射頻電纜組件的正確選擇除了頻率范圍，駐波比，插入損耗等因素外，還應(yīng)考慮電纜的機械特性，使用環(huán)境和應(yīng)用要求，另外，成本也是一個永遠不變的因素。

在本文中，詳細討論了射頻電纜的各種指標和性能，了解電纜的性能對于選擇一條最佳的射頻電纜組件是十分有益的。

射頻同軸電纜是用于傳輸射頻和微波信號能量的。它是一種分布參數(shù)電路，其電長度是物理長度和傳輸速度的函數(shù)，這一點和低頻電路有著本質(zhì)的區(qū)別。

射頻同軸電纜大致可分為半剛和半柔電纜、柔性編織電纜和物理發(fā)泡電纜等幾大類，不同的應(yīng)用場合應(yīng)選擇不同類型的電纜。半剛和半柔電纜一般用于設(shè)備內(nèi)部的互聯(lián)；在測試和測量領(lǐng)域，應(yīng)采用柔性電纜；發(fā)泡電纜常用于基站天饋系統(tǒng)。

射頻同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體，介質(zhì)，外導(dǎo)體和護套組成，見下圖4。

“特性阻抗”是射頻電纜，接頭和射頻電纜組件中最常提到的指標。最大功率傳輸，最小信號反射都取決于電纜的特性阻抗和系統(tǒng)中其它部件的匹配。如果阻抗完全匹配，則電纜的損耗只有傳輸線的衰減，而不存在反射損耗。電纜的特性阻抗（ZB0）與其內(nèi)外導(dǎo)體的尺寸之比有關(guān)，同時也和填充介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。由于射頻能量傳輸?shù)摹摆吥w效應(yīng)”，與阻抗相關(guān)的重要尺寸是電纜內(nèi)導(dǎo)體的外徑（d）和外導(dǎo)體的內(nèi)徑（D）：

式中，Z0為同軸電纜的特性阻抗（Ω），εr為內(nèi)部填充介質(zhì)的相對介電常數(shù)，D為外導(dǎo)體內(nèi)徑（mm），d為內(nèi)導(dǎo)體外徑（mm）。ks為內(nèi)導(dǎo)體系數(shù)，和內(nèi)導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)有關(guān)：

單股內(nèi)導(dǎo)體 － ks = 1，

7芯內(nèi)導(dǎo)體 － ks = 0.939，

19芯內(nèi)導(dǎo)體 － ks = 0.97。

常見的射頻同軸電纜絕大部分是50Ω特性阻抗的，這是為什么呢？

通常認為導(dǎo)體的截面積越大損耗就越低，但事實并非完全如此。同軸電纜的每單位長度的損耗是lg(D/d)的函數(shù)，也就是說和電纜的特性阻抗有關(guān)。經(jīng)過計算可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)同軸電纜的特性阻抗為77Ω時，單位長度的損耗最低。

對于同軸電纜的最大承受功率，通常認為內(nèi)外導(dǎo)體的間距越大，則同軸電纜可承受電壓越高，即承受功率越大，但實際上也不完全準確。同軸電纜的最大承受功率同樣與其特性阻抗有關(guān)?？梢杂嬎愠霎?dāng)同軸電纜的特性阻抗為30Ω時，其承受的功率最大。

為了兼顧最小的損耗和最大的功率容量，應(yīng)該在77Ω和30Ω之間找一個適當(dāng)?shù)臄?shù)值。二者的算術(shù)平均值為53.5Ω，而幾何平均值為48.06Ω；選取50Ω的特性阻抗可以做到二者兼顧。此外，50Ω阻抗的連接器也更加容易設(shè)計和加工。

絕大部分應(yīng)用于通信領(lǐng)域的射頻電纜的特性阻抗是50Ω；在廣播電視傳輸系統(tǒng)中則用到75Ω的電纜。

大部分的測試儀器都是50Ω的阻抗，如果要測量75Ω阻抗的器件，可以通過一個50-75Ω的阻抗變換器來進行阻抗匹配，但是需要注意這種阻抗變換器有約5.7dB的插入損耗。

在射頻和微波系統(tǒng)中，最大功率傳輸和最小信號反射取決于射頻電纜的特性阻抗和系統(tǒng)中其它部件的匹配。射頻電纜的阻抗變化將會引起信號的反射，這種反射會導(dǎo)致入射波能量的損失。

反射的大小可以用電壓駐波比（VSWR）來表達，其定義是入射和反射電壓之比。VSWR的計算公式如下：

其中Pr為反射功率，Pi為入射功率。

測試電纜組件的VSWR指標取決于電纜，連接器及其加工工藝。測試電纜組件的典型VSWR值小于1.2，換算成回波損耗為21dB，即入射功率的匹配（傳輸）效率為99.21%。對于傳輸（即S21參數(shù)）測試，一條VSWR<>

從電纜類型來看，半剛和半柔電纜有著比較良好的VSWR表現(xiàn)。一條普通的.141”或.086”電纜在dc-18GHz范圍內(nèi)可以做到小于1.2的VSWR，而并不需要花費太高的成本，當(dāng)然加工和焊接工藝是保證VSWR指標的重要因素。

而柔性電纜要實現(xiàn)低的VSWR指標卻并非易事。要求電纜在彎曲的條件下仍能保持良好的性能，這二者存在一定的矛盾。為了平衡這種矛盾，也就是得到一條既柔軟又有良好的射頻指標的柔性測試電纜，往往需要付出更多的成本代價。

有經(jīng)驗的射頻工程師在用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量柔性測試電纜對其進行選擇時，往往會在S11的測量狀態(tài)下輕微的抖動電纜，并觀察其VSWR指標是否隨著電纜的抖動而變化。

通常，柔性測試電纜組件可分為3GHz、6GHz、 18GHz、26.5GHz、40GHz、50GHz和67GHz這幾種。圖5是BXT生產(chǎn)的一種低成本的3GHz測試電纜組件（P/N：MC03-03-03-1000）的典型VSWR指標，在3GHz以下，其VSWR有著非常良好的表現(xiàn)（小于1.1），這種低成本的測試電纜組件完全可以滿足生產(chǎn)線的測試要求。下面是這個電纜指標的測試圖：

圖5. 一種低成本的3GHz測試電纜的典型VSWR

BXT的MC系列中，有一種可以達到6GHz的低成本測試電纜組件－MC06，這種電纜在6GHz以下有著良好的VSWR表現(xiàn)（圖6），十分適合移動通信應(yīng)用。

圖6. BXT低成本的6GHz測試電纜的典型VSWR

而當(dāng)需要在更高的頻率下使用時，則需要采用微波測試電纜組件，這也就意味著用戶要花費更高的成本。這是因為微波電纜的設(shè)計和制造理念與常規(guī)電纜的不同所致，如微波電纜通常采用多層的屏蔽和低密度的聚四氟乙烯材料（LD-PTFE），這種介質(zhì)的介電常數(shù)要比普通的實心聚乙烯（PE）和聚四氟乙烯（PTFE）更低，大約在1.38~1.73之間，其相速度（電磁波在電纜中的相對于空氣的傳播速度）達到83%，也就是說更加接近于空氣的介質(zhì)特性。

在BXT，18GHz以上的微波測試電纜被命名為TC系列。圖7是典型的TC18系列電纜的VSWR，在18GHz全頻段，其VSWR均小于1.2，TC18系列可擴展應(yīng)用到20GHz，其VSWR小于1.25。

圖7. TC18（18GHz）測試電纜的典型VSWR

電纜的衰減是表示電纜有效的傳送射頻信號的能力，它由介質(zhì)損耗、導(dǎo)體（銅）損耗和輻射損耗三部分組成。大部分的損耗轉(zhuǎn)換為熱能。導(dǎo)體的尺寸越大，損耗越??；而頻率越高，則介質(zhì)損耗越大。因為導(dǎo)體損耗隨頻率的增加呈平方根的關(guān)系，而介質(zhì)損耗隨頻率的增加呈線性關(guān)系，所以在總損耗中，介質(zhì)損耗的比例更大。另外，溫度的增加會使導(dǎo)體電阻和介質(zhì)功率因素的增加，因此也會導(dǎo)致?lián)p耗的增加。

電纜的損耗計算過程比較繁瑣。首先要計算出導(dǎo)體的射頻表明電阻，然后再計算單位物理長度的電阻值，最后再計算出單位長度的損耗值。在工程中，通常采用一種簡化的經(jīng)驗算法：

其中k1為電阻損耗系數(shù)，k2為介質(zhì)損耗系數(shù)，f為頻率(MHz)。

幾乎所有的電纜手冊中都會給出不同頻率下的損耗值，這為具體的選型和應(yīng)用提供了極大的方便。

對于測試電纜組件，其總的插入損耗是接頭損耗、電纜損耗和失配損耗的總和：

I.L(dB) = I.L cable + I.L connector + M.L

測試電纜組件的總體表現(xiàn)是頻率越高，損耗越大。下圖表示了一條典型的測試電纜組件的插入損耗與頻率的關(guān)系。

圖8. 測試電纜組件的插入損耗與頻率的關(guān)系

在大功率發(fā)射系統(tǒng)中，則要求天饋系統(tǒng)電纜的損耗盡可能低，因為相對于提高發(fā)射功率來說，降低系統(tǒng)的無源損耗無論如何都是更加經(jīng)濟的。

在測試電纜組件的使用中，不正確的操作也會產(chǎn)生額外的損耗。例如，對于編織電纜，彎曲也會增加其損耗，見圖9。

圖9. 由于彎曲而產(chǎn)生的電纜損耗

功率容量是指電纜消耗由電阻和介質(zhì)損耗所產(chǎn)生的熱能的能力。在實際使用中，電纜的有效功率與VSWR、溫度和高度有關(guān)，VSWR越大，有效功率越??；溫度和高度越高，有效功率越小。

聚四氟乙烯（PTFE）介質(zhì)的電纜比聚乙烯（PE）的電纜具有更高的功率容量。如美軍標MIL-C-17中的RG142（PTFE）和RG223（PE），雖然二者的尺寸十分接近，但是由于介質(zhì)材料的不同，導(dǎo)致RG142的功率容量遠遠大于RG223，前者約為400W@1GHz，而后者僅約為120W@1GHz。

BXT的MC系列電纜則結(jié)合了這二種電纜的優(yōu)點，既有RG223的柔軟度，又可達到RG142的功率容量和溫度穩(wěn)定性。

彎曲-相位穩(wěn)定性是衡量電纜在彎曲時的相位變化的指標。在使用過程中電纜的彎曲將會影響到插入相位的變化。減少彎曲半徑或增加彎曲角度都會增加相位的變化。同樣，彎曲次數(shù)的增加也會導(dǎo)致相位變化的增加。而增加彎曲直徑/電纜直徑之比則會減少相位的變化。相位變化和頻率基本上呈線性關(guān)系。微孔介質(zhì)電纜的相位穩(wěn)定性會明顯優(yōu)于實心介質(zhì)電纜，多股內(nèi)導(dǎo)體的電纜的相位穩(wěn)定性優(yōu)于單股內(nèi)導(dǎo)體的電纜。

TC18-C型柔性微波電纜組件具有良好的相位穩(wěn)定性，當(dāng)電纜以26mm的半徑彎曲360°時，其相位的變化量僅為±0.1°/GHz。

電纜的無源互調(diào)失真是由其內(nèi)部的非線性因素引起的。在一個理想的線性系統(tǒng)中，輸出信號的特性與輸入信號是完全一致的；而在非線性系統(tǒng)中，輸出信號和輸入信號相比會產(chǎn)生幅度失真。

如果有二個或更多的信號同時輸入一個非線性系統(tǒng)，由于互調(diào)失真的存在，將會在其輸出端產(chǎn)生新的頻率分量。在蜂窩通信系統(tǒng)中，工程師們最關(guān)心的是三階互調(diào)產(chǎn)物（2f1-f2或2f2-f1），因為這些無用的頻率分量往往會落入接收頻段從而對接收機產(chǎn)生干擾。

同軸電纜組件通常被視為線性器件。但是，純線性器件是不存在的。在接頭和電纜之間總有些非線性因素存在，這些非線性因素通常是

由于表面氧化層或者接觸不良所造成的。以下的通用設(shè)計原則可以減少無源互調(diào)失真：

?在設(shè)備中，盡量用半鋼電纜或者半柔電纜代替柔性電纜

?用單股內(nèi)導(dǎo)體的電纜

?用表面平滑的高質(zhì)量接頭

?采用足夠厚度和均勻鍍層的接頭

?采用鍍銀或者三元合金材料

?采用尺寸盡可能大的接頭（如DIN7/16的互調(diào)特性優(yōu)于N，而N則優(yōu)于SMA）

?保證接頭之間良好的接觸

?使用非磁性材料的接頭

BXT可提供無源互調(diào)指標為-165dBc的專用低互調(diào)測試電纜，即使是普通的編織電纜，也可以達到-140dBc，可以滿足絕大多數(shù)測試的需要。

BXT具備射頻電纜組件的設(shè)計，開發(fā)和生產(chǎn)能力，最高頻率可達67GHz。具體產(chǎn)品可分為以下幾大類：

?RG系列通用測試電纜組件 － 滿足3GHz以下的常規(guī)測試；

?MC系列通用測試電纜組件 － 覆蓋到6GHz，兼顧了柔韌性、大功率和穩(wěn)定性的低成本測試解決方案；

?TC18-C系列柔性微波電纜組件 － 可滿足18GHz以下的實驗室應(yīng)用；

?TC18系列鎧裝微波電纜組件 － 可工作至20GHz，為野外應(yīng)用而設(shè)計的牢固的測試電纜組件；

?TC26、TC40、TC50和TC67系列最高至67GHz的微波電纜；

?低互調(diào)測試電纜組件 － 用于無源互調(diào)測試，其自身的無源互調(diào)值小于-165dBc；

?大功率測試電纜組件 － 采用耐高壓的特種接頭，滿足大功率（至10kW）應(yīng)用環(huán)境，如半導(dǎo)體生產(chǎn)中的功率校準；

?半剛和半柔電纜組件 － 滿足40GHz以下設(shè)備內(nèi)部互聯(lián)應(yīng)用