怎样选择微波电缆组件(图)

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在选择微波互连线时，设计工程师就应该权衡电气，机械和环境参数，使之顺应于系统应用。 这篇文章探讨了这些方面需考虑的重要因素，并提供了评估互连线应遵循的规律和方法。





电学性能
影响选择微波电缆组件的电学性能包括工作频率范围、衰减（也称亏损）、返回损耗/电压驻波比（VSWR）的特性以及屏蔽电缆外导体（处理串扰、杂散浸入，和多余噪声电平的关键）。

有些应用可能需要特别考虑相位稳定性与柔性或相位稳定性与温度和平均/峰值功率。相位匹配和信号延迟也是需要考率在内的。

操作频率
数据传输率较低时，管理传导性和远距离传输时在电缆上消耗的信号能量是关键。当高数比/高频传输时，使用谐波高阶频率，能保持波形平方的优势，但影响传输质量的潜在物理量为选择过程带来了新的问题。

例如，在3GHz或更高频率，封装铜芯导体的电介质材料，作用不仅仅是绝缘。它还需要起到保护信号传播时不损耗的作用。

要达到这种程度，使用的电介质不但成本昂贵，而且难以形成。微波介质通常选择具备软热塑性的聚四氟乙烯（PTFE），其介质常数小于2.0 ，再加上空气（真空介电常数为1），电性能提高了，但刚度降低了，从而导致电缆在压力下弯曲变形。

衰减与反射
衰减和信号反射，对高数据传输而言可能是灾难性的。插入损耗适用于整个电缆组件，并以幅度下降作为表现。

插入损耗的来源是导体、绝缘材料、连接器/电缆内部的信号反射，及对外辐射，其中以电缆为最。

回波损耗主要是由于阻抗不匹配，它还会产生驻波问题，即VSWR。在最坏的情况下，反射波等于入射波，并且偏离原相位180°，即形成一个没有信号通过的纯粹驻波。

连接器是常规电缆组件里形成VSWR的主要原因。配对连接器的公母边之间的接口众所周知易于管理。 真正面临的挑战是连接器与配属电缆之间的接口。

这往往就是造成信号在电缆组件里衰减，以及品牌间性能极端变化背后的原因了。设计一个合理的连接器至电缆的过渡方式是至关重要的，这样才能得到优化的VSWR性能电缆配置。

屏蔽
高频率使得导体线发挥着天线的作用。电缆吸收了杂散辐射，要么转换成一个感应电流要么向外辐射能量，造成串扰。首选纠正的方法是，用金属编织物屏蔽电缆。屏蔽双绞线、屏蔽双导线馈线电缆、同轴电缆是常见的选择。

使用该类型的编织物是一个重要的考虑因素。 由于编织物被裹在织纹里，编织电线交叉的地方通常就是泄漏发生的地方。提高编织物覆盖率其中一个方法，是使用双层编织物。另一种方法是将金属化聚酯薄膜置于两层编织物之间或在只有单层编织物时置于其下。这的确提供了100％的覆盖率，但由于电流容量低，其屏蔽效能也微乎其微。

机械性能
关键的机械性能包括：体积、重量、最小弯曲半径、抗压性和抗扭结性。 但平衡机械与电因素的要点是，优化连接器接口和电缆的直径两者之比。以下是一些常用的连接器/电缆组合：
● 微型推进式连接器最适合小直径电缆如RG316;
● SMA或N型连接器最适合型号在的0.10和0.30英寸之间的电缆;
● 较大的连接器最适合尺寸大于  0.30英寸的电缆。
另一个重要的问题是电缆保持力和抗拉性。同轴电缆的保持力几乎完全取决与编织层的厚度。 因此，电缆与连接器插头之间的保持力，直接与套圈和卷曲袖及其他配属器件的设计相关。

导体线材类型也是一个问题。 坚实的线芯往往有利于信号连续性，但直径和材料可以直接起决定性作用。 绞合导线灵活性好，终止起来却更难。
在某些应用中，电缆铠装被用于保护电缆远离严酷环境和初步处理，如弯曲过度。有厚防护套/编织层和坚固绝缘套的电缆，抗压比通常在80～100ppi内，而金属护套承受能力高达300ppi。

固体绝缘电缆抗压性是最好的，除了在高频状态下。磁绝缘电缆有良好的高频性能，但容易变形。

环境因素
操作温度、空气中的湿度以及接触化学品、液体、沙子、灰尘、盐雾、或紫外线辐射都是需要考虑的至关重要的因素，尤其是在正配置mil/aero应用中。稳定运行和连续伸缩需考虑到。其他需要注意的因素还有冲击和震动的级别和高度。

连接器的选择
高频连接器（大于6GHz），一般是线配，因而调节至适当的扭矩与否，会极大地影响系统性能。如果有很多组合式接口，如SMP（指定以更高频率执行），就会存在影响系统性能的折中。

低频连接器（小于6GHz）一般是组合式设计，有令人期待的低成本安装的优点，但衡量这个优点附带的局限性同样重要。