同轴电缆特性和选型
01 介绍
同轴电缆的功能是通过各种连接器接口将射频信号从 A 点传送到 B 点。 伍尔特电子提供品类广泛的优质同轴电缆组件。 该应用文档基于 伍尔特电子 标准同轴电缆，帮助我们了解选择和裁切同轴电缆时应考虑哪些要点。
02 同轴电缆的定义
同轴电缆是一种用于低损耗传输高频信号的传输线。 不同于电线和其他屏蔽电缆，同轴电缆需要控制其电缆和连接器的尺寸以提供精确、恒定的导体间距，这是它作为传输线可以有效运行所必需的。
图1: 同轴电缆
图 2: 电缆
同轴电缆通过中心导体 [1] 传导电信号，中心导体 [1] 被介质层 [2] 包围并由屏蔽层 [3] （通常是一到四层金属编织物或胶带）包裹。 大多数同轴电缆由外部绝缘护套[4]保护。
图 3: 同轴电缆结构图
各个组件使用的标准材料：
03 同轴电缆类型概述和选型要点
本节的目的是帮助用户根据每条电缆的特性确定适合的同轴电缆类型。 为实现这一目标，表1概述了常见电缆及其特性。我们使用该表可以逐步完成同轴电缆的选型。
伍尔特电子 的同轴电缆产品系列包括两种主要类型：
1. 50 Ω 柔性同轴电缆
2. 50 Ω 半柔性同轴电缆
表1: 伍尔特电子标准同轴电缆类型概览
大多数同轴电缆由军标设定的RG（Radio Guide，射频指南）编号标识。 电缆因尺寸、导体、电介质、屏蔽和护套材料而异。 尽管编号本身没有任何特定含义，但每种同轴电缆的不同 RG 编号有助于区分其特性和规格。
美国UL 为每种经批准的电子电路设备配线材料 (AWM) 及结构分配了不同的“样式”编号，并列出了一些规格，例如规格尺寸范围、绝缘材料、额定温度和额定电压。 用户可以在 UL 网站上查询有关 AWM 电线的信息。 以下是六项主要选择原则，可帮助您为给定的应用选择合适的同轴电缆。
图4: 选择同轴电缆的6个原则
3.1 核对阻抗参数
市场上的两种主要的同轴电缆阻抗为 50 Ω 和 75 Ω，WE的电缆组件产品均为 50 Ω。
具体应用和设备决定了所需要同轴电缆的阻抗。
3.2 工作频率
每条同轴电缆都有不同的性能参数，因此考虑信号频率尤为重要。 由于集肤效应，高频信号会遭受更大的电阻损耗，从而导致更大的衰减。由于其物理尺寸与信号波长的关系，电缆也受限于截止频率。
表2: 各同轴电缆适用的频率范围
示例:：
以 Wi-Fi 应用为例，如果系统只需要 2.4 GHz 信号通道，RG178 电缆即可满足需求。
如果系统同时运行 2.4 GHz 和 5.8 GHz 频段，则必须使用更高规格的电缆，可从DC~6 GHz 类别中选取。
3.3电缆损耗
同轴电缆的损耗表示特定距离内信号损失量，以 dB/m 为单位。 损耗较大的同轴电缆需要使用额外的信号放大器。与之相比，使用价格较高的低损耗同轴电缆则不需要，是一种更加经济的解决方案。
示例：
如果要使用 108 MHz 的 FM 频率，此时有 RG58 和 RG174 可供选择。 我们比较信号频率 1 GHz 时的衰减，RG58 为 0.56 dB/m，RG174 为 1.09 dB/m。 理想情况下，如果只考虑损耗，RG58 将是一个不错的选择。 但是我们还需要考虑其他特性，例如：电缆弯曲半径、电缆厚度等。
3.4 温度范围 & 环境
电缆使用的材料不同，可用于不同的环境。 大多数带有 PE 或 PVC 护套的电缆可在高达 80°C 的温度下使用，而带有 FEP 护套的电缆则可在高达 200°C 的温度范围内使用。
护套还提供环境保护。
PVC 是一种结实耐用的材料，广泛用于经济型电缆。
PE有利于防潮、防风雨和防紫外线。 它非常适合应用于户外。
FEP 具有额外的防油和防化学品性能。
表 3: 电缆适用温度范围
示例:
如果电信系统需要重量轻并且需要在更高频率点运行，.085”、.047” 和.141” 电缆将会是不错的选择。 如果要求安装便利，具有镀锡编织外导体的半柔性电缆通常是首选，它在设备内部也可以得到保护。柔性电缆.047” 和.085” 配备 FEP 电缆护套，可提供先进的防油和防化学品保护。 规范定义这些电缆适用温度可以达到 +200°C。 从产品组装的角度来看，+165°C 更适合焊接工艺。
3.5 折弯半径 (柔性)
弯曲半径代表在不造成潜在损坏和性能下降的前提下，电缆可以承受的最大弯曲。 过度弯曲电缆，将会损坏其内部结构，并会直接导致组件的电气性能变差。
电缆弯曲半径与电缆厚度没有直接关系，根据电缆结构，影响因素如下：
中心导体结构（实心/绞合）
屏蔽层/编织层
电缆护套材料
图5: 电缆弯曲半径
3.6 厚度
了解电缆的外径通常有助于电缆安装。
图 6: 电缆外径
电缆公称外径:
表4: 电缆外径
04 管理电缆组件定制
伍尔特电子提供电缆组装“定制”服务，可减少用户的组装工作量，更好的满足信号传输的可靠性。 以下是定制电缆组件所需的信息:
4.1 完整电缆组件所需的核对信息
图7: 标准电缆组件
● 连接器1和连接器2:
核对接口方向或IP防护等级。
● 热缩套管:
核对长度,颜色或定制的字符 。
● 标签
使用标准 WE 料号 或自定义内容或特殊标签。
● 长度
检查长度的定义。
长度公差:
表5: 长度公差
4.2 剥线电缆组件的核对点
Figure 8: 剥线电缆和直切电缆
剥线电缆可以根据需要使用户组装更便利:
● 剥线长度 A, B, C
通常公差是指定的.
● 直切
用户完成剥线或以其他方法进行组装。
● 镀锡编织带外导体或猪尾式
这种组件允许用户在没有连接器或适当屏蔽的情况下，快速使电缆工作。镀锡编织外导体避免了电缆在运输过程中散开或损坏，并且更易于组装。
● 镀锡中心导体
镀锡绞合中心导体有助于防止运输过程中的损坏并使其更易于组装。 组件的裸露端应注意压接或振动应用中的风险。
05 确定电缆衰减和特性
5.1 了解特征并选型
快速选择电缆类型的方法是通过其标称工作频率范围。 在伍尔特电子的产品中，标准同轴电缆类型有四个频率范围：DC 到 1 GHz、3 GHz、6 GHz 和 18 GHz，如表 2 中所述。
示例：在选择调频收音机的电缆组件时，工作频率主要在 800~900 MHz 左右，可以选择：RG58、RG174 或 RG178。
图9: 电缆衰减概览
如果用户只根据衰减特性选择同轴电缆，理想的选择是RG58，它的衰减效果最好。
但是，在选择时还需要考虑其它特征:
● 电缆厚度:
RG58 (4.95mm) > RG174 (2.7mm) > RG178 (1.8mm)
● 电缆折弯半径 (柔性):
RG58 > RG 174 > RG178
● 电缆重量:
RG58 > RG 174 > RG178
基于它覆盖的频率范围（高达 3 GHz），RG178 将是理想的选择。 其较高的损耗与其厚度有关。 它的优点是重量和 FEP 电缆护套。
5.2 电缆衰减和电缆长度
在 伍尔特电子的产品规格书 中，我们提供了其典型衰减曲线图，让用户可以轻松计算不同电缆长度下的衰减。 这有助于用户快速确定在电缆长度变化时，其在特定频率点的性能表现，并且可以将电缆布线需求与其他因素相匹配。
示例:
在 RG316 双编织同轴电缆的两端都使用 SMA 直插头，组合成同轴电缆组件，如果想知道在 3 英尺和 5 英尺长度之间，5.8 GHz 的信号衰减如何变化，可参见以下衰减曲线和相应计算公式:
图10: 两端为 SMA Plug 的RG316DB 衰减曲线
衰减计算公式:
alx: 所需电缆长度上的衰减
a100ft: 每100英尺长度的衰减, （图表中的值)
100: 以英尺为单位的因子，归一化为 1英尺
lx: 所需电缆长度
ft: feet（英尺） , 1 ft = 0,3048 m
信号频率 5.8 GHz，3英尺长同轴电缆的衰减计算:
信号频率 5.8 GHz，5英尺长同轴电缆的衰减计算:
在本例中，额外两英尺线缆长度使 5.8 GHz的信号衰减变化为 1.64 dB。 衰减变大与如下因素有关:
1. 更高的工作频点
2. 线缆长度
06. 总结
同轴电缆被广泛用作传输射频信号的传输线。 同轴电缆组件的品质与该产品的许多生产及组装细节有关。 但是各类型同轴电缆的工艺、技术细节是非常复杂的。此文档可以帮助您明确同轴电缆选型时需要确认的关键信息。
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