4
5
二、對微小型同軸電纜的設(shè)計中導體和絕緣材料的選料很關(guān)鍵:
我們都知道微小同軸電纜的內(nèi)導體都很細,而電纜的使用頻率以及工作溫度卻較高。所以單一的銅導體并不是很理想的內(nèi)導體。銅在空氣中會氧化而產(chǎn)生黑色的氧化皮,特別是當溫度在80℃以上時氧化速度加快,當溫度達到176℃時氧化將極為迅速。黑色氧化皮的生成,將使其電性能下降。因此銅導體最高使用溫度一般限制在100℃。在使用頻率上一般也只限于3000MHz以下。銅包鋼線具有高的強度、耐疲勞的特性,在頻率高于10MHz以上的條件下,銅包鋼的電阻與實體銅線幾乎一樣,而機械強度則為實體的三倍。因此,微小同軸射頻電纜常用銅包鋼、鍍銀銅包鋼或鍍錫銅包鋼線作為內(nèi)導體。錫的電導率雖然比銅小得多,但具有抗氧化、耐蝕等優(yōu)點,工作溫度一般可用到150℃,在極個別情況下也可用到200℃。鍍銀銅線防蝕能力更好其電導率比銅高得多,因而廣泛用在高溫和高頻條件下。其連續(xù)工作溫度可達200℃,短時間使用溫度可達250℃。
同軸電纜的絕緣材料最常用的是聚乙烯。實心聚乙烯絕緣的優(yōu)點是耐電強度、機械強度高,熱阻小以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;缺點是介電常數(shù)大,當頻率很高時衰減更大。聚乙烯最高使用溫度一般為85℃,所以在要求耐高溫情況下,應采用聚四氟乙烯(F4)及聚全氟乙丙烯(F46)。他們有較好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性,其電氣性能也較優(yōu)異。聚四氟乙烯的長期工作溫度可達250℃,聚全氟乙丙烯的長期工作溫度可達200℃。
微小同軸線最常用的外導體是編織,而且編織密度一般在95%以上。這主要是因為其傳輸高頻較高,而電纜屏蔽衰減較大(與管狀外導體相比,一般情況下衰減將增大到1.5~4倍,特別在高頻下衰減值還會急劇上升)。編織的優(yōu)點是電纜比較柔軟,容易彎曲。管狀(銅管、鋁管)外導體具有衰減低、屏蔽性好、機械強度高、防潮及密封性好等優(yōu)點;缺點是柔軟性差,允許彎曲半徑大,不適用于移動場合。最后還有一種是電鍍外導體,它是先用化學鍍覆的方法在絕緣表面上鍍包一層0.05微米厚的銅層,電鍍增厚到0.025毫米。電鍍外導體同軸電纜柔軟性好,重量輕,屏蔽性好,衰減低,噪聲小,電暈電壓也較高,是微小型軟射頻電纜的一種理想外導體結(jié)構(gòu)。
在各種射頻配電、接收與測量系統(tǒng)中,都要求使用低衰減電纜。因為在通信與電子設(shè)備轉(zhuǎn)入地下時,就要加大電纜與整機間的距離。隨著傳輸距離的增大,低衰減的要求就顯得更加突出。特別是整機的小型化、多功能以及使用頻率越來越高,電纜的衰減值和尺寸與使用頻率的矛盾也越來越突出。所以電纜生產(chǎn)商必須很好解決小型化、低衰減,高頻率之間的矛盾,而低衰減要求往往與電纜的柔軟性相抵觸。各種光管外導體電纜是衰減最小的結(jié)構(gòu),但是在柔軟性上往往不能滿足使用要求,而普通的編織結(jié)構(gòu)柔軟電纜,其電氣性能卻較差,特別是衰減大,尤其在幾千兆赫的頻率下更差。
