VSWR=1+√Pr/Pi/1-√Pr/Pi其中Pr為反射功率,Pi為入射功率。VSWR越小,說明電纜生產(chǎn)的一致性越好。VSWR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VSWR1.1"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100WVSWR為1.33時,輸出功率為98W即2W被反射回來。

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