同轴电缆损耗简介
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Pasternack博客

同轴电缆损耗简介

同轴电缆用于将射频能量从一个地点传输至另一地点。在理想情况下,沿同轴电缆传输至远端终点的能量应该与起点处的能量相等。然而,在实际条件下,能量沿电缆传输时会发生损耗。损耗也称衰减,在设计中作为若干重要考量因素

之一来确定待使用同轴电缆的类型。

损耗由给定频率下每单位长度的分贝数来定义。由此可见,同轴电缆越长,则损耗越大。此外,损耗还随频率的变化而变化,一般而言,频率越高,损耗越大,但损耗与频率的关系并不一定为线性关系。能量损耗有多种形式:

电阻损耗

当导体的电阻和流经导体的电流导致热量耗散时,同轴电缆内会发生电阻损耗。趋肤效应限制了电流流经的面积,进而导致电阻损耗随着频率的增加而加大。为了降低电阻损耗程度,须增大导电面积,因而损耗较低的同轴电缆其尺寸要大于损耗较高的电缆,并且往往通过使用多股导体来降低损耗。电阻损耗通常随着频率的平方根而增加。

介电损耗

介电损耗是在电缆的绝缘电介质内以热形式耗散的信号能量,但与同轴电缆的尺寸无关。介电损耗随着频率呈线性增长,而电阻损耗通常在较低频率时起主导作用。由于电阻损耗随着频率的平方根而增加,介电损耗则是随着频率线性增加,因此介电损耗在较高频率时起主导作用。

辐射损耗

同轴电缆的辐射损耗通常比其电阻损耗或介电损耗小得多,然而某些同轴电缆却因采用质量较差的外编织层而可能产生较高的辐射损耗。当传输线承载的信号能量辐射到电缆外部时,便会产生导致干扰问题的辐射功率。当大功率发射机的馈电线发生泄漏时,可能会对位于同轴电缆附近的灵敏接收机产生干扰。或者,当用于接收功能的电缆在具有嘈杂电噪声的环境中走线时,可能会受到干扰影响。为了减少辐射损耗或干扰,人们设计出了双屏蔽或三屏蔽同轴电缆,以将泄漏程度降至极低水平。

在上述形式的损耗中,辐射损耗一般较少涉及,因为通常只有极少量的能量从电缆辐射出来。因此,除某些应用外,减少损耗的大部分重点放在了导电损耗和介电损耗上。

经时损耗

由于电缆会经受反复弯曲和水分侵蚀,同轴电缆的损耗或衰减往往会随着时间的推移而增大。虽然某些同轴电缆具有柔性,但如果射频电缆被剧烈弯曲,或者编织层、屏蔽层损坏,其损耗或衰减的程度将会增加。外部护套内的增塑剂对编织层的污染或水分渗透均会对编织层(导致腐蚀)和电介质(水分将吸收能量)产生影响。通常,与使用价格更高的镀银编织层的同轴电缆相比,使用裸铜编织层或镀锡铜编织层的同轴电缆更容易发生性能下降。虽然泡沫聚乙烯在刚使用时具有较低程度的损耗或衰减,但它比固体类的电介质更容易吸收水分。使用固体电介质聚乙烯的电缆更适合于损耗程度需要保持恒定或潮湿的环境。尽管射频同轴电缆封装在塑料护套中,但所使用的塑料或多或少都会进入一些水分,因此,对于可能潮湿的应用环境,应使用专用电缆,以避免性能下降。