1、金信诺公司培训教程11 射频同轴电缆在电缆行业中的分布图 - 22 射频同轴电缆传输理论 - 33 传输特性及相关指标 - 64 机械特性 - 275.射频电缆的其他安装使用指标- 286.射频电缆原材料介绍 - 307.美军标 RG 系列电缆简介及资料- 348. 附件 1 (原材料简写一览表) - 579 附件 2 (原材料电性能一览表) - 5810. 附件 3 (射频同轴电缆常用公式) - 5911. 常用微波波段划分- 601. 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
2、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。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
3、。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：)(2Ddcfrc（1） fc=截止频率 （2） C=真空中的光速 （3） r=相对介电常数（4 ） d=内导体外直径 （5） 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，
4、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。电力线磁力线金信诺公司培训教程2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
5、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/KmR=单位长度电阻，/KmG=单位长度电导，S/KMC=单位长度电容，F/Km另外，还有四个二次参
6、数： Z=特性阻抗，=单位长度衰减常数，dB/Km =单位长度相位常数，rad/Km=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+z) ，对应的电流 I(z) 和 I(z+z)。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。（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:IVZ（3） j=复数的虚部 =2 f, f 是频率jwCGLR另一个重要的传输参数是传播系数，可用下面公式表示： （4）)(jwC
7、GjLRj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 dB0.115Np 1Np8.686dB 在高频下（f1 MHz），R L，GC，则有以下公式近似成立：（5 ） （6） （7）CLZ2GZRw金信诺公司培训教程3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
8、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mm (8) = 导电率， m/ mm2 f =频率， KHzf9.15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) 1 10 100 220 450 550 800 900 1000导电层厚度( m) 66.02 20.
9、88 6.60 4.45 3.11 2.82 2.34 2.20 2.09频率(MHz) 1800 2200 2400 3000 5000 10000导电层厚度( m) 1.56 1.41 1.35 1.21 0.93 0.663.2 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，象 75欧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
10、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：（9）Z= 特征阻抗 r=绝缘相对介电常数 D=外导体内直径， mm d=内导体外直径， mmdDZrln60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 2.252.34，高发泡情况下可以低于
11、 1.25，空气的相对介电常数为 1， PTFE 的相对介电常数为 2.002.10。金信诺公司培训教程4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，根据不同的规格，通常允许的公差是1 至3。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：(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fDZ4些分析:3.2.1 通过功率最大:令直径比 D/d= ，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
12、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 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
13、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：（11）P 1 终端负载与电缆特征阻抗匹配时电缆的输入功率 P2 此电缆远端的功率)/log(1021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：（12） =给定频率的衰减 R=电阻性衰减 g=介质性衰减ffgR21 1=导体损耗系数 2=介质损耗系数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)。金信诺公司培训教程5
14、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）：（13 ）tan1.91ln58.42fDdf rr =衰减， dB/100m r=介质的相对介电常数D外导体内径， mm d内导体
15、直径， mm 1=内导体导电率， MS/m 2=外导体导电率， MS/m tan= 介质损耗因子 f=频率， MHz 图 4 基本传输公式电缆衰减主要是电阻性衰减 R，它与频率的算术平方根成正比。介质的衰减 g 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 2
16、0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：(14)20(4.01TT T=温度 T 对应的衰减 =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 1.121.20，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
17、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:金信诺公司培训教程6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
18、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
19、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：（15） =反射系数 Z1、 Z2=特征阻抗值12回波损耗按下式定义： （16）dBRL1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：（17）RL= 电缆回波损耗 V=输入电压 Vr=总的反射信号电
20、压dBVRLrlg20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。金信诺公司培训教程7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：（18 ）1VSWR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
21、50）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。而 SRL 用来表示电缆本身结构不均匀性对特征阻抗的影响。在 SRL 中，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
22、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 50l 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、安装质量差都会金信诺公司培训教程8使 RL 值明显变坏。同时，还应注意电缆的最小弯曲半径
23、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
24、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：(19) SRL=SRL 的增加量， dB =衰减系数， dB L=电缆长度， mdBeSRLL023.1lg2下表 1、2 给出了五种规格电缆长度分别为 50 米、100 米、200 米和 500 米时的 SRL
25、值。由表可见，当电缆很短衰减很小时，SRL 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SRL，dB电缆规格50 米 100 米 200 米 500 米1/2” 5.0 1.8 0.
26、3 0.05/8” 7.1 3.3 0.9 0.07/8” 8.7 4.5 1.5 0.11-1/4” 10.9 6.2 2.6 0.31-5/8” 12.6 7.6 3.6 0.6表 2 1800MHzSRL 值（dB）当与无限长电缆比较时随长度的增加关系SRL，dB电缆规格50 米 100 米 200 米 500 米1/2” 3.2 0.9 0.1 0.05/8” 5.0 1.8 0.3 0.07/8” 6.3 2.7 0.6 0.01-1/4” 8.2 4.1 1.3 0.11-5/8” 9.7 5.2 2.0 0.23.5 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
27、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：金信诺公司培训教程9P1 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)/log(1021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
28、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
29、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
30、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)90%编织密度 ：60 70 dB(2)60%编织密度+ 铝箔 ：50 60 dB(3)双层 90%编织密度 ：70 80 dB(4)自粘铝箔+60%编织密度+ 铝箔+ 60%编织密度 ：90 100 dB(5)金属带绕包+90%编织密度 ：100 dB(6)半柔电缆(浸锡结构)：100 110 dB金信诺公司培训教程
31、10(7)轧纹电缆： 110 120 dB(8)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：% (20)10elcvVFv=同轴电缆中的传输速率 c=自由空间中的速度， 300X103Km/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
32、数的关系： (21)rVF1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： (22)VFfc延时公式定义为：t = =100 ns/m (23)VF6.3031c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
33、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：=120 （26）e610fpmVlrl=电缆长度，m V =对传播速度， =电长度改变量， ppm =频率， MHzpf例如：一根长 10 米 1/2” 型电缆，在频率为 1GHz，温度范围-10 40 时，从图 9 可查出电长度改变量c0是 370，则最大相位差是：06.513780123.6.2 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
34、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：金信诺公司培训教程11Max. Dimensionsinches(mm) Cable Size Delay(ns) Part NumberHeight DiameterMax. Weightounces(g)*see below.086 50.5 EZ86DL5 .19 (4.83) 2.57 (65.3) 3.52 (99.8).086 100.5 EZ86DL10 .38 (9.65) 2.57 (65.3) 4.48 (127).086 250.5 EZ86DL25 1.42 (36.1) 2.38 (60.
35、5) 7.20 (204).086 501.0 EZ86DL50 1.32 (33.5) 2.76 (70.1) 11.70 (331).086 1001.0 EZ86DL100 1.70 (43.2) 3.14 (79.8) 19.50 (554).141 50.5 EZ141DL5 .45 (11.4) 2.60 (66.0) 4.80 (136).141 100.5 EZ141DL10 .90 (22.9) 2.60 (66.0) 6.72 (191).141 250.5 EZ141DL25 1.35 (34.3) 2.90 (73.7) 12.80 (363).141 501.0 EZ
36、141DL50 1.95 (49.5) 3.20 (81.3) 23.20 (658).141 1001.0 EZ141DL100 3.00 (76.2) 3.50 (88.9) 44.00 (1247).250 50.5 EZ250DL5 1.65 (41.9) 2.55 (64.8) 8.80 (249).250 100.5 EZ250DL10 1.65 (41.9) 3.10 (78.7) 14.40 (408).250 250.5 EZ250DL25 2.20 (55.9) 3.65 (92.7) 32.00 (907).250 501.0 EZ250DL50 3.03 (77.0)
37、4.20 (107) 61.60 (1746).250 1001.0 EZ250DL100 3.58 (90.9) 5.30 (135) 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
38、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：l = m (24)eVF10l=几何长度， mVF=相对传播速度， %电长度和相位角之间存在下面的关系式：=2 rad （25）fle30l = 电长度， mef=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
39、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。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。对要求不太苛刻的金信诺公司培训教程12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
40、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：（27）mpFZCr/10343.9 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
41、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：KW （28）cZUP250=额定电压， KV=特性阻抗， c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。金信诺公司培训教程13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
42、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：kW （29）tvP286.0max最大允许功率耗损， W/mvP工作条件下的衰减， dB/100mt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
43、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
44、按照 IEC11961 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：（30）)40(10TPaT= Ta 温度对应的平均功率容量t= 40 时的平均功率容量40金信诺公司培训教程14T1=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
45、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
46、行电缆引起的局部热源（4） 接头类型运行条件：（1）电缆的数量和长度金信诺公司培训教程15（2）频率和允许衰减量（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
