同轴电缆的结构和材料分析

选择某一用途的同轴电缆的主要技术依据是其电气性能、机械性能和环境特性等。在有些环境下，防火性能也很重要。所有这些性能都与电缆结构和所用材料有关。

电缆最重要的电气性能是衰减低、阻抗均匀、回波损耗高，对于漏泄电缆还有很关键的一点是其最佳的耦合损耗。最重要的机械性能是弯曲性能（尤其是低温下）、抗拉强度、抗压强度和耐磨性能，电缆还应能承受运输、储存、安装和使用中的环境应力。这些力可能是气候引起的，也可能是化学或生态反应的结果。若电缆安装在防火安全要求高的场所，其防火性能也很重要，其中三个最重要的因素是：延燃性、烟密度和卤素气体释放量。

电缆的主要作用是传输信号，因此，应使电缆结构和材料保证在电缆整个使用期限内都有很好的传输特性，这一点非常重要，下面将详细讨论。

1、内导体

铜是内导体的主要材料，可以是以下形式：退火铜线、退火铜管、铜包铝线。通常，小电缆内导体是铜线或铜包铝线，而大电缆用铜管，以减少电缆重量和成本。对大电缆外导体进行轧纹，这样可获得足够好的弯曲性能。

内导体对信号传输影响很大，因为衰减主要是内导体电阻损耗引起的。其电导率，尤其是表面电导率，应尽可能高，一般要求是58MS/m（+20℃），因为在高频下，电流仅在导体表面的一个薄层内传输，这种现象称为趋肤效应，电流层的有效厚度称为趋肤深度。表1表示铜管和铜包铝线作为内导体时在特定频率下的趋肤深度值。

内导体用的铜材质量要求很高，要求铜材应无杂质，表面干净、平整、光滑。内导体直径应稳定且公差很小。直径的任一变化都会降低阻抗均匀性和回波损耗，因此应精确控制制造工艺。

2、外导体

外导体有两个基本的作用：第一是回路导体的作用，第二起屏蔽作用。漏泄电缆的外导体还决定了其漏泄性能。同轴馈线电缆和超柔电缆的外导体是由轧纹铜管焊接而成的，这些电缆的外导体完全封闭，不允许电缆有任何辐射。

外导体通常由铜带纵向包覆而成。在外导体层上，开有纵向或横向的槽口或小孔。

外导体开槽在轧纹型电缆中比较常见。通过沿轴向方向对轧纹波峰进行等距离切削开槽形成。削去的部分所占比例很小，且槽孔间距远远小于传输的电磁波长。

显然，将非漏泄型电缆按以下方法加工可制成漏泄电缆：以120度夹角对非漏泄型电缆中常见的普通皱纹型电缆的外导体波峰进行切削，获得一组合适的槽孔结构。

漏泄电缆的外形、宽度及槽孔结构决定了其性能指标。

外导体用的铜材也应质量很好，导电率高，无杂质。外导体尺寸应严格控制在公差范围内，以保证均匀的特征阻抗和高的回波损耗。

焊接轧纹铜管外导体有以下优点：
• 完全封闭对外界完全屏蔽的外导体，无辐射且能防止潮气入侵
• 因环状轧纹而能纵向防水
• 机械性能非常稳定
• 机械强度高
• 极好的弯曲性能
• 连接容易、可靠
• 超柔电缆因螺旋状轧纹深而具有很小的弯曲半径

3、绝缘介质

射频同轴电缆介质远不只是起绝缘作用，最终的传输性能主要是在绝缘之后才确定的，因此介质材料的选择和其结构非常重要。所有重要的性能，如衰减、阻抗和回波损耗，都与绝缘关系很大。对绝缘最重要的要求有：

• 相对介电常数低，介质损耗角因子小，以保证衰减小
• 结构一致，以保证阻抗均匀，回波损耗大
• 机械性能稳定以保证寿命长
• 防水防潮

物理高发泡绝缘可以达到以上所有要求。用先进的挤塑和注气工艺及特殊的材料，发泡度可以达到80％以上，这样的电气性能与空气绝缘电缆比较接近。注气方法中，氮气直接注入挤塑机内的介质材料中，该工艺也称为物理发泡方法。与此相对的化学发泡方法，其发泡度只能达到50％左右，介质损耗较大。注气法得到的发泡结构一致，意味着其阻抗均匀，回波损耗大。

我们的RF电缆因绝缘材料的介质损耗角小、发泡度大而具有非常好的电气性能。发泡介质特性在高频下更加重要，正是这种特殊的发泡结构决定了电缆高频下非常低的衰减性能。

独特的多层绝缘（内薄层－发泡层－外薄层）共挤工艺可以得到均匀、密闭的发泡结构，具有机械性能稳定、强度高以及很好的防潮性能等特点。为使电缆在潮湿的环境中仍保持很好的电气性能，我们特意设计了一种电缆：在发泡绝缘层外表面加一层薄的实芯PE。这种外薄层可以有效防止潮气入侵，从一开始生产就保护电缆电气性能，这种设计对于外导体开孔的漏泄电缆尤其重要。另外，绝缘层通过内薄层紧紧地包在内导体上，进一步提高了电缆的机械稳定性。而且，薄层中含有特殊的稳定剂，即能保证和铜