关于射频电缆的选择

 射频电缆组件的正确选择除了频率范围，驻波比、插入损耗等因素外，还应考虑电缆的机械特性、使用环境和应用要求，另外，成本也是一个永远不变的因素。这里讨论一下射频电缆的各种指标和性能，了解电缆的性能对于选择一条最佳的射频电缆组件是十分有益的。

特性阻抗

"特性阻抗"是射频电缆、接头和射频电缆组件中最常提到的指标。最大功率传输、最小信号反射都取决于电缆的特性阻抗和系统中其它部件的匹配。如果阻抗完全匹配，则电缆的损耗只有传输线的衰减，而不存在反射损耗。电缆的特性阻抗（Z0）与其内外导体的尺寸之比有关，同时也和填充介质的介电常数有关。由于射频能量传输的"趋肤效应"，与阻抗相关的重要尺寸是电缆内导体的外径（d）和外导体的内径（D）：
Z0(Ω) = (138 /√ε) ×(log D/d)

绝大部分应用于通信领域的射频电缆的特性阻抗是50Ω；在广播电视中则会用到75Ω的电缆。

驻波比（VSWR）/回波损耗

电缆组件中的阻抗变化将会引起信号的反射，这种反射会导致入射波能量的损失。测试电缆组件之间的连接和电缆/接头之间的连接是产生反射损耗的主要原因。由于制造的原因，电缆在某些特定的频点上也会产生一些VSWR突变。见图1

图1 VSWR和频率的关系

反射的大小可以用电压驻波比（VSWR）来表达，其定义是入射和反射电压之比。VSWR越小，说明电缆生产的一致性越好。VSWR的等效参数是反射系数或回波损耗。 其换算关系见表1。

典型的微波电缆组件的VSWR在1.1到1.5之间，换算成回波损耗为26.4至14dB，即入射功率的传输效率为99.8%至96%。

匹配效率的含义是，如果输入功率为100W，在VSWR为1.33时，输出功率为98W，即2W被反射回来。

衰减（插入损耗）

电缆的衰减是表示电缆有效的传送射频信号的能力，它由介质损耗、导体（铜）损耗和辐射损耗三部分组成。大部分的损耗转换为热能。导体的尺寸越大，损耗越小；而频率越高，则介质损耗越大。因为导体损耗随频率的增加呈平方根的关系，而介质损耗随频率的增加呈线性关系，所以在总损耗中，介质损耗的比例更大。另外，温度的增加会使导体电阻和介质功率因素的增加，因此也会导致损耗的增加。对于测试电缆组件，其总的插入损耗是接头损耗、电缆损耗和失配损耗的总和。

图2表示了一条典型的测试电缆组件的插入损耗与频率的关系

图2插入损耗与频率的关系

在测试电缆组件的使用中，不正确的操作也会产生额外的损耗。例如，对于编织电缆，弯曲也会增加其损耗。见图3.每种电缆都有最小弯曲半径的要求。

图3 由于弯曲而产生的电缆损耗

在选择电缆组件时，应先确定系统最高频率时可接受的损耗值，然后再根据这个损耗值来选择尺寸最小的电缆。

平均功率容量

功率容量是指电缆消耗由电阻和介质损耗所产生的热能的能力。
在实际使用中，电缆的有效功率与VSWR、温度和高度有关：
有效功率= 平均功率×驻波系数×温度系数×高度系数

在选择电缆时，应同时考虑以上因素。

射频功率经常用dBm来表示，其好处是给计算带来的很大的方便。 表2表示了dBm和功率单位之间的呼唤关系。

传播速度

电缆的传播速度是指信号在电缆中传输的速度和光速的比值，和介质的介电常数的根号呈反比关系：
Vp = (1/√ε)×100

由上式可见介电常数（ε）越小，则传播速度越接近光速，所以低密度介质的电缆其插入损耗更低。

弯曲时的相位稳定性

弯曲-相位稳定性是衡量电缆在弯曲时的相位变化。在使用过程中的弯曲将会影响到插入相位。减少弯曲半径或增加弯曲角度都会增加相位的变化。同样，弯曲次数的增加也会导致相位变化的增加。而增加电缆直径/弯曲直径之比则会减少相位的变化。相位变化和频率基本上呈线性关系。微孔介质电缆的相位稳定性会明显优于实心介质电缆。

在用矢量网络分析仪测量时，可以采用BXT提供的RTK161电缆，这种电缆的相位变化仅为3º（10GHz，弯曲直径50mm）；如果需要更精密的测量，可以外加护套，但是成本较高。在一般的通信频段（3GHz以下）测量中，可以采用成本很低的RG214HF电缆，这种电缆比常用的RG214/U有着更好的相位稳定性。

电缆的无源互调失真

电缆的无源互调失真是由其内部的非线性因素引起的。在一个理想的线性系统中，输出信号的特性与输入信号是完全一致的；而在非线性系统中，输出信号和输入信号相比产生了幅度失真。

如果有二个或更多的信号同时输入一个非线性系统，由于互调失真的存在，将会在其输出端产生新的频率分量。在现代通信系统中，工程师们最关心