同轴电缆温度稳相材料研究新进展

C、TF4® 柔性电缆组件

正如TF4™介质可以直接替代PTFE介质的半钢电缆，对柔性电缆来说其介质也是可以直接被TF4™所替代的。

TF4™ 柔性电缆和PTFE介质的电缆在尺寸上很接近，另外他们的外观和使用起来的感觉也与PTFE介质的电缆几乎相同。

TF4™ 柔性电缆的优越性来自显著改进的相位，相位跟踪和重复性随温度变化的性能。

图12

五、稳相性能比较

A、相位变化与温度的关系

图12和图13比较了柔性PTFE电缆和TF4 ™电缆之间的温度相位特性。每种电缆包括了10根完全相位匹配的组件，既表现出了相位温度特性同时又表现出了跟踪特性。

这五种电缆技术在相位温度曲线中的表现是有很明显的差异的。

图13

固体PTFE介质的电缆在温度相位曲线图上明显表现出一条很陡的斜率曲线，尤其在室温区间内更为陡峭。在+15℃至+25℃的室温区间内其相位温度斜率大概是-130 PPM/deg C。这样的电长度变化率比低于+15℃时的变化率快了超过4倍。低于室温时的电长度温度系数是-30 PPM/deg C。

这种相位温度大斜率的变化会发生在所有以PTFE为介质的电缆中。斜率的大小可以通过降低介质的密度来得到改善，但是由于PTFE材料的性质，这种斜率突变是无法从根本上消除的。

图12显示了经过合理优化改进的"微孔"PTFE的斜率。介质的影响经过这样的改善平衡了金属涨缩的影响，在室温范围内其相位温度曲线会低于一般PTFE材料的曲线。其相位温度曲线斜率在室温范围外也会相对平坦。虽然有所减少，但是在+15℃to+25℃的范围内仍旧表现出一个非常明显的相位温度曲线斜率: 大约-85 PPM/deg C。

一些厂商已经可以提供"超"低密度的PTFE介质，其传播速率可以超过85%，这样就更进一步改进了室温时的相位温度变化。这些产品通过过渡补偿介质导体间的相位平衡使之形成稍许偏正向的相位温度斜率，斜率线会位于原PTFE"拐点"曲线的上方和下方，并进一步减少材料位于相变温度带时的电长度斜率。这些产品的特性并没有在本文中加以阐述，因为它们的绝缘介质已经变得很脆弱，在很多场合是不适用的，除非用在一些不需施加（或极小的）机械应力的应用中。由于介质只能提供如此微弱的机械支持，这些电缆往往表现出机械性能的退化和结构引起的回损及稳定性的问题。

用二氧化硅和TF4™做为电缆介质能解决这些问题且不用增加电缆尺寸或重量。

Phase Track®和二氧化硅电缆产品经过合理优化导体和介质之间的相位平衡使之在操作温度范围内消除了斜率的突变，并且在机械强度和可操作性上达到或优于低密度微孔PTFE产品。

B、相位追踪和温度的关系

另一个同轴互联产品所需具备的重要特性是在整个系统操作温度范围内多组信号通路间保持相对电长度的稳定，这个多组电缆组件间相位保持"跟踪"的特性在一些不能够进行校验的硬件体系结构应用中尤为关键。

总的来说，同轴电缆组件关系到相位跟踪这一关键特性是由电缆单位长度上的一致性来决定的，这个一致性是指电缆单位长度上的介质密度，导体单位长度，材料特性，导体几何尺寸和加工工艺条件这些因素上都要做到一致性。

再回到图7，便可以得到一些合理且清晰的经验推论。这五种介质的样品，每一种都是10根完全一致的电缆组件，并在室温环境下进行相位匹配。可以看出，固体介质的跟踪性能要优于密度较低的介质，半钢电缆的跟踪性能要优于柔性结构的电缆（又一个证明超低密度PTFE技术的不切实际的例子）。

比较图12和图13可以看出改进跟踪性能的TF4™材料和微孔PTFE材料之间的差异。两幅图形所展示的数据都是由结构完全相同的电缆得出，唯一区别就是介质的不同。且这两种电缆都是标准的柔性电缆设计。PTFE这一组电缆的跟踪性能是±200 PPM，而结构完全相同的TF4组电缆可以达到±100 PPM。

如果把外导体从柔性电缆常用的编织结构变成固体管结构，跟踪性能可以进一步达到±50 PPM。二氧化硅产品，由于其固体几何结构，无机介质材料和全焊接结构，所以可以提供极优异的跟踪性能，可以达到±25 PPM。

C、相位的重复性和温度的关系

另一个相似但略有不同的温度相位属性是相位的重复性。它用于表征电缆在多次往返经过一个给定的温度范围能恢复到给定电长度的特性。

该特性与相位跟踪密切相关。事实上，跟踪性能很好但重复性能却不好的情况是不太可能存在的。

图14比较了超低密度PTFE电缆和采用相同电缆结构但使用TF4™介质的