試析射頻同軸電纜衰減的影響因素

時圣浩 趙彬 胡康

摘要：隨著經濟社會的快速發展，移動通信技術越來越被廣泛應用，這也促進了射頻同軸電纜的市場需求和應用逐步提升。而射頻同軸電纜的衰減是影響通信信號傳輸的關鍵要素，因此研究和分析射頻同軸電纜衰減的影響因素，對移動通信技術的發展和運用都有著至關重要的作用。射頻同軸電纜衰減表示的含義是電纜在行波工作狀態下傳輸功率損耗或者電壓發生損耗和減少。本文介紹了射頻同軸電纜的特性和應用現狀，并深入分析了射頻同軸電纜衰減的影響因素，主要包括原材料，駐波比和外導體等方面的影響因素，希望對移動通信行業的從業者在選擇射頻同軸電纜時提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞：射頻同軸電纜;衰減;影響因素

雷達、通信設備常用的通信傳輸元器件即為射頻同軸電纜，其主要結構是內導體、絕緣、外導體和護套。衰減是射頻同軸電纜的傳輸信號有效性的重要參考依據，它表明了電磁能量通過電纜介質傳輸時的損耗程度，所以電纜的衰減是衡量電纜傳輸性能的關鍵指標。尤其是長遠距離傳輸時更是如此，如果為了減少電纜信號的衰減而選擇材質優良的傳輸電纜，要投入相當高的電纜成本。

一、射頻同軸電纜概述

（一）射頻同軸電纜簡介

射頻同軸電纜的結構由內導體、外導體和內外導體之間的介質構成，如圖1所示。射頻電纜被廣泛應用于無線通信行業、廣播電視行業等領域的信息傳輸中。射頻電纜的結構是復雜多樣的，射頻同軸電纜是射頻電纜中最常用的結構形式，同時，使用率較高的射頻同軸電纜是50歐姆和70歐姆的射頻同軸電纜。

（二）射頻同軸電纜特性

在理想狀態下，射頻同軸電纜的回路和電磁場均處于封閉狀態，外部電磁場為零，因而使射頻同軸電纜擁有下述一些特性。

（1）傳輸狀態下性能穩定，對外界的屏蔽性較高，受外界電磁波的干擾小。

（2）可以傳輸較寬的頻帶，傳輸損耗小。

（3）天線效應小，輻射損耗小。

（4）電纜的結構簡單，易于安裝和使用，成本經濟實惠。

（5）可滿足一些特殊的應用場景的需求，例如大功率狀態、穩相狀態、低衰減狀態、高屏蔽狀態、耐高溫狀態、耐輻射狀態、耐高壓狀態、低噪音狀態等應用場景下。

二、射頻同軸電纜的應用現狀

（一）市場需求方面

在市場需求方面，射頻同軸電纜廣泛應用于電子設備、移動通信、廣播電視、航空航天等領域。從通信設備看，隨著各國網絡的提速，手機用戶數大幅增長、手機增值業務不斷延伸，刺激了通信運營商不斷加大對通信基礎設備的投資，尤其是在5G時代來臨的形勢下，研究顯示，到2030年，支持5G的行業有可能成為全球經濟創造8萬億美元的價值。通信基礎設備的建設投資將新來新的高潮，受益于通信基礎設施的建設，應用于通信設備的射頻同軸電纜市場規模將保持增長快速增長態勢。從航天航空以及軍工領域發展來看，這些行業是國家政策傾斜較多的行業，未來發展將會比較平穩，對射頻同軸線纜的需求就有長期性和穩定性。

（二）產品細分領域方面

在產品投資領域方面，由于中國射頻同軸電纜行業起步較晚，行業整體技術水平較低，中國在極細射頻同軸電纜及穩相微波射頻同軸電纜領域的競爭力較弱，國內生產這種高端射頻同軸線纜的企業較少，大部分的產品仍然依靠進口。這意味著進行極細射頻同軸電纜及穩相微波射頻同軸電纜的投資不僅競爭壓力小，而且盈利空間大，投資機會較多。

三、射頻同軸電纜衰減的影響因素

（一）原材料

射頻同軸電纜的衰減主要是由導體衰減、介質衰減、輻射衰減三部分組成的，除了泄漏電纜外，輻射衰減非常小。射頻同軸電纜在生產制造過程中結構的不均勻，或者在傳輸信號過程中電纜承受外部壓力、發生形狀彎曲或溫度變化的情況下，均會發生較大程度地衰減，并且大部分損耗的能量會轉變成熱能，而熱能又使電纜的溫度上升，從而導致電阻和介質衰減又會繼續增加。射頻同軸電纜中影響衰減的原材料包括內導體材料、絕緣材料、外導體材料。其中，內導體材料對衰減的影響表現為趨膚效應使導體有效電阻增加，從而使導體傳輸的信號衰減。另一方面，介質材料對衰減的影響表現為相關材料對外界電磁波干擾隔絕性能較好，同時阻斷外界溫度傳遞到射頻同軸電纜，降低外界造成的射頻同軸電纜衰減。

（二）駐波比

由于電纜本身的結構及生產過程中的不均勻，電壓駐波比必然存在，部分能量通過多次傳輸一一反射，最終又返回到發射端。這種能量的損失，也是影響電纜衰減的因素。因此，通過降低電壓駐波比，可以有效減少射頻同軸電纜的衰減，通常，降低電壓駐波比的途徑有：選用一致性好、高品質的內外導體材料;在擠絕緣的過程中，嚴格控制發泡的均勻性，提高發泡絕緣線芯直徑的均勻性、電容的穩定性;選用機械加工精度及電氣控制精度合適的生產設備及控制軟件，并對其進行定期維修及優化，及時發現和消除設備故障;在氬弧焊工序上，配置高度在線幾何圖像儀，實時監測外導體的節距、波峰、波谷尺寸，確保電壓駐波比性能優良;提高內外導體的同心度，即控制電纜絕緣不發生偏心。

（三）外導體

外導體在射頻同軸電纜中的作用和功能與內導體一樣，均為發揮導電作用的電纜結構元件。然而外導體的所占尺寸與內導體比起來要大很多，因此在外導體材料的導電性能要求方面可適當減低要求，例如可使用鋁材料來代替銅作為外導體材料，而對于電纜傳輸時的總衰減程度影響較小。射頻同軸電纜的外導體在信號傳輸中發揮著導體和屏蔽的雙重作用，其機械性能、物理性能以及密封性能對于電纜成品的質量起著重大的影響作用，因此射頻同軸電纜對外導體的結構形式設計和生產制造工藝的控制都有著較高的要求。

四、結論

在實際工程運用中，要結合使用場景和需求選用適宜的射頻同軸電纜，同時應考慮到電纜的特性阻抗、衰減量、額定功率和工作電壓，其中衰減量尤其需要重點關注，因其制約著信號在電纜中傳輸效果。本文介紹了射頻同軸電纜的特性和應用現狀，并深入分析了射頻同軸電纜衰減的影響因素，主要包括原材料，駐波比和外導體等方面的影響因素，希望對相關行業的從業者在選擇射頻同軸電纜時提供一定的參考和借鑒價值。

參考文獻

[1]邵偲淳，蔡曉虎，鄭成軍，肖懷遠.編織工藝對射頻同軸電纜性能影響的探究[J].機電信息，2021（23）：40-43.

[2]張忠，張仁杰，單海龍，陳輝.低損耗射頻同軸電纜扭轉彎曲性能的試驗方法和影響因素分析[J].電線電纜，2020（06）：21-24.

[3]多卉卉，許剛.關于射頻同軸電纜組件的構成及裝配探討[J].電子測試，2020（18）：102-103+97.