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?淺談同軸電纜的最大頻率是多少？ - 無(wú)圖版
shqiyue123 --- 2021-02-25 14:39:49
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同軸電纜是射頻和微波應(yīng)用中最常用的傳輸線，因?yàn)樗芴峁┛煽康膫鬏敚哂袑拵挕⒌蛽p耗和高隔離度的優(yōu)點(diǎn)。發(fā)射設(shè)備的主要制造商，即無(wú)線電和電視、雷達(dá)和GPS以及應(yīng)急管理系統(tǒng)、空中和海上工藝，使用的都是同軸電纜。同時(shí)同軸電纜的使用適用于必須最小化信號(hào)損失和衰減的任何系統(tǒng)。與波導(dǎo)不同，同軸電纜沒(méi)有較低的截止頻率，但它的頻率是多少呢？
頻率
與電磁頻譜的其他部分一樣，射頻(RF)通過(guò)其頻率以赫茲(Hz)或波長(zhǎng)(米)來(lái)識(shí)別。在這兩個(gè)概念之間存在反比關(guān)系，使得隨著頻率增加，波長(zhǎng)減小，反之亦然。射頻信號(hào)的強(qiáng)度以瓦特為單位測(cè)量。頻帶指的是RF頻譜的指定部分，例如，在無(wú)線電廣播中使用的AM和FM頻帶，并且在該頻帶內(nèi)，頻譜的一部分被稱為帶寬。頻率被識(shí)別為每秒交流電流(AC)的反轉(zhuǎn)次數(shù)或周期數(shù)。例如，廣播電臺(tái)以每秒數(shù)千個(gè)周期的頻率工作，其頻率稱為千赫茲(kHz)；更高的頻率是每秒數(shù)百萬(wàn)個(gè)周期，稱為兆赫(MHz)。射頻是主要用于傳輸無(wú)線電和電視信號(hào)的頻帶，范圍從3MHz到3GHz。微波頻率范圍從超高頻(UHF)0.3-3GHz，超高頻(SHF) 3-30GH到極高頻(EHF)30- 300GHz。
最大頻率
除了一些例外，大多數(shù)同軸電纜沒(méi)有特定阻帶頻率的實(shí)際截止項(xiàng)，而是使用術(shù)語(yǔ)截止來(lái)表示制造商測(cè)試的最高頻率，或者當(dāng)頻率達(dá)到同軸電纜的點(diǎn)時(shí)除了橫向電磁模式(TEM)之外，電纜變成波導(dǎo)和其他模式。因此，同軸電纜截止頻率可以是同軸電纜保持在規(guī)格內(nèi)，或者在合理范圍內(nèi)以避免橫向磁(TM)或橫向-電(TE)傳播模式。盡管同軸電纜仍然可以承載頻率高于TEM模式截止頻率的信號(hào)，但TM或TE傳輸模式的效率要低得多，這對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)并不理想。
截止頻率和皮膚深度
在討論同軸電纜中的頻率時(shí)，需要注意的兩個(gè)重要概念是趨膚深度和截止頻率。同軸電纜由兩個(gè)導(dǎo)體，一個(gè)內(nèi)部引腳和一個(gè)外部接地屏蔽組成。當(dāng)"高頻導(dǎo)致電子朝向?qū)w表面遷移時(shí)，沿著同軸線發(fā)生趨膚深度。這種趨膚效應(yīng)導(dǎo)致衰減和介電加熱增加，并導(dǎo)致沿同軸線的電阻損失更大。
為減少皮膚影響造成的損失，可以使用更大直徑的同軸電纜，但增加同軸電纜尺寸將降低同軸電纜可以傳輸?shù)淖畲箢l率。問(wèn)題是，當(dāng)電磁能量波長(zhǎng)的大小超過(guò)橫向電磁(TEM)模式并開(kāi)始沿同軸線‘反彈”為橫向電模式(TE11)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生同軸電纜截止頻率。由于新頻率模式以與TEM模式不同的速度傳播，因此會(huì)對(duì)通過(guò)同軸電纜傳輸?shù)腡EM模式信號(hào)產(chǎn)生反射和干擾。這被稱為頻率上限或截止頻率。
截止頻率是流過(guò)EM系統(tǒng)的能量通過(guò)衰減或反射而不是通過(guò)線路開(kāi)始減少的點(diǎn)。TE和TM模式是在同軸線上傳播的最低階模式。在TEM模式中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)都橫向于行進(jìn)方向，并且允許期望的TEM模式在所有頻率下傳播。當(dāng)允許第一高階模式 (稱為T(mén)E11) 傳播時(shí),在高于截上頻率的頻率處激勵(lì)較高模式。為了確保只有一種模式傳播以獲得清晰信號(hào)，信號(hào)需要低于截止頻率。減小同軸電纜的尺寸會(huì)增加截止頻率。