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同轴电缆的结构及其工作原理

2022-08-16 18:45:36

众所周知,同轴电缆是一种宽带传输线路,具有低损耗、高隔离的特点。同轴电缆由两个用介电间隔隔开的同心圆柱形导体组成。沿同轴线分布的电容器和电感在整个结构中产生分布阻抗,称为特征阻抗。

同轴电缆的电阻损失分布使得同轴电缆的损耗和性能可以预测。由于这些因素,同轴电缆在传输电磁能量时产生的损耗和干扰比自由空间传播条件下的天线小得多。

(1)结构

同轴电缆产品具有外置导电屏蔽层,其他材料层可用于同轴电缆的外置,提高环保性能、EM屏蔽能力和柔韧性。同轴电缆可以由编织成股的导体制成,再加上巧妙的分层,使电缆具有高度的灵活性和可重构性,既轻便又耐用。同轴电缆的圆柱形导体只要保持同心,弯曲和偏转对电缆性能的影响很小。因此,同轴电缆通常采用螺旋型机构与同轴连接器连接。使用力矩扳手进行松紧控制。

(2)工作原理

同轴线具有一些重要的频率相关特性,这些特性决定了它们的应用潜力——集肤深度和截止频率。蒙皮深度描述了高频信号沿同轴线传播的情况。频率越高,电子越倾向于向同轴导线的导体表面移动。集肤效应导致衰减增加和介电加热,导致沿同轴线的电阻损失更大。为了减少集肤效应造成的损耗,可以采用直径较大的同轴电缆。

显然,提高同轴电缆的性能是一个更有吸引力的解决方案,但增加同轴电缆的尺寸会降低同轴电缆的大传输频率。当电磁能量的波长超过横向电磁(TEM)模式并开始沿同轴向横向电11模式(TE11)“反弹”时,就产生了同轴截止频率。这种新的频率模式带来了一些问题。由于新频率模式的传播速度与瞬变电磁模式不同,会对通过同轴电缆传输的瞬变电磁模式信号产生反射和干扰。

为解决这一问题,应减小同轴电缆的尺寸,提高截止频率。同轴电缆和同轴连接器可达毫米波频率- 1.85mm和1mm同轴连接器。需要注意的是,通过减小物理尺寸来适应更高的频率会导致同轴电缆损耗的增加和功率处理能力的降低。制造这些非常小的部件的另一个挑战是严格控制机械公差,以大限度地减少沿线的重大电气缺陷和阻抗变化。对于相对高灵敏度的电缆来说,这可能是昂贵的。


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