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射频同轴线缆的分类和执行标准

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发表于 2018-12-6 09:59:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
  射频同轴线缆的分类
  射频同轴电缆分为半刚性、半柔性、柔性和波纹管电缆,不同的应用场合应选择不同类型的电缆。半刚性和半柔性电缆一般用于设备内部的互联;而在测试和测量领域,多采用柔性电缆;波纹管电缆则常用于天馈系统中。
  1.半刚性电缆
  顾名思义,这种电缆不容易被轻易弯曲成形,其外导体是采用铝管或者铜管制成(见图1.11) ,其射频泄漏非常小(小于-120dB) , 在系统中造成的信号串扰可以忽略不计。这种电缆的无源互调特性也是非常理想的。如果要弯曲到某种形状,需要专用的成形机或者手工的模具来完成。如此麻烦的加工工艺换来的是非常稳定的性能,半刚性电缆通常采用固态的聚四氟乙烯材料作为填充介质,这种材料具有非常稳定的温度特性,尤其在高温条件下,具有非常良好的相位稳定性。


  半刚性电缆的成本高于半柔性电缆,大量应用于各种射频和微波系统中。
  2.半柔性电缆
  在某些场合,半柔性电缆是半刚性电缆的替代品,这种电缆的性能指标接近于半刚性电缆,而且可以手工成形。但是其稳定性比半刚性电缆略差些,由于它可以很容易成形,同样也就容易变形,尤其是在长期使用的情况下。
  3.柔性(编织)电缆
  “测试级”的电缆组件大多采用柔性电缆(见图1.12)。相对于半刚性和半柔性的电缆,柔性电缆的成本十分昂贵,这是因为柔性电缆在设计时要顾及的因素更多。柔性电缆要能够多次弯曲而且还要保持性能,这是作为测试电缆的最基本要求。柔软度和良好的电指标是一对矛盾体,也是导致造价昂贵的主要原因。


  柔性射频电缆组件的选择要同时考虑各种因素,而这些因素之间有些是相互矛盾的,如单股内导体的同轴电缆比多股的具有更低的插入损来挤口弯曲时的幅度稳定性,但是相位稳定性能就不如后者。所以一条电缆组件的选择,除了频率范围、驻波比、插入损耗等因素外,还应考虑电缆的机械特性、使用环境和应用要求。另外,成本也是一个永远不变的因素。
  4.波纹管电缆
  波纹管电缆的外导体为波纹状的铜管,近年来也出现了铝管,这种电缆采用了低损耗设计,常常用于天馈系统中。
  波纹状的外导体设计,其优点是易于弯曲和运输,同时还具有良好的抗拉伸性能,以便电缆的竖直悬挂应用。
  同轴线缆的执行标准
  同轴电缆的使用并不是孤立的,除了要满足阻抗标准以外,还有一个重要的制约因素,就是和连接器的配合。经过几十年的发展,通用射频电缆的主流标准已经趋向于美军标 MIL- C-7 ,主流的连接器制造商也大多按照符合 MIL-C-17 标准的 RG 系列电缆设计相应的连接器。在中国,通常采用原电子工业部(四机部)的 SJ1563 、 SJ1132 等标准来设计和生产射频同轴电缆,这个标准中的某些参数接近 MIL-C-17 标准,目前国内的主流电缆厂仍在按照这些标准生产。表 1.5 是两种常用电缆的参数比较。


  表 1.5
  从表 1.5 可以发现两种标准的微小差别,为了达到电缆组件的最佳 VSWR 性能,最好采用按照对应标准生产的连接器。随着全球经济的一体化趋势,市场行为将决定标准的统一。
  1.低损耗射频同轴电缆
  在大功率信号传输的场合,降低电缆的损耗要比提高发射功率划算得多。因此电缆的设计者在不断的改进电缆的参数,以期达到更低的损耗。要降低电缆的损耗,最有效的措施是降仰真充介质的介电常数。一个极限情况就是常见于广播电视发射系统的馈管,这种传输线采用了空气介质,通过一些PTFE 的支撑杆来固定内导体,其介电常数接近 1 。
  在移动通信应用的领域,常采用物理发泡的聚乙烯(PE )材料作为填充介质,其介电
  常数为1.29-1.64 。介电常数降低后,如何保证电缆的特性阻抗仍为50欧姆?从式( 1 . 1 )可见,当εr低时,必须同时减小Ig(D/d )。常见的方法是增加 d ,也就是内导体的外径。但随之而来的问题是,常用的连接器不能适合这种低损耗的电缆,于是,又出现了许多新的射频电缆和连接器系列。
  2.微波同轴电缆
  18GHz 以上的微波电缆更无统一的标准可循。这个领域,可以用“八仙过海,各显神通”来描述。几乎每个微波电缆制造商都按照自己的企业标准来生产微波电缆。为了保证在更高频率时信号的传输效率,绝大多数微波电缆采用了低密度的PTFE 介质,其介电常数为 1.38 一 1.73 。因此在外导体相当的前提下,微波电缆的内导体要大于普通的 RG 电缆。几乎没有哪家微波电缆制造商在其产品目录中公开其电缆内外导体的尺寸。
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