材料对微波电缆性能的影响

　　I. 引言

　　在当今时代，微波电缆组件的应用环境越来越富于挑战性，比如暴露在极端的温度变化下；接触化学物品；经常受到磨擦和弯曲。还有一些其它的挑战，比如要求电缆组件不但小巧轻便，还要经济耐用。为了确保信号的完整性和产品的可靠性，我们必须对影响电缆全面性能的电气、机械、环境和特定应用等限制条件等进行评估。这些变量对电缆绝缘体和电缆护套以及电缆构造均有直接的影响。同时，试验和数据分析是鉴定这些电缆在特定环境下是否仍然可靠的关键。

　　II. 评估限制因素

　　环境因素对微波/射频电缆组件有很大的影响。电气性能可能是首要和最主要的考虑因素，还有很多其他因素也是影响信号完整性的潜在因素，例如：内部和外部的电磁干扰（EMI）、电压驻波比（VSWR）和插损。如果没有其他环境因素影响的话，电气性能一般是非常可靠的； 但是在受机械性能、环境因素或者特定应用压力的影响下，维持可靠的电气性能则具有很大的挑战性。

　　对电缆施加的不同动作均会产生机械应力。弯曲能使电缆里面产生动能，如果没有妥善处理，会导致严重损坏。当电缆属于人工操作设备的一部分时，最容易对电缆造成机械应力。操作人员踩住或翻转电缆时均有可能扭折、压折或压坏电缆。因此，电缆的抗挤压和抗拉伸强度对于克服机械应力至关重要。同时，便携设备的电缆跟锋利的表面接触时会被割伤或磨损。受重力和振动等复杂因素的影响，机械应力对装备的稳定性存在极大的危害并造成电缆过早损坏。

　　环境压力来自电缆的物理使用环境。极端的温度和压力对电缆的材料会产生一定影响。低温会让电缆变硬，而高温则使电缆变得非常软。真空环境使电缆产生溢油和添加剂的泄漏会对无尘生产工艺造成污染，同时液体静压力会导致气体或液体渗透电缆护套。不同等级和形式的辐射也会对绝缘和护套材料造成不同程度的损害。电缆移动所产生的摩擦力会破坏电缆护套。而泥土等污垢、化学物品或金属碎片则会对金属护套造成损害， 环境压力对绝缘和护套材料存在严重危害，因此在设计这些电缆组件时，首先应对这些因素进行充分的考虑。

　　特定应用的压力来自电缆应用的特殊环境所受到的限制。在航空航天应用中，为了减轻起飞时承载的重量，对电缆的要求是尽可能的小而轻。如果电缆由技术人员和其他人员操作使用，就需要对易燃性、电压和卤素使用等安全因素多加考虑。

　　造成电缆组件设计比较复杂的原因之一是电气性能、机械性能和环境性能等因素相互交织在一起。每个因素都会直接影响其他因素；因此必须在特定应用的环境下对组件设计方面进行全面测试。
III. 选择正确的材料

　　如要确保高质量的稳定信号，须对电缆的绝缘和护套材料特性进行评估，因为这些属性对于电缆能否适应严格要求起着决定性的作用。信号电缆所采用的电介质材料不但影响到信号的完整性，而且也影响到电缆的耐用性。外护套所采用的材料影响到电缆的耐压性和耐磨性。护套材料应能抵抗所有外在的影响因素（比如：温度、摩擦、液体和气体），才能保护电缆里面的导体。有很多材料都可用于制作电缆的绝缘体和护套，其中很多材料均有各自的特定用途。因为每种材料有着各自的属性，其中有些材料更适用于设计微波电缆，以满足特定环境要求。

　　A. 硅胶

　　硅胶（表I）主要用于电缆护套，在低温环境下仍能保持高柔韧性。但是，它易断，而且其粘性表面会产生比较高的摩擦力，所以不适合洁净室环境。硅胶的抗拉伸强度和抗撕裂强度比较低，因此使用此种材料制作的护套比其他材质更厚。可以通过某些表面处理的方法降低摩擦系数，但是随着时间的推移，这些处理会被渐渐磨损掉。硅胶具有极好的耐辐射性，但是可用于制作电缆护套的硅胶等级已众所周知，因为在真空应用中，比如热真空舱的应用中，会产生硅油泄漏。如果还需要考虑重量因素，那么硅胶就不是最佳选择。如果重点在于其柔韧性而不在于重量，则硅胶是一个理想选择。但是，处理硅胶电缆内的导体需要更多人工，从而导致更高的终端接头装配成本。

　　B. 聚氨酯

聚氨酯（表II）是一种很好的护套材料，但是由于耐电压性能比其他材料低，而不用作绝缘。有无卤素等级可供选择。机械性上，聚氨酯柔性好，它非常抗击穿、抗磨损。对阻燃性的处理不会降低它的柔性，但是，柔性更好的等级往往有粘性或发粘，从而导致更高的摩擦系数。环境方面，聚氨酯抗溶剂、紫外线、辐射和霉菌。聚氨酯的温度范围不宽，在-40℃左右变得易碎，其温度