同轴电缆技术概述

金信诺公司培训教程 1 射频同轴电缆在电缆行业中的分布图 ------------------------------------------------------- 2 2 射频同轴电缆传输理论 ------------------------------------------------------------------------- 3 3 传输特性及相关指标 ------------------------------------------------------------------------------ 6 4 机械特性 -------------------------------------------------------------------------------------------- 27 5.射频电缆的其他安装使用指标 射频电缆的其他安装使用指标------------------------------------------------------------------- 28 5.射频电缆的其他安装使用指标 6.射频电缆原材料介绍 6.射频电缆原材料介绍 ----------------------------------------------------------------------------- 30 7.美军标 系列电缆简介及资料----------------------------------------------------------------- 34 7.美军标 RG 系列电缆简介及资料 8. 附件 1 (原材料简写一览表 --------------------------------------------------------------------- 57 原材料简写一览表) 原材料简写一览表 9 附件 2 (原材料电性能一览表 ------------------------------------------------------------------- 58 原材料电性能一览表) 原材料电性能一览表 10. 附件 3 (射频同轴电缆常用公式 -------------------------------------------------------------- 59 射频同轴电缆常用公式) 射频同轴电缆常用公式 11. 常用微波波段划分 常用微波波段划分-------------------------------------------------------------------------------- 60 1. 射频同轴电缆在电缆行业中的分布图 射频同轴电缆在电缆行业中的分布图. 2. 射频同轴电缆传输理论 射频同轴电缆传输理论 在同轴电缆中，传输回路由内导体、绝缘介质和外导体三部分组成，它们的材料和尺寸决定了电缆的传输 性能和其它电气性能。这三部分是同心的，即有共同的中心轴。电缆外导体上一般有一层护套，具体结构 在后面的章节中详细讨论。 2.1 场分析 同轴电缆中的传输可用两种分析方法来研究，即： 基于麦克斯威方程的电磁场分析 基于电压和电流的分布电路分析 这两种方法是互补的，在同轴电缆传输分析中，这两种都将用到。 同轴电缆的电磁场模型是建立在 TEM（横向电磁波的缩写）模式基础上的。该模式是一种电磁波传播 方式，在任何位置电场传播方向、磁场传播方向以及导体轴向相互正交，如图 2 所示。 电力线 磁力线 图 2 同轴电缆中 TEM 模式下的电磁场模型 据电磁场理论，TEM 模式所有的能量都沿电缆轴向传输，其主要特性仍是传输性能，如特性阻抗和衰 减等。在一定频率下，TEM 模式是同轴电缆中唯一的传播模式。高于此频率时还会激发其它的传播模式。 这一频率称之为截止频率，与电缆的结构和绝缘性能有关。在同轴传输中，这些高级模式是有害的，因此， 应了解电缆截止频率并保证电缆在该频率下使用。截止频率可用下面的公式计算： fc = （1） （2） （3） （4） （5） 2c π ε r (d + D) fc=截止频率 C=真空中的光速 εr=相对介电常数 d=内导体外直径 D=外导体内直径 在截止频率以下，电缆的不连续性也会激发电磁波以高级模式传播，但衰减很大，其影响可以忽略。 TEM 模式是同轴电缆传输中所希望的唯一模式，电缆的所有传输特性都是建立在这种模式的基础上。除了 截止频率以外，通常还规定了电缆的最大工作频率，它考虑一定的余量，以安全工作在截止频率下。对于 某些电缆，根据其它结构标准确定的最大工作频率有时和截止频率相差很大。 1 金信诺公司培训教程 图 2 也表明了电磁场中另外一种有趣的现象。 在有封闭外导体的同轴电缆中， TEM 波在电缆内部传播。 如果外导体是完全封闭的，则在电缆内部和外部环境间没有电磁耦合，电缆既不发射也不接收任何信号。 这表明有封闭外导体的同轴电缆不会产生任何射频信号干扰其它系统，同时对其它系统的射频信号也有屏 蔽作用。 而在漏泄电缆中，外导体上的槽孔可在电缆内部和外部环境之间建立一种耦合机制。电缆中传输的能 量一部分发射到电缆外部空间，电缆充当天线的作用。这些漏泄电缆将有详细讨论。 结论:在工作频率（截止频率以下）内，唯一的传播模式是 TEM 模式，所有的能量沿电缆轴向传输， 这种传播的基本传输性能特点包括特性阻抗和衰减等。 在有封闭外导体的同轴电缆中所有的电磁能量都在电缆内部传输， 在电缆内部和外部环境中没有电磁耦合。 2.2 分布电路分析 电磁场分析描述电磁场的空间情况，而分布电路则可计算电压、电流、阻抗和电路网络理论中用到的 其它物理量。 所有传输线都可用二端口网络的等效电路来描述，如图 3。基本参数都沿电路连续分布，主要有四个： L=单位长度电感，H/Km R=单位长度电阻，Ω/Km G=单位长度电导，S/KM C=单位长度电容，F/Km 另外，还有四个二次参数： Z=特性阻抗，Ω α=单位长度衰减常数，dB/Km β=单位长度相位常数，rad/Km γ=传输常数 图 3 微长度传输线的等效电路 电路输入端的电压 V(z)，输出端 V(z+Δz)，对应的电流 I(z) 和 I(z+Δz)。可以看出，输出电压不等于 输入电压，这是由于有电感和电阻的串联；同样，输出电流不等于输入电流，这是由于有电导和电容的并 联。但是，均匀传输线任意一点的电压和电流比值为常数。 Z= Z = V I （2） 根据下面的公式可以看出 Z 取决于 L,R,G 和 C 这几个基本参数: R + jwL G + jwC （3） j=复数的虚部 ω=2πf, f 是频率 另一个重要的传输参数是传播系数，可用下面公式表示： γ = α + jβ = ( R + jwL)(G + jwC) （4） 衰减系数的自然单位是 Np/m（奈培/米），但在实际工程中用另一单位 dB 代替 Np。下面的公式表示 它们之间的关系： 1 dB＝0.115Np 1Np＝8.686dB 在高频下（f>1 MHz），R <<ωL，G<<ωC，则有以下公式近似成立： Z = L C （5） α = R GZ + 2Z 2 （6） β = w LC （7） 特征阻抗、衰减常数及相位常数是表示传输线特性的三个最重要的物理量。然而上面相关的数学表达 2 金信诺公司培训教程 式在电缆设计和应用中并无实用价值。在下面的章节中，将从同轴电缆工程应用出发以更实用形式来表示 这些有关特性的物理量。 3 传输特性及相关指标 3.1 集肤效应 在直流作用下，电流能均匀流过导体的横截面。在高频下，电流只流过导体表面。此时，导体有效横 截面积减小，阻抗增加。 在射频频率下，电流仅流过表面薄层，导体以外的其它任何地方都不存在电磁场。因此，在射频下即 使非常薄的金属外导体也能将电磁场完全屏蔽在射频同轴电缆内部。 可用穿透深度来解释集肤效应。其定义是：和承受集肤效应的导体具有同样阻抗的表面薄层的厚度(假 设电流均匀分布在其中)。 非磁性材料的导电层 δ = 15.9 σ?f [mm] (8) σ=导电率，m/ ? mm2 f =频率，KHz 除了电阻，集肤效应还影响电感、特性阻抗和传输速率等。 下表是铜导体对应的导电层厚度: 频率(MHz) 导电层厚度(?m) 频率(MHz) 导电层厚度(?m) 1 66.02 1800 1.56 10 20.88 2200 1.41 100 6.60 2400 1.35 220 4.45 3000 1.21 450 3.11 5000 0.93 550 2.82 10000 0.66 800 2.34 900 2.20 1000 2.09 3.2 特征阻抗 特征阻抗是同轴电缆的一个 很重要的性能。 从电气意义上说， 它表示导体之间的电势差与流过 该导体间的电流比值。在均匀同 轴电缆中，特征阻抗在电缆整个 长度方向上是一常数。电缆终端 负载应与其特征阻抗匹配，因此 有必要对电缆的特征阻抗进行重 点阐述。在无线通信中，最常用 的特征阻抗是 50 欧姆， 75 欧 象 姆等其它值也在其它领域用到， 如有线电视系统等。 与电缆相连的所有设备或无源元件都应与电缆具有相同的特征阻抗。特征阻抗不同，会出现不匹配和 反射，从而导致传输失真。同轴电缆的特征阻抗由导体的尺寸及绝缘的相对介电常数决定。从 1.2 节的公 式（3）可以看出，特征阻抗是一个复数，且与频率有关。 当频率增加，特征阻抗的值会趋近于一个常数（为实数），因此当频率大于 5MHz 时，该值可用下式 表示： Z= 60 D ln εr d （9）Z=特征阻抗 εr=绝缘相对介电常数 D=外导体内直径，mm d=内导体外直径，mm 从上式看出，可以根据合理选择导体直径和绝缘介电常数来调整特征阻抗的大小。而相对介电常数取 决于其材料和其结构，实芯 PE 的相对介电常数为 2.25～2.34，高发泡情况下可以低于 1.25，空气的相对 介电常数为 1，PTFE 的相对介电常数为 2.00～2.10。 质量好的电缆，特征阻抗在整个电缆长度上和不同生产批次上都是非常均匀的，且接近一个恒定值， 3 金信诺公司培训教程 根据不同的规格，通常允许的公差是±1 至±3Ω。 特性阻抗随频率的下降而增大。某一频率下的阻抗值与很高频率下的特征阻抗标准值的偏差近似为： ?Z 4 = Z D f (10) 可以通过选择合适的特性阻抗来优化电缆的某些电气特性, 下面就常用的特性阻抗 做些分析: 3.2.1 通过功率最大: 令直径比 D/d=χ ，通过功率的公式可表述如下： 求 P 的极大值, 令 得到 因此通过功率最大的条件为 : 由此可见,在固定外导体 D 的条件下, 同轴线获得最大通过功率的最佳直径比 D/d 约为 1.65, 对于空气绝缘 的同轴线, 它的特性阻抗为 30 欧姆时, 通过功率最大。 3.2.2 衰减最小 对于空气绝缘的同轴线, 衰减系数如下: 求α最小值。令 因此衰减系数最小的条件为 该超越方程的解为 由此可见， 在固定外导体 D 的条件下, 同轴线获得最小衰减系数的最佳直径比 D/d 约为 3.6, 对于空气绝缘 的同轴线, 它的特性阻抗为 77 欧姆时, 衰减最小。 目前微波技术中常用的同轴线特性阻抗为 75 和 50 欧姆为标准值，前者接近于衰减最小的要求， 后者兼 顾了大功率与小衰减系数的两个要求。 3.3 衰减 电缆两点处能量的减少就是衰减（有时也称为纵向损耗），电缆的衰减用分贝/单位长度表示，如 dB/100m。根据上述定义，电缆衰减公式是： α = 10 log(P1 / P2 ) （11）P1 终端负载与电缆特征阻抗匹配时电缆的输入功率电缆的衰减也受其结构和使用频率的影响，可用下述公式计算： P2 此电缆远端的功率 α = αR +αg = α1 f +α2 ? f α1=导体损耗系数 α2=介质损耗系数 （12） α=给定频率的衰减 αR=电阻性衰减 αg=介质性衰减 衰减随频率的升高而增加，这是由于导体的集肤效应和介质的损耗引起的。 导体损耗系数与导体电阻率和尺寸有关，内外导体的表面电导率应尽可能高，应用趋肤效应，做大电 缆时可选铜管或铜包铝为内导体,而小规格高频电缆则都选用镀银铜(包钢)。 4 金信诺公司培训教程 介质损耗系数取决于相对介电常数和介质材料的损耗因子。通常使用 PTFE 或 PE，现代的技术中使 用发泡聚乙烯作介质材料可以减少这些系数，PE 用注气方法的绝缘工艺可以达到 80％以上的发泡度。注 气方法中，氮气直接注入到挤塑机的介质材料中。该方法相对于化学发泡方法也称为物理发泡方法。用化 学发泡法，只能得到 50％左右的发泡度。而 PTFE 也有相类似的方法,使 PTFE 里面充满微孔,从而降低相 对介电常数。 在频率大于 10MHz 时，衰减可用下面的公式表示（见图 4）： α = 4 .58 ε r f ? 1 1 ? + ?d σ D D σ2 1 ? ln d ? ? + 9.1 ε r f tan δ （13） ? ? 基本传输公式 电缆衰减主要是电阻性衰减αR，它与频率的算术平方根成正比。介质的衰减αg 和频率成正比，它与电 缆尺寸无关，仅由绝缘材料的数量和质量决定。随着频率的增加和电缆规格增大，介质衰减在总衰减中所占 的比例增大。这就促使我们对高频率下使用的小规格电缆则选用发泡 PTFE 等高档绝缘材料, 大直径电缆研 究物理高发泡工艺以减小介质衰减,。 衰减值一般使用网络分析仪进行测试,下图是金信诺公司的 RG179 电缆( 5.7 米试样)的衰减实测曲线图: 以上提到的衰减是指室温为 20℃时的值。对发泡 PE 绝缘的电缆, 衰减与温度有下面的近似公式成立： α=衰减，dB/100m εr=介质的相对介电常数 D＝外导体内径，mm d＝内导体直径，mm σ1=内导体导电率，MS/m σ2=外导体导电率，MS/m tanδ=介质损耗因子 f=频率，MHz 图 4 α T = α 1 + 0.004(T ? 20) (14) αT=温度 T 对应的衰减 α=＋20℃时的衰减 如果电缆在传输中被加热，衰减也会增加。当电 缆工作在满负荷功率容量下，衰减出现最大增加量， 约为 1.12～1.20，具体与电缆的绝缘结构有关，如使 用 PTFE 为绝缘材料，则衰减的温度变化会小很多, 所以有高要求的温度稳相电缆一般都选用 PTFE 或发 泡 PTFE 为绝缘材料, 具体的问题在稳相指标中有描 述。 最后，如果电缆终端阻抗严重不匹配，衰减也会 增加。图 5 对此现象进行了解释（假定此电缆与发射 端匹配）。 图 5 电缆终端不匹配引起的附加衰减 衰减的一致性: 对于结构一致性好的电缆, 衰减应该是一条比较平滑 的下滑曲线, 但如果电缆有较大的阻抗跳动时, 对应 的衰减曲线也会出现”刺”状的曲线, 则该电缆在此频率时各项 指标将会是很恶劣的。 衰减的稳定性: 5 金信诺公司培训教程 编织型电缆的衰减会随时间的增长或弯曲次数的增加而增大，下图是有关的一些测试 随着电缆使用时间的增长，衰减增大的原因一般如下： 内导体或外导体因为有外界的潮湿空气侵入而氧化，即使有护套材料的保护，实际中空气也可以很慢地渗入 进导体中，所以电缆生产中有各方法来保 护导体免受侵害，如内薄层技术，防腐胶 技术等。另外导体的材料选用上也有相当 的影响，如裸铜线的抗氧化能力就不如镀 锡或镀银导体等。 另外绝缘材料的变质也会影响衰减的增 加，如 PE 发泡绝缘，物理发泡法就比化 学发泡法稳定， 因为物理发泡法的 PE 是 闭孔结构的， 而化学发泡法是开孔结构的， 所以外界的潮湿空气更容易侵入绝缘介质 中而使衰减变坏。 而对于多次弯曲后，一般导体材料，如铝 箔就容易开裂而造成导电性能下降，或绝 缘介质已经发生变形等，这些因素都容易使衰减变化。 3.4 回波损耗和结构回波损耗 在理想同轴电缆中，特征阻抗沿整个电缆长度方 向是均匀的、恒定的，而实际中特征阻抗会有微小的 波动。这是由于制造过程中导体尺寸和介质材料的微 小波动引起的，电缆接头和连接处也会引起同轴电缆 特征阻抗微小的局部波动。 特征阻抗每一小波动都会引起一小部分信号电压反射回去。特征阻抗变 化越大，被反射的电压越大。图 6 阐述了此现象。 图 6 阻抗变化引起的反射 开路时会引起信号电压全部发射回去，反射系数为 1。短路时会使所有 的信号电压反相全部反射回去，因此反射系数是-1~+1。通常，当特征阻抗 从 Z1 变至 Z2 时，可根据下式计算反射系数： ρ = Z 2 ? Z1 Z 2 + Z1 （15）ρ=反射系数 Z1、Z2=特征阻抗值 回波损耗按下式定义： RL = 1 ρ dB （16） 图 6 说明了电缆长度上存在无数微小波动的情形。 特征阻抗的每一这种变化都会产生一个小的反射电 压。这些电压叠加到一起，可在电缆的输入端测到一总的反射信号。电缆输入端的回波损耗定义如下： V （17）RL=电缆回波损耗 V=输入电压 Vr=总的反射信号电压 RL = 20 lg dB Vr 图 7 同轴电缆中总的反射信号 电缆终端电阻若与其特征阻抗匹配，则电缆终端 不会产生反射。对于较短长度的电缆，回波损耗与长 度有关；但当电缆较长，且其衰减大于 6dB 时，回波 损耗实际上与电缆长度无关。 6 金信诺公司培训教程 有时，也会用另一个量代替回波损耗，即电压驻波比或 VSWR，它的定义如下： VSWR = 1+ ρ 1? ρ （18） 回波损耗和电压驻波比的一一对应关系如下表 (图 8)： 图 8 回波损耗和电压驻波比换算表 通常可用两个相关的回波损耗值来确定反 射信号电平大小：回波损耗（RL）和结构回波 损耗（SRL）。两个都有用，但它们的定义和 应用领域不同，下面对此作一解释。RL 是阻 抗偏离标称值（如 50Ω）和结构不均匀性共同 影响的结果。当重点考虑系统性能时，应规定 这一指标。 SRL 用来表示电缆本身结构不均 而 匀性对特征阻抗的影响。 SRL 中， 在 不考虑电 缆输入端和输出端阻抗不匹配的影响。因此， SRL 可用于评估电缆本身。在电缆工作频率范 围内，SRL 应大于规定的最小值。下图是金信 诺公司的 RG316 用网络分析仪测试的 VSWR 曲线图。 对 SRL 的 频 率 响 应 进 行 傅 利 叶 变 换 （FFT）可得到阻抗不均匀性的时间响应，通 过进一步换算，得到阻抗不均匀性与电缆长度 的函数。 接下来的章节还会对 RL 和 SRL 做详 细的讨论。 RL 是一个系统性参数，包括了以下几个因 素的影响： ·转换器不匹配 ·输入端连接头不匹配 ·电缆本身 SRL（在成品上测量） ·安装质量 ·输出端连接头不匹配 ·天线不匹配 转换器和天线不匹配与转换器的输出阻 抗、 天线的输入阻抗和电缆的特征阻抗有关。 特征阻抗是 50Ω±lΩ的同轴电缆，在其阻 抗公差范围内对应的 RL 值是 40dB， 对于使 用来说，这一指标已经足够高了。 连接和安装质量也是影响总的 RL 值的 非常重要的因素。接头都会产生串联电感和 并联电容，从而产生不匹配。不匹配程度与 接头结构和安装方法有关，应使用质量好的 接头，并严格按照接头供应商提供的安装说 明进行。譬如说，沿塔安装电缆时很要手艺 和技巧，若电缆使用不当、安装质量差都会 7 金信诺公司培训教程 使 RL 值明显变坏。同时，还应注意电缆的最小弯曲半径和最大拉断力等极限值，使用适当的夹具将电缆 固定在安装塔上，避免挤压和变形，否则会改变电缆的特征阻抗，RL 值也会随之变坏。在电缆的整个使 用过程中，应尽可能小心，以免电缆挤压到尖角上引起过量的变形、电缆撞击和猛拉、尖角或粗糙表面摩 擦、过量的扭转或打结等等。 周期性不均匀性和 SRL 在每一同轴电缆中，制造过程中导体尺寸和介质材料的微小变化会引起电缆长度方向上结构的微小变 化，在电气性能上会表现为特征阻抗的微小变化，每一变化都会使一小部分信号电平反射回去。这些电平 叠加在一起，可在电缆输入端测到一个总的反射信号。尽管电缆各处特征阻抗变化很小，但如果测量不同 频率下的 RL 时，会发现这些周期不均匀性引起的反射在某一频段内按相位叠加起来而产生峰值。这种反 射叠加产生的 SRL 与电缆长度有关。电缆越长，包含的周期性不均匀性越多，总的反射信号越大，SRL 越小。然而，当电缆长到一定长度时，远端产生的反射信号衰减比近端大，这样这种长电缆的 SRL 与长度 关系不大。但是在移动通信领域中，电缆长度对 SRL 值的影响却很大。 下面的公式表示 SRL 值（dB）当与无限长电缆比较时随长度的增加关系： 1 ? ? ? SRL = 20 lg ? dB ? 0 .0023 α L ? ?1? e ? (19) ΔSRL=SRL 的增加量，dB α=衰减系数，dB L=电缆长度，m 下表 1、 给出了五种规格电缆长度分别为 50 米、 2 100 米、 200 米和 500 米时的ΔSRL 值。 由表可见， 当电缆很短衰减很小时，ΔSRL 值有可能会超过 10dB。 结论:射频电缆安装后的回波损耗性能与许多因素有关。 电缆制造商应保证电缆的结构回波损耗大于某一最 小值。这些值只与电缆本身有关，是电缆在厂家的测试结果。而 SRL 与长度有关，其具体数值必须根据长 度确定。射频电缆组件总的 RL 值与连接情况和安装质量有关。生产方应保证电缆本身的质量，而安装方 应保证电缆和接头的安装质量，这样以确保整个传输线具有足够高的 RL 值。 表 1 950MHz SRL 值（dB）当与无限长电缆比较时随长度的增加关系 ΔSRL，dB 电缆规格 50 米 100 米 200 米 500 米 5.0 1.8 0.3 0.0 1/2” 7.1 3.3 0.9 0.0 5/8” 8.7 4.5 1.5 0.1 7/8” 10.9 6.2 2.6 0.3 1-1/4” 12.6 7.6 3.6 0.6 1-5/8” 表 2 1800MHzSRL 值（dB）当与无限长电缆比较时随长度的增加关系 ΔSRL，dB 电缆规格 50 米 100 米 200 米 500 米 3.2 0.9 0.1 0.0 1/2” 5.0 1.8 0.3 0.0 5/8” 6.3 2.7 0.6 0.0 7/8” 8.2 4.1 1.3 0.1 1-1/4” 9.7 5.2 2.0 0.2 1-5/8” 3.5 屏蔽衰减 输入信号在同轴电缆中传输时, 因为外导体在结构上不可能对信号有 100%的屏蔽, 总有一部分的信 号从外导体中泄漏出去, 除了专用的泄漏电缆应用场合, 该泄漏出去的能量都是一种损失, 在传输中应该 尽量避免。 屏蔽衰减与传输衰减有着相似的定义， 以电缆输入端信号的功率与导体外的泄露信号功率值的对数比， 电缆的衰减用分贝（dB）表示。根据上述定义，电缆屏蔽衰减公式是： 8 金信诺公司培训教程 α = 10 log(P1 / P2 ) P1 终端负载与电缆特征阻抗匹配时电缆的输入功率 P2 此电缆导体外的信号的功率 屏蔽衰减随频率的改变而改变， 这是由于导体的泄漏孔的形状大小和排列与通过频率之间的关系决定， 信号的波长比孔的尺寸相比越大，信号越不容易泄露出去，这也意味着相同外导体结构的电缆，频率高的 信号越容易泄露，屏蔽指标也越低。 测量射频同轴电缆屏蔽衰减的方法有两种：泄漏法（吸收钳法）和渗透法（GTEM 室法）。泄漏法是 在同轴电缆内产生强电磁场，由于电缆屏蔽不够好，电缆内、外导体间的强电磁场可通过外导体的缝隙泄 漏出来。测量泄漏场强来表征电缆的屏蔽衰减，吸收钳法使用的是泄漏法。渗透法是将被测电缆放在均匀 电磁场中，由于电缆的外导体有缝隙，电磁场通过缝隙渗透到电缆内部，测量渗透场强也可表征电缆的屏 蔽衰减。随着电磁兼容测量设备的发展，用可以产生均匀横向电磁砀的 GTEM 室来测量电缆的屏蔽衰减。 这种测量方法称为 GTEM 室法，属于渗透法，比吸收钳法复杂。通常在 120 dB 以内可以用吸收钳法，但 120 dB 以上则使用 GTEM 室法，因为从理论上讲，GTEM 室可以产生的电磁场强度仅与输入信号功率有 关，只要功率放大器足够大，就可产生很高的场强。这使 GTEM 室测量屏蔽衰减的灵敏度大大提高。 在强功率的射频传输情况下， 泄漏的信号不但使传输衰减变差， 同时也大大的干扰了系统其他部分的工作， 反过来说，系统空间中的其他电磁场也容易进入电缆，而使系统的抗干扰性变坏，这都是我们在设计传输 时要尽量避免的，特别是在高频，超高频时尤为明显。 在电缆的外导体结构中，以下的方法都可以在不同程度上改善屏蔽性能： a. 增加编织网的覆盖密度。b. 增加编织网的层数，如采用双层编织结构. c. 使用金属箔完全包覆绝缘，甚至采用有合理的搭接率和有黏结层的结构。 d. 采用金属带绕包绝缘。e. 采用金属管状结构（焊接或无缝技术） f. 采用高密度金属丝编织+浸锡结构 (半柔电缆) .还有很多其他方法，都可以对屏蔽指标进行改善，下面就一些通常结构的屏蔽指标简列如下，作为设计时 的大概参考： (1) (2) 0% 编织密度 ：60 – 70 dB (3) 60%编织密度+ 铝箔 ：50 – 60 dB (4) 双层 90%编织密度 ：70 – 80 dB (5) 自粘铝箔+60%编织密度+ 铝箔+ 60%编织密 度 ：90 – 100 dB (6) 金属带绕包+90%编织密度 ：100 dB 半柔电缆(浸锡结构)：100 – 110 dB 9 金信诺公司培训教程 (7) (8) 轧纹电缆： 110 – 120 dB 半刚电缆：150 – 180 dB 结论 外导体是射频同轴电缆的重要部分, 它直接构成和影响了电缆的很多因素, 所以选择使用合适的外导体结 构以保证有足够的屏蔽性能, 这也保证了传输时系统的抗干扰性能. 3.6 传输速率和延时 3.6.1 指标 在自由空间和空气中，电磁波以光速传播。在同轴电缆中，信号传输速率小于光速，与介质材料有关。 两者的比值称为传输速率，用公式表示为： VF = v l ? 100 ? % = ? 100 c le % (20) 3 v=同轴电缆中的传输速率 c=自由空间中的速度，300X10 Km/s l=电缆几何长度，m le=电缆电气长度，m 从下面的公式可进一步发现传输速率与相对介电常数的关系： VF = 1 εr (21) 用实芯 PTFE 传输速率可达到 0.70 左右，而用物理高发泡聚乙烯传输速率可达 0.88 以上。 传输速率用来计算传输波长和延时。特定频率下的波长可根据下式计算： λ = c ? VF (22) f 延时公式定义为：t ? = 333.6 10 3 =100 VF VF ? c0 [ns/m] (23) 由于集肤效应的影响，传播速度与频率有关。随着频率下降，速度减小，延时增加。依据公式（10）可 以计算出相对偏差。类似于特性阻抗的情况，射频电缆的相对传播速度可理解为非常高频率下的极限值。 传输速率是在频率为 200MHz 附近测得的并把它作为标准值。传输速率也会有波动，但对传输性能没有 直接影响；然而，如果要求电缆必须调整为相同的电气长度时，它们就会对传输性能产生影响，因为电长度 相同时，几何长度有可能不同。 一定长度和温度范围的电缆，可根据公式（26）计算相位差： ?? e =120 ? 10 ?6 ? l ? ?ppm ? f Vr （26） l=电缆长度，m V r =对传播速度，％ 例如： ?ppm =电长度改变量，ppm 0 0 f =频率，MHz 一根长 10 米 1/2” 型电缆，在频率为 1GHz，温度范围-10 c —40 c 时，从图 9 可查出电长度改变量是 370，则最大相位差是： ?? = 120 ? 10 ? 6 ? 10 ? 370 ? 1000 = 5.0 0 88 3.6.2 延时线 在射频微波传输中, 有一种产品叫延时线(DELAY LINES), 通常用于提供 5 至 100ns 的短延时, 因延时线需要高的可靠性和精确度, 所以毫无例外 都选择半刚电缆作为延时线的主要材料。 以下为国外著名公司产品的有关资料： 10 金信诺公司培训教程 Cable Size .086 .086 .086 .086 .086 .141 .141 .141 .141 .141 .250 .250 .250 .250 .250 Delay (ns) 5±0.5 10±0.5 25±0.5 50±1.0 100±1.0 5±0.5 10±0.5 25±0.5 50±1.0 100±1.0 5±0.5 10±0.5 25±0.5 50±1.0 100±1.0 Part Number EZ86DL5 EZ86DL10 EZ86DL25 EZ86DL50 EZ86DL100 EZ141DL5 EZ141DL10 EZ141DL25 EZ141DL50 EZ141DL100 EZ250DL5 EZ250DL10 EZ250DL25 EZ250DL50 EZ250DL100 Max. Dimensions inches(mm) Height Diameter .19 (4.83) .38 (9.65) 1.42 (36.1) 1.32 (33.5) 1.70 (43.2) .45 (11.4) .90 (22.9) 1.35 (34.3) 1.95 (49.5) 3.00 (76.2) 1.65 (41.9) 1.65 (41.9) 2.20 (55.9) 3.03 (77.0) 3.58 (90.9) 2.57 (65.3) 2.57 (65.3) 2.38 (60.5) 2.76 (70.1) 3.14 (79.8) 2.60 (66.0) 2.60 (66.0) 2.90 (73.7) 3.20 (81.3) 3.50 (88.9) 2.55 (64.8) 3.10 (78.7) 3.65 (92.7) 4.20 (107) 5.30 (135) Max. Weight ounces(g) *see below 3.52 (99.8) 4.48 (127) 7.20 (204) 11.70 (331) 19.50 (554) 4.80 (136) 6.72 (191) 12.80 (363) 23.20 (658) 44.00 (1247) 8.80 (249) 14.40 (408) 32.00 (907) 61.60 (1746) 120.00 (3402) 目前延时线的精确度国际上已经可以低于 15ps, 使用温度范围可从-65℃到+260℃， 一般商业用途都使用实 芯 PTFE 绝缘的半刚电缆（如上表的数值），如果需要更高的温度稳定场合，则需要选用发泡 PTFE 绝缘的半 刚电缆，该类型延时线是目前国际上最高端的产品，一般只用于军事通讯的产品。 因以上产品需要大长度的半刚电缆，金信诺公司引进美国技术生产的半刚电缆能全部满足上述的商业和军事 用途，长度也达到国际的先进水平：超过 100 英尺。 结论 因射频同轴电缆结构通常有绝缘介质, 这就决定了电缆的传输速度必然低于光速, 信号在电缆里面传输时就 有一定的延时, 选择适当的介质结构, 使传输速率和延时都在一个适当的数值内, 以达到系统的要求. 3.7 电长度和长度调整 电长度定义为： le= 100l VF [m] (24) l=几何长度，m VF=相对传播速度，% 电长度和相位角之间存在下面的关系式： ? =2 π le f 300 [rad] （25） l e = 电长度，m f=频率，MHz 在很多情况，电缆既要有相同电长度的，又要有不同电长度的。电视发射馈线和天线组或天线阵列之间 的连接线就是典型的例子，必须精确调整这些电缆的长度。在 470MHz 到 860MHz 的频率范围里，能实现相 位角精度是±5°。为了减少长度调整后操作过程引起的长度变化，我们建仪只对较长的电缆在安装后调整， 而较短的，宜在厂家供货时进行调整。 射频电缆的电长度与温度有关，如果是空气绝缘电缆，还受其中的空气压力和湿度影响。这些影响很小， 但如果电缆长度比工作波长长很多时，应当考虑这些微小影响。下图 7 为电气长度随温度变化曲线。 11 金信诺公司培训教程 建议将调整过长度的电缆安装在相同的环境条件下，如相同的温度、阳光辐射等。对要求不太苛刻的应 用领域，可用相位稳定的电缆。这种电缆经过了一段时间的处理，消除了磁滞效应。 电长度随温度的变化情况受电缆与固定器之间的连接件影响。随温度升高能自由膨胀的电缆与固定夹紧 的电缆相比有着不同的电缆长度。图 9 为电气长度随温度变化曲线。 图 9 电气长度随温度变化曲线 3.8 电容 电容的影响包含在特征阻抗中，它本身并不是一项很重要的传输性能。但是它也包含了电缆另外一些 信息，它与相对介电常数和特征阻抗之间存在以下关系： C= εr 3Z ? 10 4 pF / m （27） 3.9 功率原理 同轴电缆的输入功率定义为当电缆终端接一匹配阻抗时，任意频率、温度、压力下能连续工作的最大 输入功率。影响功率的因素包括电缆允许的最高工作电压和内导体能承受的最高温度，据此可将功率分为 以下两种： 峰值功率容量，受电缆允许的最高电压限制 平均功率容量，受导体允许的最高温度限制 3.9.1 峰值功率容量 峰值功率容量根据内外导体间的绝缘耐电压定义，是指电缆在匹配状态运行时达到峰值额定电压时的 输入功率。定义式为： ^ 2 U P = 500 ? Zc ^ ^ KW （28） U =额定电压，KV Z c =特性阻抗，Ω 峰值功率与频率无关。射频电缆的峰值功率容量是在如下条件下确定的： 温度：20℃ 气压：1 bar （海平面） 当射频电缆用额定峰值电压二倍的直流电压做生产检测时，电压安全系数为 2，峰值功率安全系数为 4。 电缆内部的超压会使峰值功率容量明显减小。如果电缆内部压力与环境压力一致时，峰值功率容量会 随高度减小而减小，见图 10。 12 金信诺公司培训教程 图 10 峰值功率容量随高度的变化 尽管由于射频电缆的绝缘介质比空气介电强度高，可实际上在电缆的终端与接头相接的地方总有段空 气柱，这个空气柱限制了射频电缆组件的峰值功率容量，仍与相同面积的空气绝缘电缆一样。射频电缆的 峰值功率容量考虑了该段空气介质的影响，因而比电缆绝缘所允许的值要低。 峰值功率容量可能会影响低、中频范围内的调幅信号，但绝不会影响模拟通信的使用。 3.9.2 平均功率容量 平均功率容量的定义式如下： P max = ? 0.8686 Pv [kW] 2 ?αt （29） Pv ＝最大允许功率耗损，W/m α t ＝工作条件下的衰减，dB/100m 电缆中的信号衰减会引起导体温度升高，内导体的影响比外导体大，因为内导体直径较小，电阻较大。 另外，内导体温度升高会影响导体之间的绝缘介质。因此，介质长期工作允许的最高温度决定了电缆的平均 功率容量，平均功率就是指某种绝缘材料允许内导体达到的最高温度时的输入功率。一般来说，PTFE 的最 高温度为 260℃，实芯聚乙烯允许的最高温度为 115℃，发泡聚乙烯为 100℃。 平均功率容量与下面参数有关： ·介质允许的最高工作温度（如 100℃） ·介质的热传导率 ·电缆表面的传热特性 ·室温（通常是 40℃） 随频率升高衰减增加，大部分能量转换成热量，因此平均功率容量会随之下降。在低频段，平均功率 容量受电缆长度的影响。 馈线电缆因下述因素而具有极好的平均功率容量性能： ·低衰减：只有小部分能量转换成热量 ·介质的高温稳定性 ·介质的高热传导率 如高发泡扎纹电缆，平均功率容量是在如下条件下定义的： 内导体温度：100℃ 室温：40℃ 所有电缆的平均功率容量都按照 IEC1196－1 中第 11.9 条进行测试。如果室温不是 40℃，可根据下式计 算其平均功率： PT = P40 ? ( ? ? ? T1 ? Ta ) T1 ? 40 （30） Pt ? = Ta 温度对应的平均功率容量 P 40 = 40℃时的平均功率容量 13 金信诺公司培训教程 T1=内导体最高温度(100℃) Ta=室温, ℃ 图 11 平均功率容量随温度变化曲线 图 12 电缆平均功率容量与电缆内部压力（空气或氮气）关系曲线图 如果电缆受太阳直接照射，平均功率将会减小。下降系数见图 13。 图 13 太阳直射对平均功率的影响，最糟糕的情况：电缆完全暴露且受到太阳垂直照射。 埋在地下的电缆的平均额定功率计算中，应该用土壤的热阻代替电缆护套相对空气的热阻，电缆所埋 深度处土壤的平均温度代替室。因为土壤的热阻很大程度上取决于它本身的性质，如：土壤湿度和土质的 类型，再者，由于电缆散发大量的热，会使其周围的土壤变得干燥。所以有必要从下表中查找相关的资料。 总的来说，对于温和气候下的标准土壤，埋地小电缆的平均功率容量会增加，大电缆的反而会减小。 如果一个埋地大电缆在内部超压下运行，其平均额定功率仍不会恢复到地面上正常工作时那么大。设计一 个电缆系统时，必须知道以下数据： ·安装场地详细情况： （1） 海拔高度 （2） 周围温度和太阳辐射强度 （3） 地下温度，土壤类型和地下水深度。 ·安装情况： （1） 装在桅杆上，还是装在电缆槽里；放在地面上，还是埋在地下。 （2） 超压的可能性 （3） 平行电缆引起的局部热源 （4） 接头类型 ·运行条件： （1）电缆的数量和长度 （2）频率和允许衰减量 14 金信诺公司培训教程 （3）发射机的峰值和平均输出功率 （4）天线的 VSWR 这种平均功率容量的电缆完全可安全用于移动通信中。以 GSM 为例，根据输出功率不同定义了 8 类 基站，第一类功率最高，320W。但它仍远低于最小规格的 1/2"电缆的平均功率容量（最小规格的电缆衰 减最大）。因此，很容易根据数据表中给出的衰减和平均功率选择合适的电缆。如果电缆中的功率接近其 平均功率容量，安装时，应在电缆周围留 50mm 的自由空间。 结论 射频电缆是为了满足现代微波通信和其它无线通信应用要求而设计的。电缆性能与电缆结构、材料和 制造工艺有关。除了极好的传输性能、力学性能和耐气候性能外，高功率使用性能也是设计的一个目标。 在实际的微波通信中，应根据实际的传输方式和使用环境而选择最适合的射频电缆。 如果电缆终端阻抗不匹配，沿电缆方向的驻波将会引起很大的功率损耗，因此，馈入功率随之减小。 总之，根据某一功率容量选择电缆大小时，必须满足下列条件： ^ P max ? P? s ≥ K1 ? ^ （31） （32） P max ≥ P ^ _ s K2 ? K3 ? K4 PP ^ 发射机的峰值功率和平均功率 _ Pmax Pmax 电缆的峰值功率容量和平均功率容量 S＝电压驻波比 VSWR K 1 ＝内部超压引起的峰值功率系数，见图 13 K 2 ＝内部超压引起的平均功率系数，见图 11 K 3 ＝太阳直射引起的平均功率系数，见图 12 K 4 ＝周围环境温度引起的平均功率系数，见图 10 电缆规格品种多，为每一领域使用最合适的电缆提供了可能。 对于有效平均功率,一般可以用以下公式做工程上的调整: 调整的曲线或公式如下: 3.10 无源互调 无源互调是由无线通信系统中的非 线性无源元件引起的。 这些无源元件如： 双向滤波器、合波器、连接头、馈线、 天线等等，在它们的连接界面非线性不 连续点处会产生互调。有时天线的空间 会受到基站电缆塔的限制，这样，只好 将几个发射机和接收机的信号合并到同一馈线和天线上。高功率同步发射机 的载波信号就会在非线性不连续点处相互干扰， 在接收频道上产生互调干扰。 互调性能差时，就会使许多接收频道受到严重的干扰。 非线性电路中会产生谐振频率，基频与谐振频率在一起会引起互调。因此所有可以移动的连接处，如接头 15 金信诺公司培训教程 等都是产生互调的潜在来源。 例如，接头的非线性来源可能有： ·铁磁材料 ·非线性介质 ·接触界面两种性能相差很远的材料 ·氧化或不良的接触表面 ·接触不良或接触压力很小引起微电弧。 ·腐蚀、脏物、废物、油脂、指纹 两个传输频率产生的互调频率可按下式计算： ± m? f 1± n? f 2 m, n =任一正整数 f1, f2 =传输频率 互调阶数：m+n 例如：900MHz 处的三阶无源互调情况：发射机/接收机的 930/885MHz 和 955/910MHz 信号接至同 一传输线，发射信号 955/930MHz 会产生互调信号 905/980MHz。这样就会干扰 950/905MHz 的发射/接 收信号对。 三阶互调可用两个标准功率（20w）的载波测量，其值为测试信号和互调产物的功率差值。下图是金 信诺公司的 670-141 半柔电缆的 IM3 实测图(43dBm 的测试功率下). 3.11 相位 (稳相电缆) 在特殊要求的场合, 特别是高频微波领域, 对射频 电缆传输的相位稳定性有更加严格的要求, 如 2.6 节的 介绍, 对相位的要求体现在射频电缆的电长度的微观变 化上, 在实际的应用场合通常分为以下两类的稳相要 求: 3.11.1 温度稳相性 即在温度变化时,对应的相位变化情况, 通常的测 试数据如下(图 14): ( 图 14 相 位变化 VS 温度) 因温度的变化而会造成内,外导体和绝缘材料的热 胀冷缩, 这都会造成电缆电长度的改变而使相位发 生变化, 特别是绝缘材料的伸长收缩, 对相位的变 化影响最大, 为减低这一影响, 通常会选用耐高低 温的 PTFE, 特别是发泡 PTFE 作为绝缘材料, 因为 PTFE 的长期耐温在-60℃ 至 260℃之间都有极稳定的电气性能。 3.11.2 弯曲稳相性 通常弯曲稳相测试都是选用一定长度的电缆组件, 在没有弯曲时测出标准的相位和振幅, 然后把电缆在一 定的半径下弯曲一圈或多圈, 测出相位和振幅的变化值, 把电缆恢复原来的状态, 再测出相位和振幅的变 化值, 变化不同的测试频率, 即可得出下表(图 15)的结果。 16 金信诺公司培训教程 图 15 ( 相位变化 VS 弯曲 ) 电缆弯曲稳相性与电缆的材料和结构有很重要的关系， 最重要的是内外导体结构需和绝缘结合紧密稳定， 这样在弯曲时电长度的改变就会较小，电性能就能更稳定。 就这一问题，我们顺便提以下微波测试仪器的测试线， 如网络分析仪等，测试线的要求就集中体现在弯曲 稳相性上，好的稳相性能通常能够在多次反复弯曲时，仪器的波形变化都很小，而不用反复校正。 结论：高稳相性能的射频电缆是我国目前最高端要求的电缆，目前全部必须从国外进口，从上面分析可知， 除了材料必须使用更特殊的外，在生产电缆的机器上也有更为严格和特殊的要求，以便能生产出这种高端 产品。 3.12 噪音 (低噪音电缆) 在弯曲、振动、冲击、温度变化等外界因素作用下，正常情况下不经处理的电缆, 噪音指数可达几百到几 千毫伏, 而低噪音电缆本身产生的脉冲信号小于 5mV 的电缆， 故也称防震仪表电缆。 主要用于工业、 医学、 国防等多个领域微小信号的测量。有聚乙烯绝缘低噪音电缆、FEP 和 PTFE 绝缘低噪音电缆、耐辐照低噪 音电缆、低电容低噪音电缆、水听器电缆、水密低噪音电缆等多种型号规格的电缆。 电缆中产生噪音的原因有： 1） 介质本身内部分子摩擦； 2） 电缆电容的改变； 3） 电缆介质的压电效应； 4） 电缆中导体和介质摩擦产生电荷，即当导体和绝缘之间接触破坏时产生电荷的分离。 在绝缘表面挤上一层薄薄半导电（厚度 0.20-0.30mm）的低噪音电缆得到了迅速的发展，其噪音值在 2-3mV， 对于工作在 400 度的低噪音电缆， 可采用耐高温半导电纤维绕包的办法来解决， 其噪音可达 5mV。 4 机械特性 4.1 抗拉强度 射频电缆的抗拉强度是由导体的材料结构和横截面积所决定的。 对于编织射频电缆，抗拉强度的 70%由外编织层来承担，所以如果要提高抗拉强度，通常可以选用高 强度合金或镀银铜包钢等材料。 对于波纹管等大电缆，皱纹导体电缆的抗拉强度明显小于光滑导体电缆。当把电缆吊到桅杆上或从电 缆槽中抽出时，为了不损坏电缆，不应超过电缆所允许的最大拉力值。所给出的抗拉强度值都是假设内外 导体紧系在一起可同时承受重力的基础上测得的。 4.2 弯曲性能及柔软性 4.2.1 弯曲性能 射频电缆有各种不同的结构，弯曲性能也有明显的不同，从给出的最小允许弯曲半径值可以看出。通 常有三个指标可反映弯曲性能： 单次弯曲半径 在电缆的弯曲半径达到最小值后电缆不能再弯曲回去，否则，会损坏电缆。 反复弯曲半径 可多次反复弯曲到的一个弯曲半径，表示实际操作中的最小弯曲半径，同时，也表示电缆盘轴芯的最 小半径。 标准的编织外导体电缆都能承受 1000 次的弯曲 （弯曲半经为 20 倍电缆直径，180 度/次） 所以一般该电缆可以在线轴直径为 10 倍线经的电缆轴上保存和运输。 17 金信诺公司培训教程 半刚电缆则只能承受 10 次以下的弯曲（弯曲半经为 20 倍电缆直径，180 度/次） ，线轴的直径则建议 为 20 倍电缆线经。 通常在固定安装的情况下，建议弯曲半径为 5 倍电缆直径，更小的安装半径也是允许的。 对于需要经常性弯曲和扭转的使用场合,通常需要作相关的弯曲和扭转实验,以确定该电缆所能承受的弯曲 寿命. 4.2.2 柔软性 在需要多次弯曲的使用场合,一般都使用多股内导体和编织外导体的结构,但多股内导体通常的衰减都比同 等直径的单根内导体要差,驻波比也要差些,根数越多,柔软性越好,同时衰减也会改善。 4.3 抗挤压 有些外露安装的射频电缆需要有抗挤压能力。 举个例子， 可从以下数据看出： 为了将一根长 90mm7/8〃 型电缆的横截面直径压缩 1%，就需要提供 4000 牛的力才能完成。或将电缆的标准长度（20CM）上加上适 当的负荷，如表面没有损坏，而且电缆的驻波比的改变值在 5%以内，则该最大的负荷值为该电缆的最大抗 挤压力。 4.4 密封性和耐压性 电缆具有很好的气密性， 因而可以保持 0.1～0.3bar 的超压， 这样可以防止水汽的凝结和潮气的侵入。 另外，使电缆在内部超压状态下工作，如通过注入干燥空气、氮气或其它气体使其内压达到 3bar，可 以明显地提高电缆的功率容量。高压状态下使用的电缆应做特殊的密封性试验。 5．射频同轴电缆的其他安装使用指标 5.1 工作温度 编织型的柔软电缆的工作温度范围取决于电缆的绝缘和护套的材料，下表是常用的材料使用温度，另外对 于长期使用超过 80℃的场合， 目前只有 镀银导体是最好的选择。 5.2 耐环境性 (电缆寿命) 电缆的寿命有很多因素对它产生影响， 在上面的电性能： 衰减 章节中就已经有 部分的介绍，而本节是把其他的因素也 介绍一下： 5.2.1 阳光 阳光中的紫外线对护套的伤害最为主要, 在通常的材料中,一般建议用护套级聚 乙烯(PE),聚氯乙烯(PVC)也可以选用, 但寿命一般只有护套级聚乙烯的一半以 下。 5.2.2 潮湿空气 潮湿空气可以从编织网的孔隙，甚至是 直接从塑料护套中直接进入电缆，目前 所有的塑料都不能完全防止潮湿空气的 侵入，甚至是 FEP 也一样，侵入的潮湿 空气直接使导体腐蚀氧化而缩短寿命。 5.2.3 盐溶液的侵入 在某些特殊的场合，如海洋环境等，如果盐溶液有侵入，则对电缆是致命的伤害。 5.2.4 腐蚀性气体 在化工厂，电镀厂等特殊环境，腐蚀性气体的侵入将比潮湿空气更为严重。 18 金信诺公司培训教程 5.2.5 电缆埋地 土地中的水分将是最大的敌人，所以埋地的电缆一定要用无针孔的护套材料，甚至最好有铠装，以防止白 蚁和老鼠的破坏。 5.2.6 电缆的防火等级 电缆的防火等级取决于护套和绝缘的材料，通常 PVC 有不同等级的防火性能，燃烧后能自熄，PE 则无防火 性能，PTFE 和 FEP 有很高的氧指数，所以防火性能很好。 下表是美国国家电气规程(NEC)中电缆的阻燃等级及应用对照: 6.射频电缆原材料介绍 6.射频电缆原材料介绍 从射频同轴电缆的结构上看, 原材料可以分为塑料和金属导体两大类, 具体列表如下: 射 频 电 缆 常 用 塑 料材料名称 PVC (聚氯 乙烯) 护套 PE (聚乙烯) 用途 护套 柔软程度 好 使用温度 和环境 -40 至 +105 室内使用 -40 至 +80 室外使用 加工 好 阻燃 好 其余特性 因价格合适,目前国内使用最多,但 因含氯,燃烧后会产生毒烟,所以在 欧美已经逐渐停止使用 因价格合适且耐气候性好,所以目 前国内使用最多在室外电缆的护套 上,缺点是易燃,较硬,电缆柔软性 一般. 因燃烧后无毒,所以主要是在某些 用途替代 PVC 材料,但价格较贵. 因是绝缘用途,所以必须使用高纯 PE, 以保证电性能. 目前是高频电缆的绝缘首选材料, 电性能和耐温都很优异,但价格很 贵,加工麻烦,生产效率低. 因加工性比 PTFE 好,目前是高频电 缆的护套首选材料,在要求不高的 场合也可以做绝缘,价格很贵. 是 FEP 的改良品种,电性能非常接 近 PTFE,且加工性良好,故根据情 况使用,价格最贵. 护套 一般 好 一般 LSZH ( 低 烟无卤 聚烯烃) 绝缘 PE (聚乙烯) PTFE (聚四氟 乙烯) FEP( 四 氟 乙烯和六 氟丙烯的 共聚物) PFA( 四 氟 乙烯与全 氟烷基乙 烯基醚的 共聚物) 护套 好 -25 至 +90 室内使用 -40 至 +80 电缆内部 -70 至 +260 各种环境 -70 至 +200 各种环境 -70 至 +260 各种环境 好(-) 好 绝缘 绝缘 护套 护套 绝缘 好 一般 好 一般 好 差 差 极好 稍好 极好 护套 绝缘 一般 稍好 极好 在以下的频段中,作为主要导电的材料推介如下 镀锡铜线(丝) : 低于 100 MHz 高纯无氧铜 : 100 MHz 至 1000 MHz 镀银铜(包钢) : 高于 1000 MHz 以上仅为大约推介频段, 具体使用将可根据实际情况来调整。 19 金信诺公司培训教程 射 频 电 缆 常 用 金 属 材 料材料名称 高纯无氧铜 用途 内导体 外编织 内导体 外编织 内导体 外编织 内导体 导电性 低频:好 高频:好 低频:好 拉伸强度 适中 延伸率 高 其余特性 该材料广泛用于射频同轴电缆行业, 并以杆,丝,管,箔等形状在内外导体 上广泛使用 在低频场合可以用作内导体,其余大 部分的场合都是作为外导体编织.优 点是抗氧化性较好. 用于需要有好的强度,但高频导电性 也要好的场合,一般在尺寸小的导体 时选用. 一般用于大尺寸的内导体,主要是降 低重量,同时也保持了好的高频导电 性. 一般用于导电要求高的高频场合,但 成本很贵. 一般用于导电要求高的高频场合,且 尺寸小强度高的内外导体上,成本最 贵. 在发泡聚乙烯电缆中使用最普遍,能 改善电缆的率减和屏蔽指标. 电缆导体的规格目前使用美国线规 表示: AMERICAN WIRE GUAGE (AWG), 附表如下: 镀锡铜线(丝) 适中 高 铜包钢线(丝) 低频:一般 高频:好 低频:一般 高频:好 低频:好 高频:很好 低频:一般 高频:很好 低频: 高频:很好 高 适中 铜包铝线 适中 适中 镀银铜线(丝, 带) 镀银铜包钢线 (丝,) 铝(铜)箔 内导体 外编织 内导体 外编织 外导体 适中 高 高 适中 适中 适中 7.美军标 7.美军标 RG 系列电缆简介及资料 美国在军标级射频同轴电缆上使用 MIL-C-17 的标准， 该标准从 1940 年 就颁布了第一版，后来随着材料和 技术的不断发展，版本也不断更新， 目前使用的最新版本是“G”版本， 即为 “REVISION G” 所以简称 ， “RG” 电缆，RG 电缆后的数字是随先后登 记的，所以没有任何规律来作为命 名。附后的表格是 RG 电缆的基本资 料。 另外在英国也有一类似的军标电缆 系列：URM 电缆系列，该系列则是参 考 RG 电缆制定的，规格也较少和简 单。 21 金信诺公司培训教程 原材料简写一览表 22 金信诺公司培训教程 射频电缆计算公式一览表 23 金信诺公司培训教程 常用微波波段划分表 波段名称 分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波 波段代号 UHF L LS S C XC X Ku K Ka Q U M E F G R 波长范围 1 m ― 10 cm 10 cm ― 1 cm 1 cm ― 1 mm 1 mm ― 0.1 mm 频率范围 300 MHz ― 3 GHz 3 GHz ― 30 GHz 30 GHz ― 300 GHz 300 GHz ― 3000 GHz 频率范围/GHz 0.30 ― 1.12 1.12 ― 1.70 1.70 ― 2.60 2.60 ― 3.95 3.95 ― 5.85 5.85 ― 8.20 8.20 ― 12.40 12.40 ― 18.00 18.00 ― 26.50 26.50 ― 40.00 33.00 ― 50.00 40.00 ― 60.00 50.00 ― 75.00 60.00 ― 90.00 90.00 ― 140.00 140.00 ― 220.00 220.00 ― 325.00 24