射频同轴电缆衰减的影响因素分析

摘 要：移动通信的高速发展使得射频同轴电缆的需求增加，因而分析同轴电缆的衰减因素对我们科学决策有着重要意义。电缆的衰减表示电缆在行波状态下工作时传输功率或电压损耗程度。本文着重分析影响射频同轴电缆衰减的因素，主要包括原材料，驻波电缆结构和温度等。

关键词：射频同轴电缆；衰减；影响因素

中图分类号：TM248 文献标识码：A

1 概述

衰减是射频电缆的最重要的参数之一，它反映了电磁能量沿电缆传输时的损耗大小。电缆的衰减表示电缆在行波状态下工作时传输功率或电压损耗程度。电缆的衰减越大，则表明信号的损耗越严重，电缆的传输效率也越差，如果电缆的总衰减等于3dB，则表明信号沿此电缆传输后电流或电压的幅度约下降30%，信号功率下降50%。因此电缆的衰减是十分重要的指标。特别是大长度传输时更是如此，为了降低电缆的衰减，要在经济上划出相当大的代价。在选用电缆时不能认为衰减越低越好，而是必须将这一指标和其它因素通盘考虑，才能选得经济适用的电缆。

2 影响射频同轴电缆衰减因素概述

射频电缆主要由导体、绝缘、护套以及铠装等部分组成，其中导体起着电信号的引导作用，绝缘是电信号赖以传输的媒介质，护套和铠装则对于导体和绝缘提供必要的保护，使电缆成品承受各种使用环境的作用。因此影响射频同轴电缆的主要因素就可以归纳为三类：原材料，电缆结构和温度。

2.1 原材料

2.1.1绝缘层

绝缘是射频信号传输的介质，要求其材料和结构选择能保证电缆尽可能低的损耗，而且还必须有足够的机械强度以保持内外导体处于同轴位置，射频电缆绝缘可分成实心、空气以及半空气绝缘。绝缘对衰减的影响小些，但随着频率的增加其影响不断地增大，到达2 GHz频段时，介质衰减是不容忽视的。由于绝缘层基本均采用发泡结构，从实际的情况来看，发泡度是影响电缆介质衰减、特性阻抗等参数的最主要因素。在50MHz以下衰减常数偏大或者超差，而高频有余量常常是铝塑复合带中的铝基太薄所致，在频率比较低的时候，铝基的厚度小于或者与该频率的透射深度相当，造成了αR过大。根据理论计算，F=50MHz铝层透射深度为12.2μm（当然如果考虑到屏蔽衰减的要求可以再适当加厚）。

2.1.2内导体

内导体是主要的导电元件，由于内导体位于导体内部，其尺寸要比外导体小的多，因此电缆的总损耗主要由内导体的电阻所引起。为了减少电缆的损耗，要求其内导体的电阻尽可能低些，通常都采用高导电率的金属来制造内导体，而为了提高电缆的耐高温能力以及机械强度，还采用各种镀层处理以及双金属材料组合结构。

2.1.3外导体

外导体和内导体一样，也是起导电作用的结构元件。但外导体尺寸要比内导体大得多，因此对于外导体材料的导电率要求不如内导体那么高，例如可采用铝来代替铜作外导体，而对于电缆的总衰减影响不大。同轴电缆的外导体同时起着道题和屏蔽的作用，其机械、物理性能以及密封性对于电缆成品的质量有很大影响，因此外导体的结构形式以及制造工艺的控制都十分重要。

2.2电缆结构

2.2.1尺寸公差引起的电性能变化

如果同轴电缆的内导体外径、外导体内径、介电常数、介质损耗角正切等与额定值相比出现偏差、、、，则相应的主要电气参数的变化为：

上述公式表明，当电缆有一定的偏心度时，其特性阻抗会下降，电容与衰减会增大。但偏心度E《10%，上述参数的变化是不显著的。

2.3 温度影响

上面讨论的衰减公式都是在常温下的公式，在大功率射频电缆中，内外导体的温度都会升高，环境温度也要变化，因此导体电阻会随之变化，从而使衰减随温度而变化。因此与干线通信电缆一样，要引入一个衰减温度系数，以反映电缆衰减随温度的变化情况。同时以上公式计算的衰减都是认为电缆本身都是均匀的，但电缆在实际的工作状态下，电缆本身不可能不均匀，负载也不可能不匹配，因而要存在驻波，它是使电缆线路的总衰减增大。

衰减常数与温度的关系可用衰减温度系数K来表征。衰减温度系数K等于在确定的温度及频率下，衰减常数随温度的变化率对某基准温度的衰减常数之比，用公式表示为：

衰减常数与电缆回路的一次传输参数：有效电阻R、电感L、电容C及绝缘电导G有关。当温度改变时，材料的特性参数（电阻率、介电常数等）及电缆的机械长度都要改变，因而引起一次传输参数（R、L、C、G）以及二次传输参数（、、）的改变。电缆回路一次传输参数随温度的改变用相应的有效电阻温度系数、电感温度系数、电容温度系数及绝缘电导温度系數来表示。

研究表明，电感温度系数和电容温度系数的数值比有效电阻温度系数小1到2个数量级。因而电感及电容随温度的变化对衰减常数的影响很小，可以忽略。绝缘电导温度系数与有效电阻温度系数有相同的数量级，但因干线同轴电缆所利用的频带内，介质损耗引起的衰减可以忽略，因而的影响就更可以忽略了。由此认为衰减温度系数K等于回路有效电阻的温度系数。即

结语

影响同轴电缆衰减的因素有很多，可以归结为三大类，一是原材料，主要包括内导体、绝缘和外导体等；二是温度，根据理论公式，温度会影响到驻波电压比；三是导体的结构，主要包括材质以及材质形状等。

参考文献

[1]王春江.《电线电缆手册》第一册[M].北京.机械工业出版社.

[2]王建华.新型的物理发泡同轴电缆的制造 [J].电线电缆，2000（4） .