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lql990832的博客

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射频电缆概述  

2010-05-25 22:03:04|  分类: 电子电路 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  • 特性阻抗

射频同轴电缆由导体,介质,外导体和护套组成,见图1。

射频电缆概述 - lql990832 - lql990832的博客
图1  射频同轴电缆的结构
 

“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  ( log D/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。

1 VSWR和回波损耗、反射系数之间的关系

VSWR

回波损耗(dB)

反射 系数

失配损耗(dB)

匹配效率(%)

1.011

45

0.006

0.000

100.00

1.020

40

0.010

0.000

99.99

1.036

35

0.018

0.001

99.97

1.065

30

0.032

0.004

99.90

1.074

29

0.035

0.005

99.87

1.08

28

0.040

0.007

99.84

1.09

27

0.045

0.009

99.80

1.11

26

0.050

0.011

99.75

1.12

25

0.056

0.014

99.68

1.13

24

0.063

0.017

99.60

1.15

23

0.071

0.022

99.50

1.17

22

0.079

0.027

99.37

1.20

21

0.089

0.035

99.21

1.22

20

0.100

0.044

99.00

1.25

19

0.112

0.055

98.74

1.29

18

0.126

0.069

98.42

1.33

17

0.141

0.088

98.00

1.38

16

0.158

0.110

97.49

1.43

15

0.178

0.140

96.84

1.50

14

0.200

0.176

96.02

1.58

13

0.224

0.223

94.99

1.67

12

0.251

0.283

93.69

1.78

11

0.282

0.359

92.06

1.92

10

0.316

0.458

90.00

2.10

9

0.355

0.584

87.41

2.32

8

0.398

0.749

84.15

2.61

7

0.447

0.967

80.05

3.01

6

0.501

1.256

74.88

3.57

5

0.562

1.651

68.38

4.42

4

0.631

2.205

60.19

5.85

3

0.708

3.021

49.88

  • 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。

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