射頻電纜組件的各項參數指標含義

　　射頻同軸電纜組件是將射頻同軸連接器與射頻同軸電纜，通過焊接、壓接、螺紋旋接等方式將兩者裝接在一起，共同構成的一段傳輸線。用戶在選擇電纜組件時要對電纜和連接器進行必要的了解，電纜的了解應包括結構尺寸、機械性能、使用頻率、衰減等，而連接器的了解應包括連接器的結構、所用材料、接口連接方式、使用頻率范圍等，再根據自己的需要選擇適合的連接方案。在選擇電纜組件時，設計工程師應權衡電氣、機械和環(huán)境參數，使之符合系統(tǒng)應用要求。

　　電纜組件常用指標

　　特性阻抗(Z0)

　　特性阻抗Z0是指傳輸線上入射波電壓和入射波電流之比，或反射波電壓和反射波電流之比的負值，是同軸電纜最基本的電氣特性。由于射頻能量總是在射頻電纜的導體表面?zhèn)鬏?，因此特性阻抗Z0可通過電纜外導體的內徑D和內導體的外徑d及絕緣材料的介電常數ε進行計算。

　　電壓駐波比(VSWR)和回波損耗(RL)

　　電壓駐波比VSWR和回波損耗RL是用來衡量反射信號的大小。其定義是由于阻抗不匹配而造成的反射信號的總和。電壓駐波比VSWR是通過反射信號的波峰與波谷的比值而得來的。而回波損耗RL是通過衡量反射回源的功率與輸入功率的比值的對數計算出來的。

　　駐波或者回波損耗的產生主要是由于阻抗的不匹配而產生的。射頻信號在傳輸過程中遇到阻抗的變化會產生反射。根據阻抗的變化大小可以計算出反射系數Γ，從而可以計算出駐波比VSWR和回波損耗RL的值。

　　損耗(亦稱衰減)與機械穩(wěn)幅

　　損耗是指信號在電纜組件的傳輸過程中的能量損失。當射頻信號在電纜組件傳輸時，一部分能量轉變成熱量消耗掉，一部分能量通過電纜的外導體泄漏出去。這兩部分能量的損失之和稱為損耗，或者叫做衰減。通常用單位長度在某一固定頻率點的dB值表示，頻率越高，損耗越大。

　　衰減對能量的損失非常大，3dB衰減相當于能量損失50%，因此對于一個射頻系統(tǒng)，對損耗有嚴格的要求，降低電纜和電纜組件的損耗對于射頻系統(tǒng)來說十分重要。通過選擇低損耗的電纜而增加的成本遠小于因選擇高損耗電纜而增大功放的成本。

　　對于電纜組件來說，最主要的損耗，通常也叫插入損耗(IL, Insertion Loss)，來源于三個方面：電纜損耗、接頭損耗和失配損耗。某個頻率f(GHz)下的衰減(插入損耗IL)可按以下公式進行概算：

　　IL=頻率?時電纜單位長度的衰減*組件長度+(接頭1損耗系數+接頭2損耗系數)*√?+失配損耗

　　其中電纜單位長度的衰減可從電纜生產廠提供的電纜規(guī)格書中查出，或通過生產廠提供的電纜損耗的K1、K2因子計算得出。

　　接頭的損耗系數由于接頭大小、形狀、長短的不一，一般介于0.035~0.07之間。從邁可博多年的生產加工經驗總結得出：非特殊形狀時，直頭用0.035，彎頭用0.042計算最接近實際。

　　失配損耗可根據VSWR值計算或通過后面的表4查出。

　　機械穩(wěn)幅是指電纜組件在彎曲、抖動條件下損耗的穩(wěn)定性，機械穩(wěn)幅指標是動態(tài)應用環(huán)境條件的重要考量指標，機械穩(wěn)幅指標的測試業(yè)界通常采用電纜組件繞半徑為10倍電纜直徑的圓柱360°的方法進行測試。

　　損耗與溫度的關系：電纜組件的損耗與溫度的變化成正向線性變化，溫度每增加或下降1℃，電纜損耗約增加或下降0.2%左右，溫度越高，損耗越大，反之亦然。

　　傳輸速率Vp和延時Td

　　傳輸速率Vp是指信號在電纜中的傳播速度和光速C的比值，其和絕緣介質的介電常數ε的平方根成反比的關系。介電常數ε越小，傳播速度越快。

　　而延時Td是指信號在電纜中通過的時間，同樣取決于絕緣介質的介電常數ε，以及電纜的長度L。介電常數ε越低，信號傳播時間就越短。其計算公式為：

　　電纜與電纜組件中，延時Td的單位通常用納秒(ns，10-9秒)與皮秒(ps, 10-12秒)，信號在空氣介質中1納秒(ns)時間內傳播的長度為300mm，1皮秒為0.3mm。

　　相位與相位匹配

　　根據使用的用途，如當同軸電纜用作天線電纜時，要求信號到達的時間與方向(即相位)符合一定的要求。由于受電纜材料與加工工藝的影響，電纜在各點的傳播速率不可能絕對地做到完全一樣，因而信號通過同樣物理長度的電纜都會有一定的時間和方向差，這時它需要采用電氣長度來決定電纜的長度，該電氣長度所用的特性就是相位。相位是指信號在電纜中通過的周波數，每個周波360°，如1.25個周波，即450°。相位的單位以度(°)表示，長度為L(mm)的電纜其相位Φ可按如下公式計算：

　　相位匹配是用來描述兩個或多個電纜組件具有相同相位長度的能力，更準確的說是電長度匹配。相位匹配分為兩種：

　　1、相對匹配：同批次之間的電纜組件互相匹配;

　　2、絕對匹配：電纜組件的絕對相位匹配到一個預定值。

　　機械相位穩(wěn)定性

　　電纜組件由于彎曲、抖動所引起的相位變化，叫做機械相位穩(wěn)定性，包括彎曲相位穩(wěn)定性(簡稱彎曲穩(wěn)相)與抖動相位穩(wěn)定性(簡稱抖動穩(wěn)相)。其中彎曲穩(wěn)相指標和彎曲方法、彎曲半徑都有一定的關系，關注此指標時，一定要了解試驗方法和彎曲半徑的大小。測試電纜組件的彎曲穩(wěn)相指標時，業(yè)界通常采用電纜繞半徑為10倍電纜直徑的圓柱360°的方法測試。

　　溫度相位穩(wěn)定性

　　電纜組件由于溫度變化所引起的相位變化，叫做溫度相位穩(wěn)定性。

　　通常情況下，電纜廠用相位變化參數PPM來表示電纜的溫度相位穩(wěn)定性，可以用下列公式進行計算。

　　ΔΦ —— 相位變化值。單位：度

　　Φ —— 電纜組件的電長度。單位：度

　　PPM —— 相位變化百萬分率

　　相位追蹤

　　相位追蹤是表示多根電纜組件在溫度、彎曲或兩種兼顧的情況下，相位彼此接近的能力，通俗的說就是相位變化的一致性。通常大家所說的相位追蹤，是指溫度相位追蹤。相位追蹤是相控陣雷達研發(fā)工程師們在選用射頻電纜組件時應該考慮的極其重要的指標之一。

　　屏蔽效率

　　屏蔽效率是指屏蔽層一邊入射的射頻能量與透射到另一邊的射頻能量之間的比率。

　　屏蔽效率是衡量同軸電纜抗干擾能力的一個參數，也是衡量同軸電纜防泄漏的一個重要參數。電纜屏蔽不好，傳輸信號不僅會受到外來雜波的串擾，影響信號質量，也會泄漏出去干擾其他信號。屏蔽效率越高，表示電纜屏蔽性能越好。 射

　　頻同軸電纜的屏蔽層形式多樣。最簡單有效的屏蔽層是半剛性與螺紋同軸電纜的外導體，其在1至18GHz頻率下的屏蔽效率超過140dB。柔性射頻同軸電纜4種常見屏蔽層類型，第1種是最常見的編織圓線屏蔽層，第2種是編織扁平線通常為鍍銀線，這類屏蔽層結構堅固，第3種是螺旋繞扁平線，第4種是使用硬化聚合物(聚酯薄膜、聚酰亞胺或聚酯)螺旋纏繞。

　　平均功率

　　同軸電纜在傳輸信號時，電纜的衰減在同軸電纜內外導體之間產生熱量。電纜的功率處理能力主要體現在電纜承受這個因衰減產生熱量的能力。影響電纜平均功率的最重要的因素有兩個：一是電纜的最高工作溫度;二是電纜本身的衰減。電纜衰減越好，電纜本身產生的熱量就越小，電纜承受的功率也就越大。同等條件下，電纜能承受的工作溫度越高，電纜所能承受的功率越大。

　　電纜組件平均功率受海拔高度與溫度及電壓駐波比的影響很大，海拔高度增加、溫度升高或駐波比變大時，平均功率下降。其各自對功率的影響可由表1、表2與表3查出。

　　表1 射頻功率的海拔高度降低系數

　　表2 溫度上升功率降低系數

　　表3 VSWR上升功率降低系數

　　表4 駐波比、回損、匹配損耗與匹配效率

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