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影响射频同轴线缆传播速度和电长度的因素

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发表于 2018-12-6 10:01:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
  电缆的传播速度又称为相速度,是指射频和微波信号在电缆中传输的速度和光速的比值,和介质的介电常数的根号呈反比关系:


  由式(1. 18 )可见,介电常数(εr)越小,则传播速度( Vp )越接近光速,所以低密度介质电缆的插入损耗更低。表1. 4 是一些常见不同介质中电缆的相速度。


  电缆的相速度指标对于射频测试工程师的意义在于,除了可以了解电缆的损耗以外,还可以通过DTF (故障定位)测量技术在远端测量长电缆的故障点。具有 DTF 测量功能的仪器,这类手持式仪表中内置了信号源,可以向电缆发送一个信号,当信号沿着电缆传输并遇到故障(不匹配)点时,一部分信号会向仪器方向反射回来,仪器根据信号的来回传输时间计算出故障点的位置。在测试前,必须将电缆的介电常数,也就是信号在电缆中的传播速度输入到仪器中,这样才能得出准确的测试结果。图 1 . 9 是一个蜂窝基站天馈系统故障定位测试的实例。图中冷由的起点是发射机和电缆分析仪所在的位置,其中 0ft ( 1 ft = o . 3048m )位置是馈线输入端,其 VSWR= 1 . 05 ;约9ft位置是跳线与主馈线的连接点,其 VSWR = 1 . 012 ; 100ft 位置是天线的输入端,其 VSWR = 1 . 06 。约在 34ft 和 42ft 处,有两个突出的驻波点,虽然 VSWR 并不大,但这两个点有可能是故障隐患,其原因或许是接地夹过紧而导致外导体变形、电缆介质渗水、绝缘层损坏导致外导体腐蚀等。


  了解了传播速度后,就容易理解电缆的电长度的概念了。在空气中,以接近光速的速度传播,而在电缆介质中传播时,其速度低于光速。所以,电缆的电长度要大于其物理长度:


  在一些阵列天线中,会通过很多射频电缆组件将馈源信号送至天线振子,这些电缆组件具有严格的电长度要求,否则将会导致天线方向性的畸变。
  电长度又有很多其他的表达方式,除了前述的传播速度(相速度)以外,还有传播延时、插入相位、时延、线长度、介质波长等。
  电长度(相位)的稳定性和温度有关,聚四氟乙烯( PTFE )介质电缆的相位稳定性要优于聚乙烯( PE )电缆。
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