怎樣選擇微波電纜組件(圖)

在選擇微波互連線時(shí)，設(shè)計(jì)工程師就應(yīng)該權(quán)衡電氣，機(jī)械和環(huán)境參數(shù)，使之順應(yīng)于系統(tǒng)應(yīng)用。 這篇文章探討了這些方面需考慮的重要因素，并提供了評(píng)估互連線應(yīng)遵循的規(guī)律和方法。

電學(xué)性能
影響選擇微波電纜組件的電學(xué)性能包括工作頻率范圍、衰減（也稱虧損）、返回?fù)p耗/電壓駐波比（VSWR）的特性以及屏蔽電纜外導(dǎo)體（處理串?dāng)_、雜散浸入，和多余噪聲電平的關(guān)鍵）。

有些應(yīng)用可能需要特別考慮相位穩(wěn)定性與柔性或相位穩(wěn)定性與溫度和平均/峰值功率。相位匹配和信號(hào)延遲也是需要考率在內(nèi)的。

操作頻率
數(shù)據(jù)傳輸率較低時(shí)，管理傳導(dǎo)性和遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)在電纜上消耗的信號(hào)能量是關(guān)鍵。當(dāng)高數(shù)比/高頻傳輸時(shí)，使用諧波高階頻率，能保持波形平方的優(yōu)勢(shì)，但影響傳輸質(zhì)量的潛在物理量為選擇過程帶來了新的問題。

 
例如，在3GHz或更高頻率，封裝銅芯導(dǎo)體的電介質(zhì)材料，作用不僅僅是絕緣。它還需要起到保護(hù)信號(hào)傳播時(shí)不損耗的作用。

要達(dá)到這種程度，使用的電介質(zhì)不但成本昂貴，而且難以形成。微波介質(zhì)通常選擇具備軟熱塑性的聚四氟乙烯（PTFE），其介質(zhì)常數(shù)小于2.0 ，再加上空氣（真空介電常數(shù)為1），電性能提高了，但剛度降低了，從而導(dǎo)致電纜在壓力下彎曲變形。

 
衰減與反射
衰減和信號(hào)反射，對(duì)高數(shù)據(jù)傳輸而言可能是災(zāi)難性的。插入損耗適用于整個(gè)電纜組件，并以幅度下降作為表現(xiàn)。

 
插入損耗的來源是導(dǎo)體、絕緣材料、連接器/電纜內(nèi)部的信號(hào)反射，及對(duì)外輻射，其中以電纜為最。

 
回波損耗主要是由于阻抗不匹配，它還會(huì)產(chǎn)生駐波問題，即VSWR。在最壞的情況下，反射波等于入射波，并且偏離原相位180°，即形成一個(gè)沒有信號(hào)通過的純粹駐波。

連接器是常規(guī)電纜組件里形成VSWR的主要原因。配對(duì)連接器的公母邊之間的接口眾所周知易于管理。 真正面臨的挑戰(zhàn)是連接器與配屬電纜之間的接口。

 
這往往就是造成信號(hào)在電纜組件里衰減，以及品牌間性能極端變化背后的原因了。設(shè)計(jì)一個(gè)合理的連接器至電纜的過渡方式是至關(guān)重要的，這樣才能得到優(yōu)化的VSWR性能電纜配置。

屏蔽
高頻率使得導(dǎo)體線發(fā)揮著天線的作用。電纜吸收了雜散輻射，要么轉(zhuǎn)換成一個(gè)感應(yīng)電流要么向外輻射能量，造成串?dāng)_。首選糾正的方法是，用金屬編織物屏蔽電纜。屏蔽雙絞線、屏蔽雙導(dǎo)線饋線電纜、同軸電纜是常見的選擇。

使用該類型的編織物是一個(gè)重要的考慮因素。 由于編織物被裹在織紋里，編織電線交叉的地方通常就是泄漏發(fā)生的地方。提高編織物覆蓋率其中一個(gè)方法，是使用雙層編織物。另一種方法是將金屬化聚酯薄膜置于兩層編織物之間或在只有單層編織物時(shí)置于其下。這的確提供了100％的覆蓋率，但由于電流容量低，其屏蔽效能也微乎其微。

機(jī)械性能
關(guān)鍵的機(jī)械性能包括：體積、重量、最小彎曲半徑、抗壓性和抗扭結(jié)性。 但平衡機(jī)械與電因素的要點(diǎn)是，優(yōu)化連接器接口和電纜的直徑兩者之比。以下是一些常用的連接器/電纜組合：
● 微型推進(jìn)式連接器最適合小直徑電纜如RG316;
● SMA或N型連接器最適合型號(hào)在的0.10和0.30英寸之間的電纜;
● 較大的連接器最適合尺寸大于  0.30英寸的電纜。
另一個(gè)重要的問題是電纜保持力和抗拉性。同軸電纜的保持力幾乎完全取決與編織層的厚度。 因此，電纜與連接器插頭之間的保持力，直接與套圈和卷曲袖及其他配屬器件的設(shè)計(jì)相關(guān)。

導(dǎo)體線材類型也是一個(gè)問題。 堅(jiān)實(shí)的線芯往往有利于信號(hào)連續(xù)性，但直徑和材料可以直接起決定性作用。 絞合導(dǎo)線靈活性好，終止起來卻更難。
在某些應(yīng)用中，電纜鎧裝被用于保護(hù)電纜遠(yuǎn)離嚴(yán)酷環(huán)境和初步處理，如彎曲過度。有厚防護(hù)套/編織層和堅(jiān)固絕緣套的電纜，抗壓比通常在80～100ppi內(nèi)，而金屬護(hù)套承受能力高達(dá)300ppi。

固體絕緣電纜抗壓性是最好的，除了在高頻狀態(tài)下。磁絕緣電纜有良好的高頻性能，但容易變形。

環(huán)境因素
操作溫度、空氣中的濕度以及接觸化學(xué)品、液體、沙子、灰塵、鹽霧、或紫外線輻射都是需要考慮的至關(guān)重要的因素，尤其是在正配置mil/aero應(yīng)用中。穩(wěn)定運(yùn)行和連續(xù)伸縮需考慮到。其他需要注意的因素還有沖擊和震動(dòng)的級(jí)別和高度。

連接器的選擇
高頻連接器（大于6GHz），一般是線配，因而調(diào)節(jié)至適當(dāng)?shù)呐ぞ嘏c否，會(huì)極大地影響系統(tǒng)性能。如果有很多組合式接口，如SMP（指定以更高頻率執(zhí)行），就會(huì)存在影響系統(tǒng)性能的折中。

低頻連接器（小于6GHz）一般是組合式設(shè)計(jì)，有令人期待的低成本安裝的優(yōu)點(diǎn)，但衡量這個(gè)優(yōu)點(diǎn)附帶的局限性同樣重要。