如何選擇最佳的測試電纜

如何在眾多選擇中尋找到最佳的測試電纜?時代微波系統(tǒng)在此向您介紹一種專為生產測試及實驗室應用而設計的理想之選 — SilverLine測試電纜。以下內容將闡述電纜與電纜組件的機械及電氣性能，以及如何選擇您理想的測試電纜。

2004年5月，美國時代微波系統(tǒng)公司的測試工程師對50歐姆測試電纜的要求作出以下概述：

1. 損耗：一英尺電纜0.09db/ft@1Ghz (不包括SMA及N型接頭連接器)

2. 最小彎曲半徑：0.75’’ (1.5’’彎曲直徑)

3. 優(yōu)良的柔性(良好的耐彎曲性能)

4. 25000次180度的彎曲壽命

5. 良好的電壓駐波比

6. 最大操作頻率：4GHz

7. 高屏蔽率

8. 低成本

接下來，客戶也許會提出：“我不需要太難得到的東西，因為我馬上就想用到它們。”然而，他們并沒有意識到上述要求中的某些部分互相沖突，在不同使用領域會應用不同的頻率。因此生產商必須努力制造高性能電纜，以幫助我們辨別哪些屬于實用且低成本的電纜。在了解機械性能和射頻性能后，則更有利于幫助我們選擇最適合應用的電纜。

以上將是我們下一步開始討論的良好開端。隨著各種無需增加直徑而能減少衰減的生產技術的發(fā)展，電纜生產者告訴我們，損耗越低，電纜越好。也許這并不一定完全正確，但我們應該意識到，一些應用確實需要達到柔性RG同軸電纜很難達到的損耗水平。除此之外，排除需求問題，許多尋求高質量測試電纜的客戶開始將低損視為必須。

電纜衰減隨頻率升高逐漸增加，但直徑越大衰減越小。衰減也會隨著傳播速率(Vp)的提高而減少。許多柔性RG電纜將固體聚四氟乙烯作為電介質。大約70% 的傳播速率(也就是說，信號傳播速度相當于在真空中的70%)，固體聚四氟乙烯介質可以使電纜更牢固且相對低成本。

我們需要增加接頭損耗以達到平衡，并且嘗試用RG同軸電纜保持低成本，只有類似 RG393的電纜能夠滿足客戶對于衰減的需求。

于是，一些問題立刻明顯表現(xiàn)出來。首先，該尺寸的電纜非常之硬。其次，在持續(xù)彎曲的場合，彎曲半徑將受限于10倍外徑的大小。根據(jù)編織帶的結構，工作頻率及性能要求，最小彎曲半徑可以偶爾縮小至5倍外徑大小。除此以外，會永久改變(拉伸，纏繞)編制帶，并改變性能。3.9英寸(相當于 7.8英寸直徑)已經遠遠超出了客戶提出的最大限制。

其二，RG393并不適合SMA型接頭。它使得安裝過程更加復雜化，且可能制造出令人無法接受的回波損耗。最后，RG的特性使其屏蔽性能不能達到最好，因此供應商降低編織角度(也就是說，是用更少的編織絲)。編織絲越少，柔性越強，但是彎曲壽命會減短。因為編織層更容易移動或松懈。對RG電纜規(guī)格的過度研究，使我們同時也忽略了對其他方面的要求。

綜上所述，增加電纜直徑對于達到所需衰減水平可能并不是一個可被接受的解決方式。另一種節(jié)省成本的方式，是改變中心導體與或外編制層結構。定制一個固體中心導體將增加10-15%的損耗，具體取決于頻率大小。然而，許多單芯的中心導體是銅包鋼鍍銀結構，非柔性電纜的最佳選擇?；仡櫼陨纤岬降娜嵝孕枨?，我們需要高端銅鍍銀中心導體。一種典型的方式是用更堅硬的銅代替固體鋼中心導體。一些鏈導體的彎曲壽命和柔性度將被重新定義，且不影響衰減效率的提高。

大多通用RG電纜使用一到二層鍍銀銅絲編織繞包外導體。探究外導體改進的時候，生產商從半鋼銅護套的電纜找到答案。然而，對于中心導體來說，半剛性與使用固體聚乙烯的損耗同樣低。線纜生產者不斷試圖用新編織結構和生產方式以達到及其柔性的電纜。

提高包括衰減在內整體性能的一種通常策略，是將50%遮蓋螺旋面作為內屏蔽層來補充單一繞包帶。在提供更有助于射頻傳播界面的同時，螺旋面對增加電纜屏蔽性也有額外的幫助。但是，這種結構也有其弊端。射頻能力會隨彎曲而更快減弱。通常第三種扁平編織帶會被置于螺旋帶下端，以幫助解決此問題。與介質應用相反，扁平編織層具有螺旋帶一樣的平滑表面，且更具彎曲性。此外，扁平及螺旋編織帶結構可根據(jù)頻率變化使衰減提高到10%。

總而言之，雖然三層編織層的電纜比較堅硬，但是可提供更強的衰減能力，屏蔽效力，以及更長的彎曲壽命。然而，近看編織層強度和角度，以及嚴格的控制程序，會發(fā)現(xiàn)此種電纜同樣傳輸更高頻率。在符合工作頻率與最小彎曲半徑的條件下，在彎曲度大于RG電纜時，依然能保持其射頻性能。

最有效的減少衰減的方式不僅包括改進編織帶及中心導體，還包括改變其中心結構。延展聚四

氟乙烯，發(fā)泡聚四氟乙烯，花健聚四氟乙烯，以及發(fā)泡聚乙烯，均是生產商用來增加介質內空氣百分比的方式，從而減少其介電常數(shù)。更多的空氣通常意味著更易彎曲的中心導體，以更具柔性。為了保持合適的阻抗，需要更大的中心導體，以減小阻抗，使損耗更低。要找到90%或更高Vp的低損電纜，不是一件難事。這類電纜往往衰減更低，有時甚至比損耗更高的固體聚四氟乙烯直徑更小，柔性更強。

看起來，低損電纜是滿足以上要求的合適之選，然而，也有不足之處。低損產品使用成品連接器通常不太合適，只能選擇專為此類電纜設計的連接器，這樣的話生產周期會延長，同樣成本會提高。低損中心導體可能更容易潮濕，沾染助焊劑和清潔劑，也不會像固體中心針容易剝離。這些問題可能使安裝復雜化，并且增加成本。

這種更柔的中心結構使得在更高頻率達到高性能變得困難。例如，編制帶上的波紋中心導體使用太緊密，會導致更高的回損。如果中心導體很軟，編織層部件會互相移動靠近，導致射頻性能不穩(wěn)定，尤其表現(xiàn)在相位或電長度等參數(shù)上。而且中心導體會偏離中心位置，改變阻抗。最后，低損電纜更易受外部物理壓力或其它彎曲動力的影響而遭到損壞。Vp值越高，這些問題越容易惡化。

看來低損電纜有太多問題需要考慮，但實際上有些問題經常被忽視。時代微波系統(tǒng)的LMR,T-FLEX,SF,SFT系列為低損或編織層結構改進后的高性能電纜的最佳案例，不僅最大化減少損耗值，而且提供最佳柔性與高頻率性能。

顯而易見，低損電纜可能需要滿足或至少達到目標損耗值，同時又必須滿足最小彎曲半徑/柔性需求。為達到客戶的價格與交期目標，我們先從時代微波系統(tǒng)LMR UltraFlex產品開始來研究目錄產品，該產品使用了聚乙烯介質技術。由于在電信及無線領域的廣泛應用，發(fā)泡聚乙烯電纜和許多連接器到處可見，且價格十分低廉。Vp在80-87%的發(fā)泡聚乙烯同樣非常低廉。UltraFlex系列相對于標準LMR或普通發(fā)泡聚乙烯電纜，具備更優(yōu)的彎矩。一款0.200’’直徑電纜計算得出頻率損耗值為0.12db，非常接近客戶需求。這使得我們擁有完美的解決方案。

另外一款我們關注的產品為用多股中心導體的Times SFT316產品。這是一種0.120’’直徑，76%速率的繞包聚四氟乙烯電纜。更柔軟的聚四氟乙烯介質更能滿足柔性及彎曲壽命要求，且更接近彎曲半徑要求，但損耗值可達0.18db。LMR是雙層屏蔽電纜產品，而SFT則是高屏蔽的三層電纜。每種都使用不同中心結構?？梢姡谝环N產品中達到所有要求，并不像客戶期望的那么簡單。

從一種測試電纜中得到最佳性能及最大價值

測試電纜的其他性能也使其成為極佳電纜產品。讓我們試著為此款電纜選擇合適尺寸的連接器。一種方式是將電纜中心導體直徑與連接器中心針直徑相對比。相似尺寸的部件使得在連接器處匹配較好，從而使回損最佳化。

通常，電纜組件的接頭連接處是最容易折損的，所以拉力減緩系統(tǒng)需要提供從堅硬的接頭連接位置到電纜的平穩(wěn)過渡。拉力減緩系統(tǒng)如果不能固定接頭連接部分或無法起到一個杠桿受力點的作用，那就起不到相應的作用并且接頭會過早脫落。如果可能，為編織層以及中心導體選擇焊接接頭方法，能達到最長的使用壽命及最佳電氣穩(wěn)定性。

除非測試系統(tǒng)或組件需要考慮交調性，一般來說連接器必須使用高質量的不銹鋼材料來代替銅材，以達到長久的壽命。使用鋼制的連接器可增加插拔次數(shù)，減少金屬顆粒滲入連接器而導致改變連接器阻抗。如果可能, SMA系列接頭應該具有堅硬厚實的外導體設計，以減少在沒有使用合適扳手的情況下產生的擠壓。

為電纜安裝護套有助于避免擠壓，過渡彎曲或絞纏時帶來的損害，但是通常情況下柔性護套不能避免擰扭時帶來的損害…這也是連接器/電纜組件失效的一個常見原因。最后，唯一最有效的方式，是培訓如何正確使用及維護，以達到高效和長久的使用壽命。

選擇合適的測試電纜的策略

客戶對規(guī)格和性能的要求總在不斷的變化，這并不稀奇，希望在所有方面都能達到最佳要求是很正常的。因此，預先定制策略可幫助我們較快篩選。我們將在表格一中分類一些較普遍使用的參數(shù)。

該列表并非以面蓋全，并不是每一個參數(shù)都是為測試電纜而設。例如，功率處理隨海拔高度增加而減少。如果功率是首選考慮，并且所選電纜的最大功率接近最低需求，我們可能需要考慮該產品是否用于高海拔。一款用于室外的電纜需要考慮到受到潮濕的可能性，同時也需要能夠抵抗紫外線?？钩睗裥詴绊懙竭B接器結構選擇(推薦使用內部和外部都有封閉氣墊)以及電纜選擇(推薦Times LMR-db 防水編織結構)?？棺贤饩€特性需要在護套材料內含有特殊化學物質。最終應用將會決定使用哪種材料。

首先，從參數(shù)列表上看，選擇那些必須滿足的。其次，設置最小或最大規(guī)格限制，但不要過度。否則將會浪費

成本或錯過一些可能完全適合的選擇。一旦按優(yōu)先次序從最重要的到最不重要的順序排列參數(shù)，那些較不重要的將被忽略。

首先我們需要選擇最合適的電纜結構或技術來縮小供應商查找范圍，此結構或技術需要最大可能的滿足必需的參數(shù)和指標。舉例來說，如果250000次彎曲壽命為最高優(yōu)先級別，那么半剛同軸電纜不是一個合適的選擇，相關的技術或供應商可被忽略。然而，大公司比如時代微波系統(tǒng)，能制造使用不止一項技術或材料的電纜，比如固體發(fā)泡聚乙烯，繞包聚四氟乙烯，以及現(xiàn)有的二氧化硅，我們能夠提供更多選擇。

總之，我們應該記住，需要考慮的參數(shù)越多，對該參數(shù)的要求越高，需要越詳盡的研究及花費更高的成本/或更長的周期。

客戶會堅持要求產品達到最佳損耗，彎曲半徑及彎折壽命，這些只有通過現(xiàn)代技術才能達到。當這些成為重要因素的同時，一項針對關鍵指標需求的研究表明，對于一英尺長度的電纜，在1GHz頻率時，應用固體聚四氟乙烯介質電纜的損耗并不差，并且彎曲壽命不需要很長或者彎曲半徑不需要很小。彎曲時的電氣穩(wěn)定性其實非常重要，然而卻往往被忽略。典型的電纜失效模式為，連接器在電纜由于不斷彎曲而毀損前就已斷裂。SilverLineTM測試電纜能滿足客戶真實需求，針對典型失效模式，成本在您的控制預算內，且備貨充足能隨時發(fā)貨。目前不同規(guī)格及長度的SilverLineTM測試電纜已被廣泛使用于客戶測試及維修設備中。