什么是高频电缆？
什么是高频电缆？
在5G通信设备开发项目中，高频电缆的选择是极大影响产品性能的关键问题。特别是在毫米波频段使用时，准确了解电缆的特性和性能指标，选择最适合应用的产品至关重要。
本文以通俗易懂的方式介绍了高频电缆的基本概念、标准、种类、性能指标。请随意使用此作为参考。
什么是高频电缆？
高频电缆是准确传输高频信号必不可少的配线材料。
它们的用途十分广泛，例如电视和无线电天线以及通信设备，因此了解它们的基本结构和选择标准非常重要。
这里我们来讨论一下高频电缆的特性及其结构。
高频电缆特点
高频电缆是一种同轴布线技术，旨在保证几MHz到几GHz信号的稳定传输。这种电缆的一大特点是采用绝缘体隔开中心导体与外导体的结构，最大限度减少外部噪声的侵入。
其应用范围十分广泛，包括电视广播、无线通信以及医疗设备内部布线，并支持高质量的数据传输。
根据频带和安装环境选择导体材料、绝缘体类型、外导体的屏蔽方法进行优化组合。这样做的好处是可以减少衰减，并最大程度地提高所连接设备的性能。
高频电缆结构
高频电缆基本上由四层组成：中心导体、绝缘体、外导体和护套。
中心导体是传输信号的重要部件，可以由镀铜钢丝或镀银软铜线制成。绝缘是决定介电损耗的一个因素。经常使用的有聚乙烯和聚四氟乙烯。外导体由金属箔或编织线制成，用于阻挡外部噪声和抑制信号辐射。
最外层即护套，起到保护涂层的作用，提供机械耐久性，并保护整条电缆免受温度和湿度变化的影响。
高频电缆标准
高频电缆常见的有JIS标准、MIL标准等。这些标准是确保电缆性能和质量的标准。
标准决定了电缆的粗细、特性阻抗、可用频带等。
高频电缆主要标准如下：
JIS标准
军用标准
了解这些标准将帮助您为您的应用选择合适的电缆。
让我们仔细看看每一个。
JIS标准
JIS标准是日本的工业标准，它系统化了主要在日本境内销售的电缆的特性。
例如“3C-2V”、“5C-FB”等标记，通过数字和字母的组合可以大致了解外径和内部结构。
电缆越粗，阻尼越小，但也有较难处理的缺点。
另一个优点是它很容易获得，因为它被广泛应用于家庭广播设备和测量接线。可以轻松找到用于设备维护的兼容部件，并可期待长期的可维护性。
军用标准
MIL标准是美国军用标准，特点是对耐候性和耐用性有严格的要求。
名为RG-○○的电缆有很多，在国际上得到广泛认可。
详细定义了材料和外部尺寸，以使其能够在剧烈振动、高温和潮湿的环境中使用。
由于它基于军用标准，因此可靠性极高，并被用于宇宙开发和航空等专业领域。如果需要与海外产品兼容，选择MIL标准将更容易符合要求。
高频电缆类型
根据用途和使用环境，高频电缆有多种类型。了解每种方法的特点并正确使用它们非常重要。
本节介绍一些典型的高频电缆类型。
高频测量电缆
半柔电缆
半刚性电缆
TFT 电缆
每根电缆都有不同的特性。选择最适合您目的的一个非常重要。
高频测量电缆
高频测量电缆的设计注重低损耗和低反射特性，以便进行高精度测量。即使连接到测量仪器，相移和衰减也会被最小化，从而有助于准确的数据采集。
通过关注内部导体的质量和绝缘体的介电常数，即使在 GHz 级别也可以抑制信号误差。
与高性能连接器的兼容性很重要，同时也要注意SMA和N型连接器的安装精度。
因为它们用于实验室和工厂检查过程，所以必须严格控制操作和可靠性。
半柔电缆
半柔性电缆是可以一定程度弯曲的电缆，例如使用波纹铜管作为外导体。
虽然它比柔性电缆稍微刚性一些，但其优点是其特性不会因振动或温度变化而发生太大波动。这在需要同时具有一定程度的灵活性和稳健性的情况下很有用，例如无线基站和车载通信系统。
内部采用泡沫聚乙烯等材料，在保证高频特性的同时，还减轻了设备重量。由于电缆在布线后很容易保持其形状，因此减少了安装后的重新调整，从而降低了运营成本。
半刚性电缆
半刚性电缆具有极其刚性的外导体，完全由金属管制成。
虽然它可以弯曲，但一旦形成，它就具有刚性结构，很难重新调整。另一方面，它还具有高频范围内出色的相位稳定性和极低的反射等额外优势。
它们用于宇宙空间、航空器等剧烈振动的环境、高频电路以及精密设备内部的连接。其优点是机械强度高，即使长期使用其特性也不易发生变化。
TFT 电缆
TFT电缆被称为适合室内布线的电缆，因为它们既柔软又阻燃。我们的许多产品都经过 UL CMP（Plenum）认证，并且设计符合建筑物内的防火安全标准。
它的小外径和出色的灵活性使其易于在天花板上方或墙壁内等狭小空间内布线。
此外，绝缘体和外导体均采用耐热材料，以确保稳定的高频特性。
预计它将得到广泛的应用，包括建筑物和办公室内的通信网络以及广播设备。
高频电缆性能指标
高频电缆的性能用几个重要指标来表示。了解这些指标将使您能够为您的应用选择合适的电缆。
这里我们来解释一下三个特别重要的指标。
衰减
特性阻抗
驻波
让我们仔细看看每一个。
衰减
衰减是通过电缆时发生的信号损失量，通常以 dB 为单位。频率越高，衰减往往越大，传输距离越长，影响越严重。
使用更粗的电缆会减少衰减，但处理起来会更困难，而且成本也更高。因此，必须考虑使用的频率和距离、安装条件等，选择具有所需最小厚度的电缆。
正确使用低衰减电缆可以显著提高整体通信质量。
特性阻抗
特性阻抗是电缆内部电阻与电抗的综合值，是决定高频电路匹配的重要指标。
50Ω 和 75Ω 被广泛使用，通过将它们与设备的阻抗相匹配，可以最大限度地减少信号反射。
绝缘体的外径和介电常数影响很大，因此在设计阶段必须特别注意。如果在一致性方面没有达到要求的程度就进行操作，发出的部分电力将会返回，造成测量误差并降低传输效率。
最终，通常使用 VSWR 等值来检查匹配程度。
驻波
VSWR 代表电压驻波比，量化电缆和设备之间的阻抗匹配程度。越接近1，反射越少，被认为是理想状态。值越高，传输损耗越大，设备负荷越大。
VSWR 管理对于处理高频段的无线设备和高精度测量系统来说极其重要。
如果不解决匹配不良的问题，波可能会在电缆内部来回传播，干扰信号，甚至对连接器施加过大的压力。
由于每个频率都会产生不同的值，因此在关注目标频段的同时改善 VSWR 非常重要。
概括
至此我们已经对高频电缆的结构和性能指标进行了详细的讲解。
通过了解标准和类型之间的差异以及特性阻抗、衰减和 VSWR 等因素，您可以有效地选择最适合您用途的电缆。
除了JIS、MIL规格的产品外，还有高精度测量用、半柔性、半刚性、TFT等多种用途的产品可供选择。比较并考虑安装环境、频带、容许功率非常重要。
通过彻底采取阻抗匹配和VSWR措施，可以最大限度地减少通信和测量过程中的损失并确保高质量。
本文原文来自日本Totoku公司网站