探讨射频电缆的各种指标和性能
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射频同轴电缆结构及主要技术性能
中心导体一般由铜、铝或银等导电材料制成,负责信号的传输。
绝缘层通常由聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚酰亚胺(PI)等高绝缘性材料制成,用于隔离中心导体和外导体。
外导体由编织的铜丝网或由铜箔等材料制成,它起到屏蔽和导电的作用,能有效减少外部干扰信号的影响。
外绝缘层由聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)或低烟无卤材料等制成,用于保护整个电缆结构。
外护套则负责保护电缆整体,在一些特殊场合下加强电缆结构的抗冲击、耐磨及耐腐蚀性能。
1.带宽:是指能够传输的频率范围,通常使用最大频率减去最小频率来衡量。
2.阻抗:是指电缆内部流动信号时的电阻和电感的比例关系,一般为50欧姆或75欧姆。
3.衰减:是指信号在传输过程中受到的衰减量,一般以每米衰减的分贝(dB/m)来衡量。
4.速度因子:是指信号在电缆中的传播速度,通常用百分比表示,越接近100%表示传播速度越快。
5.屏蔽效能:是指电缆对外界干扰信号的屏蔽能力,一般使用分贝(dB)来衡量。
6.最大功率:是指电缆能够承受的最大功率负荷,通常以瓦特(W)来表示。
7.弯曲半径:是指电缆弯曲时所能容忍的最小半径。
总之,射频同轴电缆的结构和技术性能决定了其在通信和无线电系统中起到信号传输和屏蔽的作用。
通过不断优化电缆的设计和选材,可以提高其性能,满足不同场景下的需求。
射频电缆的参数、种类和选用常识作者:武刚刚来源:《无线互联科技》2014年第01期摘要:本文简要介绍了射频电缆的特性、实际中常用的类型和与之配套的插头、插座的型号、并讲述了一些选用射频电缆的常识。
关键词:射频电缆;特性阻抗;额定功率射频电缆也叫同轴电缆,是由互相同轴的内导体、外导体以及支撑内外导体的介质组成的。
在无线电通讯、广播电视的射频传输中,射频电缆是重要的设备。
如果选用不当,不仅会造成浪费,增加投资成本,也会使系统工作时不稳定,引发故障,造成设备损坏、。
为了正确地选用射频电缆,就需要学习了解一些有关电缆的特性参数和类型。
射频电缆的特性包括有电器性能和机械性能,电器性能包括有特性阻抗、传输损耗及其频率特性、温度特性、屏蔽特性、额定功率、最大耐压;机械性能包括有最小弯曲半径、单位长度的重量、容许最大的拉力、以及电缆的老化特性和一致性。
下面重点介绍射频电缆的电器性能参数。
1 特性阻抗对于内、外导体表面为光滑平面、绝缘层为填满介质的电缆,其特性阻抗W为:式中:r2为外导体的内径;r1为内导体的外径;εr为绝缘层的相对介电常数。
理论分析表明,射频电缆使用的目的不同,内导体和外导体的最佳尺寸比例也不同,因而电缆的特性阻抗也不同。
如果希望同轴电缆的功率容量相对大一些,那么其特性阻抗最好为60欧姆;如果希望内、外导体之间能承受的电压相对高一些,那么特性阻抗最好为30欧姆;如果希望信号在射频电缆内传输时损耗相对小一些,那么特性阻抗最好为77欧姆。
如果兼顾功率容量和耐压两方面的性能,那么特性阻抗最好为50欧姆。
目前工厂生产的射频电缆主要有特性阻抗为50欧姆和75欧姆的两种。
在选用射频电缆时,一定要注意加以区别,不可混用。
在射频电缆制造的过程中由于内、外导体尺寸的误差,材料性能的不一致性,电缆的特性阻抗会存在一定的误差。
大多数生产厂家生产的射频电缆,其特性阻抗的误差在±3欧姆以内。
2 传输损耗及其频率特性信号在射频电缆内传输时会产生一定的损耗,这种损耗包括两个方面,一是内、外导体表面的高频电流在表面电阻上的损耗,二是内、外导体之间的绝缘材料的介质损耗。
射频电缆的参数理论第一节特性阻抗特性阻抗是选用电缆的首先要考虑的参数,它是电缆本身的参数,它取决于导体的直径以及绝缘结构的等效介电常数。
特性阻抗对于电缆的使用有很大的影响。
例如在选择射频电缆作为发射天线馈线时,其特性阻抗应尽可能和天线的阻抗一致,否则会在电缆和天线的连接处造成信号反射,使得天线得到的功率减少,电缆的传输效率也会下降,更为严重的是,反射的存在会使电缆沿线岀现驻波,有些地方会岀现电压和电流的过载,从而造成电缆的热击穿或热损伤而影响电缆的正常运行。
电缆内部反射的存在,还会造成传输信号的畸变,使传输信号岀现重影,严重影响信号传输质量。
为了便于使用,射频电缆的阻抗已经标准化了。
因此在选用电缆时应尽可能选用标准阻抗值。
对于射频同轴电缆有以下三中标准阻抗:50±2ohm推荐使用于射频及微波,用于测试仪表以及同轴-波导转换器等;75 ± 3ohm用于视频或者脉冲数据传输,用于大长度例如CATV电缆传输系统;100土5ohm用于低电容电缆以及其它特种电缆。
以下是同轴电缆特性阻抗计算的各种公式。
§.1同轴电缆阻抗公式根据传输理论,特性阻抗公式为:Zc= (R j L)/(G j C)式中,R、L、G、C、代表该传输线的一次参数,而 3 =2n f代表信号的角频率。
对于射频同轴电缆传输高频信号,通常都有R VV 3 L,G<< 3 C,此时特性阻抗公式可以简化为:Zc = . L/C = 60?ln(D/d) / - = 138?l g(D/d)/ ;(ohm)式中,D为外导体内直径(mn)d为内导体外直径(mn)£为绝缘相对介电常数表1给岀了常用绝缘材料的相对介电常数。
表1常用介质材料的特性§.2皱纹外导体同轴电缆阻抗公式皱纹外导体已经获得广泛应用,阻抗尚无标准的方法计算,可以利用电容电感参考方法进行计算。
测量岀L和C后可以计算阻抗:Zc = -• L / C§.4特性阻抗与电容的关系同轴电缆的特性阻抗与电容有如下简单的关系,即Zc= 104/3 • . ;/ C式中,C为电缆电容(pF/m)第二节电容电容是射频电缆的一个重要参数,同轴电缆的电容按照下式计算:C= 1000 £ / (18lnD/d )= 24.13 £/ (lgD/d ) (pF/m)第三节衰减衰减是射频电缆的重要参数之一,它反映了电磁能量沿电缆传输时的损耗的大小。
射频电缆的参数理论射频电缆是一种用于传输高频信号的特殊电缆,它在通信、广播、军事、航空航天以及科学研究领域都得到了广泛应用。
射频电缆的参数理论主要包括电气参数、物理参数和传输参数等方面的内容。
接下来将分别介绍这些参数。
1.电气参数:-电阻:射频电缆的电阻是指单位长度内的电阻,通常用欧姆/米(Ω/m)来表示。
电缆的电阻对信号的传输质量有直接影响,较小的电阻可以减小信号损耗。
-电感:射频电缆中电流变化会引起磁场,进而产生电感,其单位为亨利/米(H/m)。
电感会导致信号的相位延迟,因此电缆中的电感必须被控制在合理范围内。
-电容:射频电缆中的导体和绝缘体之间会产生电场,产生电容,其单位为法拉/米(F/m)。
电缆的电容会导致信号的频率响应和波形扭曲。
2.物理参数:- 外径:射频电缆的外径通常用毫米(mm)来表示,它反映了电缆的几何尺寸。
外径的大小会直接影响电缆的弯曲半径和机械强度等特性。
-绝缘体:射频电缆的绝缘体通常由聚乙烯、聚四氟乙烯等材料制成。
绝缘体的性能和质量对于电缆的电气特性以及信号传输质量具有重要影响。
-屏蔽:为了抑制电磁干扰和减小信号的串扰,射频电缆在绝缘体外通常还有一层金属屏蔽,如铜箔屏蔽或网状铜屏蔽。
3.传输参数:-带宽:射频电缆的带宽指的是电缆能够传输的最高频率范围,通常用兆赫兹(MHz)或千兆赫兹(GHz)来表示。
带宽决定了电缆能够传输的最大数据量和信号质量。
-驻波比:驻波比是衡量信号反射的程度,它可以通过电缆的特性阻抗和负载阻抗之间的比值来计算。
较小的驻波比表示较好的信号匹配和传输质量。
-损耗:射频电缆在信号传输过程中会有一定的损耗,通常以分贝/米(dB/m)来表示。
损耗与电缆的电阻、电容、电感等参数密切相关,较小的损耗可以提高信号传输的效率。
为了提高射频电缆的性能,需要根据具体的应用需求选择适当的型号和参数。
不同型号的电缆在电气参数、物理参数和传输参数上可能有所不同,因此需要根据具体的应用场景来选择合适的射频电缆。
射频电缆概述射频电缆组件的正确选择除了频率范围,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。
在本文中,详细讨论了射频电缆的各种指标和性能,了解电缆的性能对于选择一条最佳的射频电缆组件是十分有益的。
射频电缆组件的基本选择原则射频同轴电缆是用于传输射频和微波信号能量的。
它是一种分布参数电路,其电长度是物理长度和传输速度的函数,这一点和低频电路有着本质的区别。
射频同轴电缆大致可分为半刚和半柔电缆、柔性编织电缆和物理发泡电缆等几大类,不同的应用场合应选择不同类型的电缆。
半刚和半柔电缆一般用于设备内部的互联;在测试和测量领域,应采用柔性电缆;发泡电缆常用于基站天馈系统。
半刚性电缆顾名思义,这种电缆不容易被轻易弯曲成型,其外导体是采用铝管或者铜管制成,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,需要专用的成型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。
图1. 半刚性电缆半柔性电缆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,而且可以手工成型。
但是其稳定性比半刚性电缆略差些,由于其可以很容易的成型,同样的也容易变形,尤其在长期使用的情况下。
图2. 半柔性电缆柔性编织电缆柔性电缆是一种“测试级”的电缆。
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。
柔性电缆要易于多次弯曲而且还能保持性能,这是作为测试电缆的最基本要求。
柔软和良好的电指标是一对矛盾,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的相互矛盾的,如单股内导体的同轴电缆比多股的具有更低的插入损耗和弯曲时的幅度稳定性,但是相位稳定性能就不如后者。
射频电缆的参数理论第一节 特性阻抗特性阻抗是选用电缆的首先要考虑的参数,它是电缆本身的参数,它取决于导体的直径以及绝缘结构的等效介电常数。
特性阻抗对于电缆的使用有很大的影响。
例如在选择射频电缆作为发射天线馈线时,其特性阻抗应尽可能和天线的阻抗一致,否则会在电缆和天线的连接处造成信号反射,使得天线得到的功率减少,电缆的传输效率也会下降,更为严重的是,反射的存在会使电缆沿线出现驻波,有些地方会出现电压和电流的过载,从而造成电缆的热击穿或热损伤而影响电缆的正常运行。
电缆内部反射的存在,还会造成传输信号的畸变,使传输信号出现重影,严重影响信号传输质量。
为了便于使用,射频电缆的阻抗已经标准化了。
因此在选用电缆时应尽可能选用标准阻抗值。
对于射频同轴电缆有以下三中标准阻抗: 50±2ohm 推荐使用于射频及微波,用于测试仪表以及同轴-波导转换器等;75±3ohm 用于视频或者脉冲数据传输,用于大长度例如CA TV 电缆传输系统;100±5ohm 用于低电容电缆以及其它特种电缆。
以下是同轴电缆特性阻抗计算的各种公式。
§1.1同轴电缆阻抗公式根据传输理论,特性阻抗公式为:Zc =)/()(C j G L j R ωω++式中,R 、L 、G 、C 、代表该传输线的一次参数,而ω=2πf 代表信号的角频率。
对于射频同轴电缆传输高频信号,通常都有R <<ωL ,G <<ωC ,此时特性阻抗公式可以简化为:Zc =CL/=60•ln(D/d)/ε=138•l g(D/d)/ε(ohm)式中,D为外导体内直径(mm)d为内导体外直径(mm)ε为绝缘相对介电常数表1给出了常用绝缘材料的相对介电常数。
表1常用介质材料的特性§1.2皱纹外导体同轴电缆阻抗公式皱纹外导体已经获得广泛应用,阻抗尚无标准的方法计算,可以利用电容电感参考方法进行计算。
测量出L和C后可以计算阻抗:Zc =CL/§1.4特性阻抗与电容的关系同轴电缆的特性阻抗与电容有如下简单的关系,即Zc=104/3·ε/ C式中,C为电缆电容(pF/m)第二节电容电容是射频电缆的一个重要参数,同轴电缆的电容按照下式计算:C=1000ε/(18lnD/d)=24.13ε/(lgD/d)(pF/m)第三节衰减衰减是射频电缆的重要参数之一,它反映了电磁能量沿电缆传输时的损耗的大小。
射频电缆的参数理论第一节 特性阻抗特性阻抗是选用电缆的首先要考虑的参数,它是电缆本身的参数,它取决于导体的直径以及绝缘结构的等效介电常数。
特性阻抗对于电缆的使用有很大的影响。
例如在选择射频电缆作为发射天线馈线时,其特性阻抗应尽可能和天线的阻抗一致,否则会在电缆和天线的连接处造成信号反射,使得天线得到的功率减少,电缆的传输效率也会下降,更为严重的是,反射的存在会使电缆沿线出现驻波,有些地方会出现电压和电流的过载,从而造成电缆的热击穿或热损伤而影响电缆的正常运行。
电缆内部反射的存在,还会造成传输信号的畸变,使传输信号出现重影,严重影响信号传输质量。
为了便于使用,射频电缆的阻抗已经标准化了。
因此在选用电缆时应尽可能选用标准阻抗值。
对于射频同轴电缆有以下三中标准阻抗: 50±2ohm 推荐使用于射频及微波,用于测试仪表以及同轴-波导转换器等;75±3ohm 用于视频或者脉冲数据传输,用于大长度例如CA TV 电缆传输系统;100±5ohm 用于低电容电缆以及其它特种电缆。
以下是同轴电缆特性阻抗计算的各种公式。
§1.1同轴电缆阻抗公式根据传输理论,特性阻抗公式为:Zc =)/()(C j G L j R ωω++式中,R 、L 、G 、C 、代表该传输线的一次参数,而ω=2πf 代表信号的角频率。
对于射频同轴电缆传输高频信号,通常都有R <<ωL ,G <<ωC ,此时特性阻抗公式可以简化为:Zc =CL/=60•ln(D/d)/ε=138•l g(D/d)/ε(ohm)式中,D为外导体内直径(mm)d为内导体外直径(mm)ε为绝缘相对介电常数表1给出了常用绝缘材料的相对介电常数。
表1常用介质材料的特性§1.2皱纹外导体同轴电缆阻抗公式皱纹外导体已经获得广泛应用,阻抗尚无标准的方法计算,可以利用电容电感参考方法进行计算。
测量出L和C后可以计算阻抗:Zc =CL/§1.4特性阻抗与电容的关系同轴电缆的特性阻抗与电容有如下简单的关系,即Zc=104/3·ε/ C式中,C为电缆电容(pF/m)第二节电容电容是射频电缆的一个重要参数,同轴电缆的电容按照下式计算:C=1000ε/(18lnD/d)=24.13ε/(lgD/d)(pF/m)第三节衰减衰减是射频电缆的重要参数之一,它反映了电磁能量沿电缆传输时的损耗的大小。
50-22射频同轴电缆技术指标要求50-22射频同轴电缆是一种广泛应用于通信网络、电视信号传输、无线电频率传输等领域的电缆。
其技术指标要求主要包括以下几个方面:1.增益稳定性:射频同轴电缆的增益稳定性是指在频率范围内,电缆传输信号经损耗后,能够保持相对稳定的信号增益。
对于50-22射频同轴电缆而言,增益稳定性要求高,可以确保信号传输的质量和可靠性。
2.阻抗匹配:阻抗匹配是指射频同轴电缆输入和输出端口之间的电气特性阻抗相匹配。
50-22射频同轴电缆要求输入和输出的阻抗匹配度高,以减小信号反射和传输损耗,提高传输效率。
3.传输损耗:传输损耗是指在信号传输过程中由于电缆中的电阻、电感、电容等元件引起的能量损失。
50-22射频同轴电缆要求在频率范围内传输损耗低,以确保信号的强度和质量。
4.平衡度:平衡度是指射频同轴电缆在传输过程中两个导线之间的电信号平衡性。
高平衡度可以减少噪声和干扰,提高信号传输的可靠性。
50-22射频同轴电缆要求具有良好的平衡度。
5.带宽:带宽是指射频同轴电缆能够传输的频率范围。
50-22射频同轴电缆要求具有较宽的带宽,可以传输更多的频率信号,满足不同应用领域的需求。
6.温度范围:温度范围是指射频同轴电缆能够正常工作的环境温度范围。
50-22射频同轴电缆要求能够在较高或较低的温度下正常工作,以满足不同环境条件下的使用需求。
通过以上几个方面的技术指标要求,可以确保50-22射频同轴电缆在通信、传输等领域中的稳定性、可靠性和传输效率。
同时,在不同应用场景中,还可以根据实际需求,进一步提高技术指标要求,以满足更高级别的信号传输需求。
射频同轴电缆的技术参数1.频率范围:射频同轴电缆的频率范围决定了它适用的应用场景。
常见的射频同轴电缆能够覆盖几百兆赫兹到数十吉赫兹的频率范围。
2.阻抗:阻抗是射频同轴电缆中一个重要的参数,一般标准的射频同轴电缆的阻抗为50欧姆(Ω),也有75Ω的电视同轴电缆。
3.传输损耗:射频同轴电缆的传输损耗是指信号在电缆中传输过程中的能量损耗。
它与电缆中的材料、结构、频率等因素相关。
传输损耗常用单位为分贝(dB)。
4.衰减:衰减是射频同轴电缆传输过程中信号强度衰减的程度。
一般情况下,高频信号的衰减更加显著。
复杂的传输线结构及金属外屏蔽层可以减小衰减。
5.速度:射频同轴电缆中信号的传播速度决定了信号的延迟。
一般情况下,电缆中信号的传播速度为约200-300兆米/秒。
6.容量:射频同轴电缆的容量是指电缆内部存储能量的能力。
容量与电缆的电容有关,一般单位为皮法/米(pF/m)。
7.耐压:射频同轴电缆应具备一定的耐压能力,在正常工作环境下不会发生电脑闪击等危险。
8.抗干扰:射频同轴电缆应具备较好的抗干扰能力,能在高频信号传输过程中减小对外界干扰信号的感应和传导。
9.绝缘材料:射频同轴电缆的绝缘材料应具备良好的绝缘性能和耐高温性能,以防止信号在传输过程中出现串扰或关断现象。
10.外屏蔽:射频同轴电缆的外屏蔽是用来保护内部信号不受外界电磁干扰的。
常见的外屏蔽材料有铝箔屏蔽、铜网屏蔽等。
不同应用需要的射频同轴电缆具备不同的技术参数,因此在选购射频同轴电缆时需要根据具体需求选择合适的产品。
以上列举的技术参数仅为射频同轴电缆重要的几个方面,具体参数还需根据具体型号和厂商提供的产品参数进行确认。
射频同轴电缆的技术参数一、工程常用同轴电缆类型及性能:1)SYV75-3、5、7、9…,75欧姆,聚乙烯绝缘实心同轴电缆。
近些年有人把它称为“视频电缆”;2)SYWV75-3、5、7、9…75欧姆,物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆。
有人把它称为“射频电缆”;3)基本性能:l SYV物理结构是100%聚乙烯绝缘;SYWV 是发泡率占70-80%的物理发泡聚乙烯绝缘电缆;l 由于介电损耗原因,SYV实心电缆衰减明显要大于SYWV物理发泡电缆;在常用工程电缆中,目前物理发泡电缆仍然是传输性能最好价格最低的电缆,在视频、射频、微波各个波段都是这样的。
厂家给出的测试数据也说明了这一点;l 同轴电缆都可以在直流、射频、微波波段应用。
按照“射频”/“视频”来区分电缆,不仅依据不足,还容易产生误导:似乎视频传输必须或只能选择实心电缆(选择衰减大的,价格高的?);从工程应用角度看,还是按“实芯”和“发泡”电缆来区分类型更实用一些;l 高编(128)与低编(64)电缆特性的区别:eie实验室实验研究表明,在200KHz以下频段,高编电缆屏蔽层的“低电阻”起主要作用,所以低频传输衰减小于低编电缆。
但在200-300KHz以上的视频、射频、微波波段,由于“高频趋肤效应”起主要作用,高编电缆已失去“低电阻”优势,所以高频衰减两种电缆基本是相同的。
二、了解同轴电缆的视频传输特性——“衰减频率特性”同轴电缆厂家,一般只给出几十到几百兆赫的几个射频点的衰减数据,都还没有提供视频频段的详细数据和特性;eie实验室对典型的SYWV75-5、7/64编电缆进行了研究测试,结果如下图一:同轴传输特性基本特点:1. 电缆越细,衰减越大:如75-7电缆1000米的衰减,与75-5电缆600多米衰减大致相当,或者说1000米的75-7电缆传输效果与75-5电缆600多米电缆传输效果大致相当;2. 电缆越长,衰减越大:如75-5电缆750米,6M频率衰减的“分贝数”,为1000米衰减“分贝数”的75%,即15db;2000米(1000+1000)衰减为20+20=40db,其他各频率点的计算方法一样。
射频电缆的参数理论射频电缆是用于传输高频信号的电缆,其参数理论是衡量射频电缆性能的关键指标之一。
本文将介绍射频电缆的常见参数及其理论基础,为射频电缆的选择、设计和应用提供参考。
1.传输线的特性阻抗Z0传输线是指能够有效传输任意波形的电缆或导体,其具有一定的特性阻抗Z0。
对于同一种类型的传输线,其特性阻抗Z0是不变的。
例如,RG58型同轴电缆的特性阻抗为50欧姆,而RG213型同轴电缆的特性阻抗为75欧姆。
特性阻抗是射频电缆的重要参数之一,它决定了信号在传输线上的传播方式以及信号的反射和损耗。
一般来说,当传输线的负载阻抗ZL等于特性阻抗Z0时,信号在传输线上无反射和传输损耗,这一条件称为匹配。
如果负载阻抗ZL与特性阻抗Z0不匹配,就会产生反射和传输损耗,降低射频电缆的传输性能。
2.信号传输损耗无论何种传输线,都存在一定的信号传输损耗,它随着线长和频率的增加而增加。
传输线的传输损耗是由于信号在传输过程中被传输线材料吸收和散射而产生的。
射频信号的传输损耗是射频电缆参数理论中的一个重要指标之一。
传输线的传输损耗可以用以下公式计算:L = αL × l其中,L为总传输损耗,αL为单位长度传输损耗常量,l 为传输线长度。
传输损耗与传输线的频率和特性阻抗Z0密切相关。
一般来说,特性阻抗越高,使用频率越高,传输损耗就越小。
3.反射系数及其与驻波比的关系反射系数是射频电缆参数理论中的另一个重要指标,它表示了信号被传输线负载反射的程度。
反射系数的大小受到负载阻抗ZL和传输线特性阻抗Z0的影响,它的计算公式为:Γ = (ZL- Z0) / (ZL+ Z0)其中,Γ为反射系数,ZL为负载阻抗,Z0为特性阻抗。
当负载阻抗等于特性阻抗时,反射系数为0,信号不反射。
当负载阻抗与特性阻抗不匹配时,信号会部分反射。
驻波比(Standing Wave Ratio,SWR)是衡量反射程度的参数之一,它是将反射系数与透射系数相互转换得到的。
射频电缆及测试电缆组件的性能指标及通用设计准则概述—射频电缆的通用设计准则射频电缆组件的正确选择除了频率范围,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。
在本文中,详细讨论了射频电缆的各种指标和性能,了解电缆的性能对于选择最佳的射频电缆组件是十分有益的。
射频同轴电缆是用于传输射频和微波信号能量的。
它是一种分布参数电路,其电长度是物理长度和传输速度的函数,这一点和低频电路有着本质的区别。
射频同轴电缆分为半刚,半柔和柔性电缆三种,不同的应用场合应选择不同类型的电缆。
半刚和半柔电缆一般用于设备内部的互联;而在测试和测量领域,应采用柔性电缆。
半刚性电缆顾名思义,这种电缆不容易被轻易弯曲成型,其外导体是采用铝管或者铜管制成的,其射频泄露非常小(<-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,需要专用的成型机或者手工的磨具来完成。
如此麻烦的加工工艺换来的是非常稳定的性能,半刚性电缆采用固态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。
半柔性电缆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,而且可以手工成型。
但是其稳定性比半刚性电缆略差些,由于其可以很容易的成型,同样的也容易变形,尤其在长期使用的情况下。
柔性(编织)电缆柔性电缆是一种“测试级”的电缆。
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。
柔性电缆要易于多次弯曲而且还能保持性能,这是作为测试电缆的最基本要求。
柔软和良好的电指标是一对矛盾,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的相互矛盾的,如单股内导体的同轴电缆要比多股的具有更低的插入损耗和弯曲时的幅度稳定性,但是相位稳定性能就不如后者。
射频同轴电缆结构及主要技术性能1.内导体:射频同轴电缆的内导体是一根由导电材料制成的细丝或细带,通常由铜、铝或银等导电材料制成。
内导体用来传输高频信号,因此必须具有良好的导电性能。
2.绝缘层:绝缘层位于内导体外侧,是一层用于隔离内导体和外导体之间的绝缘材料。
常用的绝缘材料有聚乙烯、聚氯乙烯等。
绝缘层的主要作用是阻止高频信号的泄漏和损耗,同时保护内导体免受外界的影响。
3.外导体:外导体是一层由导电材料制成的管状结构,通常由铜或铝制成。
外导体的主要作用是形成一个屏蔽层,将外界的干扰信号引导到地,从而减少对内导体信号的干扰。
4.外绝缘层:外绝缘层是覆盖在外导体表面的一层绝缘材料,通常由聚氯乙烯、聚四氟乙烯等制成。
外绝缘层的主要作用是保护外导体免受机械损伤和环境影响。
1.频率范围:射频同轴电缆的频率范围取决于其结构和材料。
常见的射频同轴电缆可以覆盖从几百MHz到上千GHz的频率范围,满足了大多数高频应用的需求。
2.插入损耗:插入损耗是射频同轴电缆中信号输出端与输入端之间的信号损耗。
插入损耗越低,表示电缆的传输效率越高。
3.耐电压和耐电流能力:射频同轴电缆需要具有足够的耐电压和耐电流能力,以保证在高频信号传输时不出现击穿和损坏的情况。
4.屏蔽效能:射频同轴电缆的屏蔽效能表示它对外界干扰信号的屏蔽能力。
屏蔽效能越高,表示电缆对外界干扰的抑制能力越强。
5.速度传播:速度传播是指射频同轴电缆中信号传播的速度。
不同的射频同轴电缆结构和材料会导致速度传播的差异。
总之,射频同轴电缆的结构和技术性能直接影响其在高频信号传输中的表现。
合理选择合适的射频同轴电缆能够提高信号传输的质量和稳定性。
射频同轴电缆的技术参数1.频率范围:射频同轴电缆的频率范围是指能够传输的信号频率的范围。
常见的频率范围从几千赫兹到几千兆赫兹不等。
2.阻抗:阻抗是指电缆中电信号传输时所遇到的电阻和反射之间的关系。
常见的阻抗有50欧姆和75欧姆。
3.损耗:损耗是指在信号传输过程中由于电缆材料和结构的特性而引起的能量损失。
损耗通常由电缆材料、构造、频率和长度等因素决定。
4.端口连接:射频同轴电缆常用的端口连接方式包括BNC、SMA、N型等,这些连接器能够确保电缆与设备之间的可靠连接。
5.传输速率:传输速率是指电缆能够传输的最大数据速率。
不同类型的射频同轴电缆具有不同的传输速率,通常可以支持从几兆比特每秒到几十吉比特每秒的数据传输。
6.外径和内径:射频同轴电缆通常由内部导体、绝缘层、外层导体和外皮组成。
外径和内径决定了电缆的尺寸和厚度,对于信号的传输和电缆的柔韧性具有重要影响。
7.最大功率:最大功率是指电缆可以承受的最大功率负载。
超过这一功率负载可能导致电缆损坏或失效。
8.工作温度范围:工作温度范围是指电缆操作的温度范围。
一般来说,射频同轴电缆应该能在-40℃至85℃的温度范围内正常工作。
9.耐电压:耐电压是指电缆能够承受的最大电压。
超过这一电压可能导致电缆绝缘破裂或电弧击穿。
10.屏蔽效能:射频同轴电缆的屏蔽效能是指电缆的屏蔽层对于外部干扰的抵抗能力。
较高的屏蔽效能可以减少信号的干扰和噪音。
以上是射频同轴电缆的一些常见技术参数,不同的应用场景和需求可能需要不同的技术参数。
在选购和使用射频同轴电缆时,我们应该根据具体的要求,选择和了解适合的技术参数,以确保良好的信号传输质量和系统性能。
射频电缆的参数理论第一节 特性阻抗特性阻抗是选用电缆的首先要考虑的参数,它是电缆本身的参数,它取决于导体的直径以及绝缘结构的等效介电常数。
特性阻抗对于电缆的使用有很大的影响。
例如在选择射频电缆作为发射天线馈线时,其特性阻抗应尽可能和天线的阻抗一致,否则会在电缆和天线的连接处造成信号反射,使得天线得到的功率减少,电缆的传输效率也会下降,更为严重的是,反射的存在会使电缆沿线出现驻波,有些地方会出现电压和电流的过载,从而造成电缆的热击穿或热损伤而影响电缆的正常运行。
电缆内部反射的存在,还会造成传输信号的畸变,使传输信号出现重影,严重影响信号传输质量。
为了便于使用,射频电缆的阻抗已经标准化了。
因此在选用电缆时应尽可能选用标准阻抗值。
对于射频同轴电缆有以下三中标准阻抗: 50±2ohm 推荐使用于射频及微波,用于测试仪表以及同轴-波导转换器等;75±3ohm 用于视频或者脉冲数据传输,用于大长度例如CA TV 电缆传输系统;100±5ohm 用于低电容电缆以及其它特种电缆。
以下是同轴电缆特性阻抗计算的各种公式。
§1.1同轴电缆阻抗公式根据传输理论,特性阻抗公式为:Zc =)/()(C j G L j R ωω++式中,R 、L 、G 、C 、代表该传输线的一次参数,而ω=2πf 代表信号的角频率。
对于射频同轴电缆传输高频信号,通常都有R <<ωL ,G <<ωC ,此时特性阻抗公式可以简化为:Zc =CL/=60•ln(D/d)/ε=138•l g(D/d)/ε(ohm)式中,D为外导体内直径(mm)d为内导体外直径(mm)ε为绝缘相对介电常数表1给出了常用绝缘材料的相对介电常数。
表1常用介质材料的特性§1.2皱纹外导体同轴电缆阻抗公式皱纹外导体已经获得广泛应用,阻抗尚无标准的方法计算,可以利用电容电感参考方法进行计算。
测量出L和C后可以计算阻抗:Zc =CL/§1.4特性阻抗与电容的关系同轴电缆的特性阻抗与电容有如下简单的关系,即Zc=104/3·ε/ C式中,C为电缆电容(pF/m)第二节电容电容是射频电缆的一个重要参数,同轴电缆的电容按照下式计算:C=1000ε/(18lnD/d)=24.13ε/(lgD/d)(pF/m)第三节衰减衰减是射频电缆的重要参数之一,它反映了电磁能量沿电缆传输时的损耗的大小。
射频各项测试指标射频(Radio Frequency,简称RF)是指在无线通信、遥感、雷达等领域内,将电能转换为电磁波进行无线传输和接收的一种技术。
射频技术在现代通信领域中应用广泛,所以对射频性能的测试和评估至关重要。
下面将介绍一些射频测试中的重要指标:1. 带宽(Bandwidth):带宽是指信号通过系统或设备时所能传送的最高频率范围。
频率越高,传输的信息量就越大。
带宽的单位通常为赫兹(Hz),常见的射频带宽有10 MHz、20 MHz、40 MHz等。
2. 中心频率(Center Frequency):中心频率是指系统或设备工作的主导频率。
在射频通信中,根据具体的通信需求,可以选择不同的中心频率来传送信号。
3. 信号功率(Signal Power):信号功率是指射频信号的强度,单位为分贝毫瓦(dBm)。
信号功率的大小可以影响射频传输的距离以及信号的质量。
4. 敏感度(Sensitivity):敏感度是指接收器能够识别和接收的最小射频信号强度。
敏感度越高,接收器就能够接收到较弱的信号,从而提高通信质量和距离。
5. 动态范围(Dynamic Range):动态范围是指接收器能够同时识别和接收的最大和最小射频信号强度之间的范围。
动态范围越大,接收器在接收强信号时仍能保持高灵敏度。
6. 带内泄漏(In-Band Leakage):带内泄漏是指在接收机输出频谱范围内的其他信号干扰。
带内泄漏较大会导致接收到的信号质量下降。
7. 反射损耗(Return Loss):反射损耗是指由于不完美的匹配而产生的信号反射所引起的能量损耗。
较高的反射损耗表示较好的匹配,能够减少信号的干扰和损耗。
8. 杂散(Spurious):杂散是指在希望频带之外的其他频率范围内的无用信号或噪声。
杂散越小,接收到的信号质量越好。
9. 相位噪声(Phase Noise):相位噪声是指射频信号相位的随机波动,通常以分贝/赫兹(dBc/Hz)为单位。
射频电缆及测试电缆组件的性能指标及通用设计准则概述—射频电缆的通用设计准则射频电缆组件的正确选择除了频率范围,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。
在本文中,详细讨论了射频电缆的各种指标和性能,了解电缆的性能对于选择最佳的射频电缆组件是十分有益的。
射频同轴电缆是用于传输射频和微波信号能量的。
它是一种分布参数电路,其电长度是物理长度和传输速度的函数,这一点和低频电路有着本质的区别。
射频同轴电缆分为半刚,半柔和柔性电缆三种,不同的应用场合应选择不同类型的电缆。
半刚和半柔电缆一般用于设备内部的互联;而在测试和测量领域,应采用柔性电缆。
半刚性电缆顾名思义,这种电缆不容易被轻易弯曲成型,其外导体是采用铝管或者铜管制成的,其射频泄露非常小(<-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,需要专用的成型机或者手工的磨具来完成。
如此麻烦的加工工艺换来的是非常稳定的性能,半刚性电缆采用固态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。
半柔性电缆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,而且可以手工成型。
但是其稳定性比半刚性电缆略差些,由于其可以很容易的成型,同样的也容易变形,尤其在长期使用的情况下。
柔性(编织)电缆柔性电缆是一种“测试级”的电缆。
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。
柔性电缆要易于多次弯曲而且还能保持性能,这是作为测试电缆的最基本要求。
柔软和良好的电指标是一对矛盾,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的相互矛盾的,如单股内导体的同轴电缆要比多股的具有更低的插入损耗和弯曲时的幅度稳定性,但是相位稳定性能就不如后者。
射频电缆的参数理论第一节 特性阻抗特性阻抗是选用电缆的首先要考虑的参数,它是电缆本身的参数,它取决于导体的直径以及绝缘结构的等效介电常数。
特性阻抗对于电缆的使用有很大的影响。
例如在选择射频电缆作为发射天线馈线时,其特性阻抗应尽可能和天线的阻抗一致,否则会在电缆和天线的连接处造成信号反射,使得天线得到的功率减少,电缆的传输效率也会下降,更为严重的是,反射的存在会使电缆沿线出现驻波,有些地方会出现电压和电流的过载,从而造成电缆的热击穿或热损伤而影响电缆的正常运行。
电缆内部反射的存在,还会造成传输信号的畸变,使传输信号出现重影,严重影响信号传输质量。
为了便于使用,射频电缆的阻抗已经标准化了。
因此在选用电缆时应尽可能选用标准阻抗值。
对于射频同轴电缆有以下三中标准阻抗:50±2ohm 推荐使用于射频及微波,用于测试仪表以及同轴-波导转换器等;75±3ohm 用于视频或者脉冲数据传输,用于大长度例如CA TV 电缆传输系统;100±5ohm 用于低电容电缆以及其它特种电缆。
以下是同轴电缆特性阻抗计算的各种公式。
§同轴电缆阻抗公式根据传输理论,特性阻抗公式为:Zc =)/()(C j G L j R ωω++式中,R 、L 、G 、C 、代表该传输线的一次参数,而ω=2πf 代表信号的角频率。
对于射频同轴电缆传输高频信号,通常都有R <<ωL ,G <<ωC ,此时特性阻抗公式可以简化为:Zc =CL/=60•ln(D/d)/ε=138•l g(D/d)/ε(ohm)式中,D为外导体内直径(mm)d为内导体外直径(mm)ε为绝缘相对介电常数表1给出了常用绝缘材料的相对介电常数。
表1常用介质材料的特性§皱纹外导体同轴电缆阻抗公式皱纹外导体已经获得广泛应用,阻抗尚无标准的方法计算,可以利用电容电感参考方法进行计算。
测量出L和C后可以计算阻抗:Zc =CL/§特性阻抗与电容的关系同轴电缆的特性阻抗与电容有如下简单的关系,即Zc=104/3·ε/ C式中,C为电缆电容(pF/m)第二节电容电容是射频电缆的一个重要参数,同轴电缆的电容按照下式计算:C=1000ε/(18lnD/d)=ε/(lgD/d)(pF/m)第三节衰减衰减是射频电缆的重要参数之一,它反映了电磁能量沿电缆传输时的损耗的大小。
探讨射频电缆的各种指标和性能
射频电缆组件的正确选择除了频率范围,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。
在本文中,详细讨论了射频电缆的各种指标和性能,了解电缆的性能对于选择最佳的射频电缆组件是十分有益的。
射频同轴电缆是用于传输射频和微波信号能量的。
它是一种分布参数电路,其电长度是物理长度和传输速度的函数,这一点和低频电路有着本质的区别。
射频同轴电缆分为半刚,半柔和柔性电缆三种,不同的应用场合应选择不同类型的电缆。
半刚和半柔电缆一般用于设备内部的互联;而在测试和测量领域,应采用柔性电缆。
半刚性电缆
顾名思义,这种电缆不容易被轻易弯曲成型,其外导体是采用铝管或者铜管制成的,其射频泄露非常小(<-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,需要专用的成型机或者手工的磨具来完成。
如此麻烦的加工工艺换来的是非常稳定的性能,半刚性电缆采用固态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。
半柔性电缆
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,而且可以手工成型。
但是其稳定性比半刚性电缆略差些,由于其可以很容易的成型,同样的也容易变形,尤其在长期使用的情况下。
柔性(编织)电缆
柔性电缆是一种"测试级"的电缆。
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。
柔性电缆要易于多次弯曲而且还能保持性能,这是作为测试电缆的最基本要求。
柔软和良好的电指标是一对矛盾,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的相互矛盾的,如单股内导体的同轴电缆要比多股的具有更低的插入损耗和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。
特性阻抗
射频同轴电缆由导体,介质,外导体和护套组成。
"特性阻抗"是射频电缆,接头和射频电缆组件中最常提到的指标。
最大功率传输,最小信号反射都取决于电缆的特性阻抗和系统中其它部件的匹配。
如果阻抗完全匹配,则电缆的损耗只有传输线的衰减,而不存在反射损耗。
电缆的特性阻抗(Zo)与其内外导体的尺寸
之比有关。
由于射频能量传输的"趋肤效应",与阻抗相关的重要尺寸是电缆内导体的外径(d)和外导体的内径(D):Zo(Ω)=(138/√ε)x(logD/d)绝大部分应用于通信领域的射频电缆的特性阻抗是50Ω;在广播电视中则用到75Ω的电缆。
驻波比(VSWR)/回波损耗
在射频和微波系统中,最大功率传输和最小信号反射取决于射频电缆的特性阻抗和系统中其它部件的匹配。
射频电缆的阻抗变化将会引起信号的反射,这种反射会导致入射波能量的损失。
反射的大小可以用电压驻波比(VSWR)来表达,其定义是入射和反射电压之比。
VSWR的计算公式如下:VSWR=(1+√Pr/Pi)/(1-√Pr/Pi)其中Pr为反射功率,Pi为入射功率。
VSWR越小,说明电缆生产的一致性越好。
VSWR的等效参数是反射系数或回波损耗。
典型的微波电缆组件的VSWR在1.1~1.5之间,换算成回波损耗为26.4~14dB,即入射功率的传输效率为99.8%~96%。
匹配效率的含义是,如果输入功率为100W,在VSWR 为1.33时,输出功率为98W,即2W被反射回来。
衰减(插入损耗)
电缆的衰减是表示电缆有效的传送射频信号的能力,它由介质损耗、导体(铜)损耗和辐射损耗三部分组成。
大部分的损耗转换为热能。
导体的尺寸越大,损耗越小;而频率越高,则介质损耗越大。
因为导体损耗随频率的增加呈平方根的关系,而介质损耗随频率的增加呈线性关系,所以在总损耗中,介质损耗的比例更大。
另外,温度的增加会使导体电阻和介质功率因素的增加,因此也会导致损耗的增加。
对于测试电缆组件,其总的插入损耗是接头损耗、电缆损耗和失配损耗的总和。
在测试电缆组件的使用中,不正确的操作也会产生额外的损耗。
例如,对于编织电缆,弯曲也会增加其损耗。
每种电缆都有最小弯曲半径的要求。
在选择电缆组件时,应先确定系统最高频率时可接受的损耗值,然后再根据这个损耗值来选择尺寸最小的电缆。
平均功率容量
平均功率容量是指电缆消耗由电阻和介质损耗所产生的热能的能力。
在实际使用中,电缆的有效功率与VSWR、温度和高度有关:
有效功率=平均功率x驻波系数x温度系数x高度系数
在选择电缆时,应同时考虑以上因素。
传播速度
电缆的传播速度是指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:Vp=(1/√ε)x100由上式可见介电常数(ε)越小,则传播速度越接近光速,所以低密度介质的电缆其插入损耗更低。
弯曲时的相位稳定性
弯曲-相位稳定性是衡量电缆在弯曲时的相位变化。
在使用过程中的弯曲将会影响到插入相位。
减少弯曲半径或增加弯曲角度都会增加相位的变化。
同样,弯曲次数的增加也会导致相位变化的增加。
而增加电缆直径/弯曲直径之比则会减少相位的变化。
相位变化和频率基本上呈线性关系。
低密度介质电缆的相位稳定性会明显优于实心介质电缆,多股内导体的电缆的相位稳定性优于单股内导体的电缆。
电缆的无源互调失真
电缆的无源互调失真是由其内部的非线性因素引起的。
在一个理想的线性系统中,输出信号的特性与输入信号是完全一致的;而在非线性系统中,输出信号和输入信号相比会产生幅度失真。
如果有二个或更多的信号同时输入一个非线性系统,由于互调失真的存在,将会在其输出端产生新的频率分量。
在现代通信系统中,工程师们最关心的是三阶互调产物
(2f1-f2或2f2-f1),因为这些无用的频率分量往往会落入接收频段从而对接收机产生干扰。
同轴电缆组件通常被视为线性器件。
但是,纯线性器件是不存在的。
在接头和电缆之间总有些非线性因素存在,这些非线性因素通常是由表面氧化层或者接触不良所造成的。
以下的通用设计原则可以尽量减少无源互调失真:
*在设备中,尽量用半刚电缆或半柔电缆代替柔性电缆
*用单股内导体电缆
*用表面平滑的高质量接头
*采用足够厚度和均匀镀层的接头
*采用尺寸尽可能大的接头(如Din7/16的互调特性优于N,而N则优于SMA)
*保证接头之间的良好接触
*使用非磁性材料的接头(如钢和镍)。