射 頻 同 軸 電 纜 主 要 應 用 于 電 子 通 信 設(shè) 備 、 無 線 電 通 信 系 統(tǒng) 的 射 頻 發(fā)射 單 元 、 樓 宇 布 線 及 CATV的 分 配 和 接 入 網(wǎng) ， 以 其 寬 頻 帶 、 高 速 率 的 多 媒 體 傳 輸性 能 而 廣 泛 使 用 。 作 者 長 期 從 事 于 射 頻 電 纜 的 研 究 和 開 發(fā) ， 并 有 機 會 與 同 行 ，以 及 網(wǎng) 絡(luò) 運 管 商 切 磋 交 流 ， 期 望 把 自 己 在 設(shè) 計 和 制 造 中 的 一 些 心 得 體 會 以 雜 談的 形 式 與 大 家 交 流 ， 并 望 得 到 大 家 的 指 教 ， 共 同 提 高 ， 共 同 進 步 。 本 文 主 要 論述 基 站 用 射 頻 同 軸 電 纜 設(shè) 計 和 制 造 的 若 干 問 題 的 分 析 ， 以 及 如 何 解 決 ， 供 有 關(guān)人 員 的 參 考 。 2 損 耗 和 駐 波 2． 1損 耗 和 駐 波 峰 值 的 計 算 射 頻 同 軸 電 纜 的 損 耗 和 駐 波 分 別 表 征 了 電 纜 傳 輸 效 率 及 其 均 勻 性 ， 是 * 重要 指 標 之 一 。 對 于 這 些 傳 輸 參 數(shù) 的 計 算 是 非 常 重 要 的 ， 它 可 以 分 析 電 纜 產(chǎn) 品 性能 并 反 饋 于 電 纜 的 設(shè) 計 或 修 改 設(shè) 計 方 案 是 必 不 可 少 的 。 其 計 算 公 式 如 下 a=aR＋ aG＋ △ a aR=2.61 fε (K1/d＋ K2/D)/lgD/d aG=91f ε tgδ △ a=10lg[(S＋ 1)2/4S] 式 中 ： α 為 電 纜 衰 減 （ dB／ 1000 m） ;α R為 導 體 衰減 （ dB／ 1000 m） ； α G為 介 質(zhì) 衰 減 （ dB／ 1000 m） ； △ a為 失 配 衰 減 （ dB／l000m） ； f為 工 作 頻 率 （ MHz） ； ε 為 相 對 介 電 常 數(shù) ； K1、 K2分 別 為 內(nèi) 、 外 導體 結(jié) 構(gòu) 材 料 系 數(shù) ； d、 D分 別 為 內(nèi) 、 外 導 體 的 等 效 直 徑 （ mm） ； tgδ 為 絕 緣 的 介質(zhì) 損 耗 角 正 切 ； S為 電 壓 駐 波 比 。 當 電 纜 中 出 現(xiàn) 2倍 波 長 的 不 均 勻 性 時 ， 就 會 出 現(xiàn) 駐 波 峰 值 ， 若 電 磁 波 波 速 為3× 108 m／ s， 則 f(/△ f)=150/(ε × h) (2) 式 中 ： f（ /△ f） 動 力 為 測 試 頻 率 或 頻 率 差 （ MHz） ； h為 阻 抗 不 均 勻 點 的 長度 （ m） 。 駐 波 峰 值 在 電 壓 駐 波 比 （ VSWR） 測 試 時 表 現(xiàn) 摘 要 ： 本 文 以 電 纜 制 造 企 業(yè)的 實 際 生 產(chǎn) 制 造 情 況 出 發(fā) ， 對 射 頻 同 軸 電 線 設(shè) 計 和 制 造 過 程 中 出 現(xiàn) 的 若 干 問 題， 給 以 分 析 并 提 出 解 決 的 方 法 ， 也 對 射 頻 同 軸 電 線 今 后 的 發(fā) 展 方 向 作 了 簡 要 探討 。 關(guān) 鍵 詞 ： 射 頻 同 軸 電 纜 ； 設(shè) 計 ； 創(chuàng) 造 ； 若 干 問 題 ； 分 析 和 解 決 ； 發(fā) 展 趨 勢兩 種 形 式 ： 一 種 是 在 某 頻 點 出 現(xiàn) ， 則 可 能 由 電 纜 中 相 應 長 度 的 周 期 性 不 均 勻 所引 起 的 ； 另 一 種 在 周 期 性 頻 率 點 上 出 現(xiàn) ， 其 頻 率 差 相 對 應 的 長 度 較 長 ， 則 通 常是 由 被 測 電 纜 的 某 一 點 損 傷 所 引 起 的 ， 或 因 整 根 樣 品 的 阻 抗 不 匹 配 導 致 的 。 2.2 實 例 分 析 我 國 西 部 地 區(qū) 地 廣 人 稀 ， 無 線 接 入 系 統(tǒng) 是 實 現(xiàn) 該 農(nóng) 村 地 區(qū) 通 信 的 一 種 主 要手 段 。 某 公 司 在 該 系 統(tǒng) 中 使 用 5D－ FB國 射 頻 同 軸 電 纜 作 為 饋 線 。 該 產(chǎn) 品 標 準 出自 于 日 本 關(guān) 西 電 纜 產(chǎn) 品 標 準 ， 其 導 線 的 直 徑 為 l.8 mm， 物 理 發(fā) 泡 配 乙 烯 絕 緣 外徑 為 5.0 mm． 經(jīng) 過 討 論 和 試 驗 ， 發(fā) 現(xiàn) 該 系 統(tǒng) 的 發(fā) 射 系 統(tǒng) 在 頻 率 為 247MHz,損 耗<13dB時 ， 即 可 滿 足 傳 播 的 覆 蓋 范 圍 為 15－ 50km的 要 求 。 由 此 ， 某 公 司 為 了節(jié) 約 電 約 尺 寸 減 小 為 ： 導 線 直 徑 1.4mm， 絕 緣 線 芯 外 徑 4.5mm,結(jié) 果 出 現(xiàn) 電 纜 性能 不 夠 穩(wěn) 定 ， 尋 求 作 者 幫 助 解 決 。 該 公 司 提 供 了 圖 1、 2所 示 的 改 型 后 的 產(chǎn) 品 實 測 數(shù) 據(jù) (試 樣 長 為 20.15m) 從 圖 1、 2可 知 ， 當 頻 率 300MHZ時 的 衰 減 為 11.76dB／ 100 m， 與 原 5D－ FB的指 標 相 接 近 ， 甚 好 ； 但 是 其 電 壓 駐 波 比 （ VSWR） 在 318MHz處 達 1.7349， 超 過 了原 技 術(shù) 指 標 。 本 人 認 為 這 主 要 是 由 于 電 纜 阻 抗 不 匹 配 所 引 起 的 ， 于 是 在 矢 量 網(wǎng)絡(luò) 分 析 儀 上 取 其 11個 峰 值 點 ， 將 前 后 頻 率 差 值 除 以 10， 得 到 頻 率 差 △f=6.2MHz， 按 式 （ 2） 計 算 可 得 ε =1.44， 再 由 式 （ 3） 和 式 （ 4） 求 得 電 纜 的 波阻 抗 及 Zc(Ω )工 作 電 容 C（ pF／ m） Zc=138lg(D/D)/ ε (3)
=138lg(4.5/1.4)/ 1.44
=58.3
C=24.13ε /lg(D/d) (4)
=24.13× 1.44/lg(4.5/1.4)
=68.5 由 式 （ 3） 可 知 ， Zc=58.3Ω 已 超 過 標 準 規(guī) 定 值 ， 這 是 造 成 駐 波 比 過 大 的 根本 原 因 ， 經(jīng) 計 算 設(shè) 計 ， 認 為 導 線 直 徑 仍 為 1． 4 mm， 但 絕 緣 外 徑 改 小 為 3． 9mm是 較 合 理 的 ， 在 線 測 試 電 容 為 82pF／ m。 經(jīng) 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 修 正 ， 后 投 入 試 生 產(chǎn) ，并 對 產(chǎn) 品 進 行 抽 樣 試 驗 。 試 驗 結(jié) 果 見 圖 3、 4， 試 樣 長 度 為 19． 5 m。 從 圖 3、 4可 知 ， △ f=6.2MHz， 相 應 波 阻 抗 ， Zc=49． 5Ω ， 在 147 MHz時 損 耗α =8． 78 dB／ 100 m， 265 MHz時 α =12． 11 dB／ 100 m、 460 MHz時 α =16.87dB/100 m， 而 其 駐 波 峰 值 在 462 MHz處 為 l． 33。 這 些 指 標 均 完 全 滿 足 使 用 的 要求 。 由 此 可 知 ， 當 產(chǎn) 品 結(jié) 構(gòu) 改 型 時 ， 要 首 先 進 行 設(shè) 計 計 算 ， 否 則 有 可 能 像 上 述公 司 那 樣 錯 誤 認 為 增 大 絕 緣 外 徑 ， 減 小 電 容 ， 就 可 獲 得 較 低 損 耗 ， 但 結(jié) 果 卻 適得 其 反 。 為 了 更 好 地 說 明 電 纜 衰 減 中 導 體 與 介 質(zhì) 之 間 所 占 比 例 ， 可 以 通 過 式 （ 1） ，以 及 上 述 已 知 測 試 值 （ 圖 3、 圖 4） 進 行 運 算 來 說 明 問 題 。 為 了 簡 略 起 見 ， 把 導體 常 數(shù) K1、 K2以 1代 入 （ 圓 銅 線 為 1） ， 此 時 導 體 衰 減 分 量 可 能 偏 小 ， 而 計 算 出介 質(zhì) 損 耗 為 * 大 值 ， 但 不 影 響 分 析 。 將 上 述 147MHz（ S=1． 1） 和460MHz(S=1.2)的 衰 減 值 代 人 式 （ l） 可 得 以 下 聯(lián) 列 方 程 69 ε ＋ 13377 ε tgδ ＋ 0． 5=87.8 （ 5）
122 ε 十 41860 ε tgδ ＋ 1． 8=168.7 （ 6） 解 之 可 得 ： ε =1.132;tgδ =6.1× 10－ 4。 并 將 它 們 代 人 460 MHz頻 點 的 衰 減公 式 （ 6） 可 得 α R=138． 1（ dB／ 1000 m） （ 7）
α G=28． 9（ dB／ 1000 m） （ 8） 從 式 （ 7） 、 式 （ 8） 可 知 ， 在 460MHz頻 點 時 ， 導 體 損 耗 占 該 電 纜 總 損 耗 的80％ ， 而 其 中 內(nèi) 導 體 占 總 損 耗 的 60％ ， 這 說 明 要 降 低 產(chǎn) 品 的 損 耗 ， 首 先 要 從 內(nèi)導 體 上 下 工 夫 。 同 樣 也 可 以 看 出 ： 介 質(zhì) 損 耗 與 頻 率 f 成 正 比 ， 而 導 體 損 耗 僅 僅與 頻 率 的 開 方 根 f成 正 比 。 例 如 ， 在 較 低 頻 率 147MHz時 ， 其 導 體 損 耗 占 總 損 耗90％ ， 但 隨 著 傳 輸 頻 率 增 加 ， 尤 其 傳 輸 頻 率 達 幾 千 兆 赫 后 ， 介 質(zhì) 損 耗 起 著 主 導地 位 ， 這 一 點 在 本 文 第 4節(jié) 中 將 詳 細 介 紹 。 3 導 體 的 結(jié) 構(gòu) 和 選 擇 3.1復 合 銅 線 和 銅 層 厚 度 射 頻 同 軸 電 纜 是 傳 輸 射 頻 信 號 ， 因 此 信 號 在 導 體 傳 輸 中 產(chǎn) 生 集 膚 效 應 ， 即信 號 僅 僅 在 電 纜 的 內(nèi) 導 體 外 表 面 和 外 導 體 內(nèi) 表 面 進 行 有 效 傳 輸 。 內(nèi) 導 體 除 采 用實 心 銅 線 外 ， 還 經(jīng) 常 使 用 鋼 包 覆 線 或 空 心 銅 管 ， 以 增 加 強 度 或 節(jié) 約 材 料 ， 其 中也 包 含 著 集 膚 效 應 原 因 ， 提 高 有 效 的 傳 輸 。 對 于 銅 包 覆 線 ， 如 銅 包 鋼 線 來 說 ， 銅 層 的 厚 度 δ >0． 07 f mm（ f單 位 為MHz） ， 即 可 實 現(xiàn) 同 規(guī) 格 純 銅 線 的 傳 輸 效 果 。 國 家 標 準 規(guī) 定 銅 包 鋼 線 電 阻 率 ≤0． 059Ω · mm2／ m（ R電 導 率 為 29． 7％ IACS） ， 以 直 徑 為 1． 6 mm銅 包 鋼 線 為例 ， 銅 電 阻 率 為 0． 0175 Ω · mm2/m， 鋼 電 阻 率 為 0． 147 Ω · mm2/m， 將 鋼 絲及 其 表 面 銅 層 看 作 兩 個 導 體 并 聯(lián) ， 可 算 出 表 面 銅 層 的 厚 度 為 0． 025 mm， 代 人δ >0． 071f可 知 ， 當 傳 輸 頻 率 大 于 1． 67 MHz時 ， 其 完 全 等 效 于 同 規(guī) 格 的 實心 圓 銅 線 。 了 解 了 這 計 算 方 法 ， 對 于 企 業(yè) 采 購 原 材 料 是 非 常 有 用 的 。 3． 2實 例 分 析 Amphenol公 司 中 國 分 公 司 需 要 RG－ 213同 軸 電 纜 ， 作 為 移 動 通 信 基 站 跳 線 ，但 該 產(chǎn) 品 采 用 3／ 8 in皺 紋 鋼 管 外 導 體 ， 彎 曲 性 能 太 差 ， 故 提 出 電 纜 改 型 的 要求 。 開 始 由 英 國 和 瑞 士 等 兩 家 電 纜 制 造 廠 提 供 編 織 銀 絲 外 導 體 的 電 纜 樣 品 供 其試 用 ， 但 經(jīng) 采 購 認 證 試 驗 后 達 不 到 使 用 要 求 ， 然 后 轉(zhuǎn) 向 本 廠 并 提 出 試 制 的 要 求。 用 戶 提 出 的 產(chǎn) 品 技 術(shù) 要 求 ： 試 樣 的 長 度 ， 即 電 纜 和 組 件 長 度 為 2． 25 m （ 即包 括 兩 端 接 插 連 接 器 ） ， 在 2000 MHz以 下 傳 輸 損 耗 < 0． 9dB， 因 波 損 耗 〉15dB。 經(jīng) 考 慮 ， 作 者 承 諾 兩 周 內(nèi) 送 樣 ， 參 與 國 外 產(chǎn) 品 的 競 爭 。 （ l） 設(shè) 計 前 分 析 及 試 制 據(jù) 查 ， MIL17／ 74 RG－ Z13／ U產(chǎn) 品 結(jié) 構(gòu) 為 ： 內(nèi) 導 體為 7× 0． 75mm鋼 絞 線 ， 絕 緣 為 實 心 的 聚 乙 烯 ， 外 徑 為 7.25mm； 外 導 體 為 Φ0.18mm探 銅 絲 單 層 編 織 ； 外 護 套 為 聚 氯 乙 烯 ， 外 徑 10.3mm。 英 國 公 司 提 供 的 產(chǎn)品 ： 內(nèi) 導 體 與 絕 緣 的 材 料 和 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 與 RG－ 2I3／ U相 同 ， 不 同 的 是 外 導 體 采 用雙 層 編 織 銅 絲 ， 護 套 PVC外 徑 為 10.8mm， 實 際 上 是 MIL17／ 75 RG－ 214／ U的 標準 產(chǎn) 品 。 電 纜 及 組 件 的 總 損 耗 （ 包 括 射 頻 同 軸 電 纜 本 體 損 耗 與 兩 端 連 接 器 接 入 損 耗） <0.9 dB。 每 只 連 接 器 接 入 損 耗 為 0． 07 ／ f （ f單 位 為 GHz） ， 按 * 高 頻率 2 GHz計 算 ， 每 只 連 接 器 接 人 損 耗 約 為 0． 099 dB， 因 此 要 求 電 纜 損 耗 小 于 外力 0.31dB／ m。 若 采 用 普 通 型 聚 乙 烯 絕 緣 料 （ tgδ = 5 X 10時 ， 按 式 （ 1） 計 算求 得 的 衰 減 理 論 值 約 為 0． 344 dB／ m， 不 能 采 用 ； 若 采 用 高 純 凈 聚 乙 烯 絕 緣 料（ tgδ =1× 10－ 4） ， 衰 減 理 論 值 約 為 0． 233 dB／ m， 可 以 滿 足 指 標 要 求 。 因此 必 須 采 用 高 純 凈 聚 乙 烯 絕 緣 料 。 按 指 標 規(guī) 定 回 波 損 耗 （ SRL） >15dB， 可 通 過 以 下 公 式 計 算 ， 判 別 是 否 可以 達 到 要 求 。 SRL=－ 20lgΓ >15
Γ < 10－ （ 15／ 20） = 0． 177828
S<（ 1＋ Γ ） ／ （ 1— Γ ） =1． 433 式 中 ， Γ 為 反 射 系 數(shù) ； S為 電 壓 駐 波 比 。 通 常 電 壓 駐 波 比 S<1． 433， 這容 易 達 到 的 。 對 于 編 織 外 導 體 而 言 ， 由 于 耦 合 （ 漏 泄 ） 損 耗 也 是 信 號 另 一 不 可 低 估 傳 輸損 耗 ， 為 了 達 到 減 低 耦 合 損 耗 的 目 的 ， 要 求 編 織 密 度 達 95％ 。 本 產(chǎn) 品 試 制 中 采用 ： （ 1） 24× 9× 0． 18 mm裸 銅 絲 單 層 編 織 ； （ 2） 24 × 9× 0． 18 mm＋ 24×7× 0． 18 mm雙 層 編 織 。 為 避 開 回 波 損 耗 峰 值 （ 由 式 （ 2） 周 期 性 回 波 公 式 可 知， 2000 MHz時 對 應 周 期 長 度 約 為 48.9 mm） ， 編 織 節(jié) 距 選 取 40 mm。 按 上 述 設(shè) 計 要 求 ， 試 制 了 產(chǎn) 品 并 進 行 試 驗 ， 試 驗 結(jié) 果 ： (1)單 編 織 外 導 體 產(chǎn)品 在 2000 MHz時 電 纜 衰 減 為 0． 412 dB／ m； （ 2） 雙 編 織 外 導 體 產(chǎn) 品 衰 減 為 0．367 dB／ m， 均 不 能 滿 足 < 0.31 dB／ m的 指 標 要 求 。 （ 2） 采 用 鋼 箔 ＋ 綢 織 的 外 導 體 結(jié) 構(gòu) 上 述 試 驗 結(jié) 果 表 明 減 小 編 織 外 導 體 的 耦合 損 耗 是 多 么 重 要 。 經(jīng) 思 考 決 定 采 用 鋼 箔 個 編 織 的 外 導 體 結(jié) 構(gòu) ， 測 試 結(jié) 果 如 圖5、 圖 6所 示 。 從 圖 5可 知 ， 當 頻 率 為 2000MHz時 ， 電 纜 衰 減 為 0． 287 dB／ m， 完全 滿 足 使 用 的 要 求 ， 然 后 送 樣 給 用 戶 即 通 過 采 購 認 證 試 驗 。 鋁 箔 的 拉 伸 成 型 性 能 優(yōu) 秀 ， 但 抗 腐 蝕 性 能 差 ， 一 般 只 有 3～ 5年 的 使 用 壽 命， 并 且 錯 的 電 阻 率 比 銅 大 62％ ， 從 而 導 致 相 同 尺 寸 的 同 軸 電 纜 ， 鋁 外 導 體 的 比錫 外 導 體 的 損 耗 大 10％ 左 右 ， 這 也 是 不 使 用 鋁 箔 的 原 因 。 銅 很 穩(wěn) 定 ， 電 性 能 好， 但 加 工 性 能 不 夠 好 ， 至 今 不 能 在 同 軸 電 纜 上 得 到 很 好 的 應 用 。 作 者 同 航 天 部四 院 （ 西 安 ） 的 向 陽 銅 箔 廠 及 材 料 所 合 作 開 發(fā) 的 厚 度 為 0.33－ 0.055mm銅 箔 ＋厚 度 為 0.018mmPE復 合 薄 膜 ， 伸 長 率 >（ 德 國 標 準 是 4％ ） ， 剝 離 力>5N/cm， 折 撓 性 能 好 ， 銅 箔 不 易 起 皺 開 裂 ， 柔 軟 ， 便 于 縱 包 成 型 ， 利 用 它設(shè) 計 的 一 種 漏 泄 同 軸 電 纜 已 申 報 了 發(fā) 明 專 利 。
代汽車由于電控器件的不斷增多，其連接導線的數(shù)量也不可避免地呈增大趨勢，為保證導線連接的正確性和可靠性，導線連接器起到了非常重要的作用。
導線連接器是一個連有線束的插座，所有傳感的接線端子都使用專用接口，控制電腦ECU和外部所有部件的連接都是通過ECU上的連接器，而線束中信號的轉(zhuǎn)接使用的也是線連接器?？梢赃@樣認為，在電控汽車中，控制電腦ECU是控制**，線束是控制系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，那么，導線連接器則是電路線束的中繼站。然而，連接器除具有安裝方便，接線準確之外，在使用中也時常出現(xiàn)故障，而*為常見的故障則為接觸**從而導致“網(wǎng)絡(luò)”信號傳輸?shù)闹袛?，直接影響著電控汽車良好性能的正常發(fā)揮。
導線及連接器斷路
導線及連接器斷路故障，可能是由于導線使用中折斷，連接器接觸**，連接器端子松脫造成的。
由于導線在中間斷開的故障是很罕見的，大都是在連接器處斷開，因此，檢查時應著重仔細檢查傳感器和連接順處的導線，是否有松脫和接觸**。
由接觸**而引起的連接器斷路故障，常是由于連接器端于銹蝕，外界臟污進入端子或連接插座，從而造成接觸壓力降低。此時，只要把連接器拆下，再重新裝插上，以改變它的連接狀況，使其恢復正常接觸即可。
導線及連接器短路故障
導線及連接器的故障也可能是由于線束與車身(地線)之間或在有關(guān)開關(guān)內(nèi)部短路所造成的。檢查前應首先看在車身的導線連接器固定是否牢靠，然后便可按下列步驟進行測試。
(1)檢查電線通斷
首先拆下控制電腦ECU和傳感器兩側(cè)的導線連接器，再測量連接器相應端子間的電阻。如電阻值不大于1歐姆，則說明電線正常，以便進行下一步檢查。在測量導線電阻時，*好在垂直和水平兩個方向輕輕搖動導線以提高測量的準確性，同時注意，對大多數(shù)導線連接器、萬用表表棒應從連接器的后端插入，但是對于裝有防水套的防水型連接器表棒就不能從后端插入，因為在插入時稍不小心便會使端子變形。
(2)短路的電阻值檢查
首先拆下控制電腦ECU和傳感器兩側(cè)的導線連接器，再測量兩側(cè)連接器各端子與車身間的電阻值。測量時，表棒一端搭鐵接車身，另一端要分別在兩側(cè)導線連接器上進行測量，如果電阻值大于1歐姆則說明該電線與車身無短路故障。
連接器外觀及接觸壓力檢查
首先應逐一拆下各導線連接器，檢查連接器端子上有無銹觸和臟污，對銹蝕和臟污應清理。然后檢查端子片是否松動或損壞，端子固定是否牢靠，在輕輕拉動時端子應無松動現(xiàn)象。反之，如果在哪一個座孔中的插頭端子拔出時比其它座孔容易，則該座孔可能在使用中會引起接觸**的故障。
檢查時的注意事項
(1)連接器的檢查必須在點火鎖關(guān)閉的狀態(tài)下進行，否則會因自感而燒壞有關(guān)機件。
(2)拆下導線連接器時，要注意松開鎖緊彈簧或按下鎖扣，不可硬拉硬拽，裝復時，應將連接器插到底并鎖止。
(3)對于防水型連接器在拆下檢測時，應注意小心取下皮套，安裝時防水套應到位，否則，可能因水進入連接器而導致電路故障。
(4)在用萬用表檢查連接器時，表棒插入時不可對端子用力過大，以防因端片變形而引起插接的接觸**。
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