绝缘体

射频同轴信号传输的常见损耗

发布时间:2023/6/19 19:25:36   
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从同轴线缆的结构图我们就能得知,作为一种非对称传输线缆,同轴电流的去向和回向导体是相互重合的。当信号通过线缆时,会对信号不断地损耗,从而造成信号到达终点后幅度减小,有时可能达不到正常工作要求。本文将围绕同轴线缆的3种常见损耗进行解析。

一、电阻损耗

电阻损耗是线缆所具有的直流电阻和导体高频感应所产生的涡流对信号能量的消耗。电阻值的大小与电缆使用的材料和生产工艺有关。同时它会随传输频率的改变而改变,原因是导体在传输交流信号中,具有趋肤效应。随着频率的增加,有效电阻会不断加大。

我们再深度解析一下趋肤现象。当交流电流通过导体时,会在导体周围产生交变磁场。该磁场又会使导体内部生成新的感应电流(涡流)它与导体中心的信号电流方向相反。与导体表面的信号电流方向相同。这样,导体内部的信号电流被反向涡流抵消,电流减小;导体表面的信号电流与同向涡流相同,电流增大。这就是交流通过导体的趋肤现象。

注意:随着信号频率的增高,感应电流增大,这种现象就越加明显。它使电流只集中在表面很小的截面流动,造成导体的有效电阻明显增加。信号的趋肤深度与频率和材料有关,频率越低,趋肤深度越深;频率越高,趋肤深度越浅。铁比铜的趋肤深度小许多。

二、介质损耗

介质损耗是同轴线缆中心导体与外导体间的电介质(绝缘体)对信号的损耗。度量电介质的一个重要参数是介电常数。它是指在同一电容器中用某一物质作为电介质时的电容与其中为真空时电容的比值称为该物质的“介电常数”。介电常数通常随温度和介质中传播的电磁波的频率而变化。

同轴线缆的内外导体相当于电容的两极。由于实用中的线缆电介质有电阻存在,介电常数通常大于1。

注意:介电常数的大小与材料和加工工艺(如发泡)有关。介电常数越大,对信号的损耗也越大。温度越高,频率越高,介电损耗越大。

三、失配损耗

失配损耗主要与同轴线缆的物理结构密切相关。如果同轴线缆在设计和生产中造成电缆脱离标称阻抗或者电缆阻抗不均匀,均会造成信号的失配损耗。

注意:在施工中造成电缆的过度弯曲、变形、损伤和接头进水,也会造成失配损耗。

四、泄露损耗

泄漏损耗是信号通过线缆屏蔽的编织间隙辐射出去的信号。它同样造成信号在传输过程中的能量损失。这是高频传输中不可忽略的问题。

注意:线缆的编织覆盖率不能过低。

总的来说,同轴线缆对信号的传输损耗具有多种因素。它的最终损耗是上述各种损耗的总和,这种综合损耗可用网络分析仪测试。

线缆的直流电阻只有在低频时才对信号衰减起主要作用;在高频时,信号的衰减主要由趋肤效应和介质损耗决定。同轴线缆随着传输信号频率的增加,信号衰减成倍增长。



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