Pasternack博客
同轴电缆的功率处理 – 第二季
在“同轴电缆的功率处理”系列博文的前一季中,我们讨论了同轴电缆功率处理的概况以及电缆功率处理对于电缆选型的影响。在这一季中,我们将对同轴电缆的尺寸和类型,以及通过同轴电缆的信号频率和电子速度,与同轴电缆功率处理能力之间的关系进行深入探讨。
电缆的尺寸和类型
针对不同的应用场合,需要使用不同类型的同轴电缆,这些应用的特定规格用于确定所需要的同轴电缆类型。例如,在需要极低损耗的微波应用中,具有坚固的铜制外护套的半刚性同轴射频电缆或许就是首选,因为与采用编织层外导体的射频电缆相比,其具备更优异的屏蔽性能,在微波频率下尤为突显。
虽然射频同轴电缆的功率处理能力在很多安装情形中不是较被关注的问题,但在使用中功率或大功率发射机时,必须考虑射频同轴电缆的额定功率或处理能力。在使用高功率的应用场合,普通聚乙烯可能会熔化并使电缆扭曲,因此,优先考虑使用空气介质电缆,其中心导体由沿电缆长度方向延伸的介电线圈固定就位。
对于中高功率应用,优先选择带特氟龙电介质的同轴电缆,因为这些电缆可承受高达约160°C的高温。在考虑使用何种电缆时,应当记住的是,随着频率的增加,趋肤效应变得更为显著,且电介质中的损耗也随之增加,由此限制了功率处理能力。
频率和速度
考虑到波在电缆上传播时,产生更高的波形会降低效率,产生更高的反射,并降低同轴电缆的功率处理能力。由于功率与频率成反比,工作频率越高,同轴线路的功率容量越低。电缆的长度可以降低功率处理能力,同轴电缆经常被切割到一个特定的长度,作为阻抗变换器或谐振电路。如果使用射频同轴电缆的谐振长度,就有必要知道电缆的速度因子。
同轴电缆的速度因子规格是信号在电缆内传播的速度与真空中信号的速度之比。速度因子规格是一个小于1的数。两导体之间的电介质表示速度因子;由固体聚乙烯电介质组成的同轴电缆的速度因子约为0.66,泡沫聚乙烯制成的同轴电缆的速度因子值约在0.80~0.88之间。
关于制定射频同轴电缆功率处理的推荐最大功率额定值所用数据的详细信息,请参阅《射频同轴电缆功率处理能力》(1971,http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/912072.pdf),其中提及的“典型同轴电缆类型经受高功率连续波和脉冲试验”,该项试验是在“一系列频率、环境温度及压力下进行的”。