輸電線路主要是傳輸電力的電纜,以引導方式將低頻電磁波傳導到負載,最大限度地減少反射和功率損耗,並使用阻抗匹配來承載功率。 因此,損耗是射頻傳輸線最重要的引數之一。 同軸電纜作為射頻傳輸線的種類之一,是當今最先失去同軸電纜的。
(1)輸電線路的種類
傳輸線是由兩個相互平行的導體組成的導電電磁波的結構。 在傳輸線的情況下,當傳輸線的物理長度與訊號波長相差很大時,傳輸線的電流和電壓與源側相差不大。 但是,隨著頻率的增加,傳輸線的長度可以與訊號波長進行比較,並且由於一系列的反射,傳輸線的端電壓和電流會發生變化。
對於任何電磁波傳輸線,分為兩大類:
第一種是通過道路理論發展起來的雙導體輸電線路,包括:平行雙線、同軸線、微帶線、帶帶線等。
另一類是從波理論發展而來的波導傳輸線,包括矩形波導、圓形波導、介電波導、脊波導、襯底整合波導等。
(2) 同軸電纜損耗
同軸電纜用於將射頻能量從乙個位置傳輸到另乙個位置。 理想情況下,沿同軸電纜傳輸到遠端的能量應等於起點處的能量。 然而,在實際條件下,當能量沿著電纜傳播時,就會發生損耗。 損耗,也稱為衰減,是設計中確定要使用的同軸電纜型別的幾個重要考慮因素之一。
低損耗SPF-250波紋超柔性防火同軸電纜,帶黑色FRPE護套
損耗由給定頻率下每單位長度的分貝數定義。 可以看出,同軸電纜越長,損耗越大。 一般來說,頻率越高,損耗越大,但損耗和頻率之間的關係不一定是線性的。 能量損失有多種形式:
1) 電阻損耗
當導體的電阻和流過導體的電流導致散熱時,同軸電纜內部就會發生電阻損耗。 趨膚效應限制了電流可以流過的區域,導致電阻損耗隨頻率增加。 為了降低電阻損耗的程度, 必須增加導電面積, 使損耗較低的同軸電纜的尺寸大於損耗較高的電纜的尺寸, 並且通常通過使用絞合導體來降低損耗. 電阻損耗通常隨著頻率的平方根而增加。
75歐姆柔性RG6-CATV同軸電纜,帶三重遮蔽黑色PVC(NC)護套
2) 介電損耗
介電損耗是在電纜的絕緣電介質內以熱量形式耗散的訊號能量,但與同軸電纜的尺寸無關。 介電損耗隨頻率線性增加,而電阻損耗通常在較低頻率下起主導作用。 由於電阻損耗隨頻率的平方根而增大,而介電損耗隨頻率線性增加,因此介電損耗在較高頻率下起主導作用。
3) 輻射損失
同軸電纜的輻射損耗通常遠小於其電阻或介電損耗,但一些同軸電纜由於使用質量較差的外編織層,可能具有更高的輻射損耗。 當傳輸線攜帶的訊號能量輻射到電纜外部時,會產生輻射功率,從而產生干擾問題。 當大功率發射器的饋線發生洩漏時,可能會對位於同軸電纜附近的敏感接收器造成干擾。 或者,當用於接收功能的電纜在具有嘈雜的電氣雜訊的環境中佈線時,它可能會受到干擾的影響。 為了減少輻射損失或干擾,設計了雙遮蔽或三遮蔽同軸電纜,以儘量減少洩漏。
半剛性同軸電纜,銅外導體,直徑 0047 英吋
在上述形式的損耗中,輻射損耗通常較少,因為通常只有非常少量的能量從電纜輻射出來。 因此,除某些應用外,降低損耗的重點大多集中在導電損耗和介電損耗上。
4) 隨時間推移的磨損
由於電纜會反覆彎曲和受潮侵蝕,因此同軸電纜的損耗或衰減往往會隨著時間的推移而增加。 雖然一些同軸電纜是柔性的,但如果射頻電纜嚴重彎曲,或者編織層或遮蔽層損壞,損耗或衰減程度會增加。 編織層被外護套內的增塑劑汙染或水分滲透會對編織層(導致腐蝕)和電介質(吸收能量)產生影響。 一般來說,使用裸銅編織層或鍍錫銅編織層的同軸電纜比使用較高銀編織層的同軸電纜更容易出現效能下降。 雖然發泡聚乙烯在首次使用時具有較低的損耗或衰減程度,但它比固體狀電介質更容易吸收水分。
低損耗 1 4 超柔性螺旋波紋同軸電纜,帶黑色 PE 護套
使用固體介電聚乙烯的電纜更適合損耗水平需要恆定或潮濕的環境。 雖然射頻同軸電纜封裝在塑料護套中,但所使用的塑料或多或少會吸入其中,因此對於可能發生濕氣的應用,應使用專用電纜以避免效能下降。