在射频同轴电缆中,电磁波的传播模式是TEM模,即电场和磁场方向均与传播方向垂直。同轴电缆由内导体、介质、外导体和护套组成,见图1.1。
“特性阻抗”是射频同轴电缆最常被提到的指标之一。最大功率传输、最小信号反射都取决于电缆的特性阻抗和系统中其他部件的匹配。如果阻抗完全匹配,则电缆的损耗只有传输线的衰减,而不存在反射损耗。电缆的特性阻抗(Z0)与其内外导体的尺寸之比有关。
同时也和填充介质的介电常数有关。由于射频能量在导体的传输过程中存在“趋肤效应”,所以与阻抗相关的重要尺寸是电缆内导体的外径和外导体的内径:
式中,Z0为同轴电缆的特性阻抗(欧姆) ;εr为内部填充介质的相对介电常数;D为外导体内径( mm );d为内导体外径(mm) ; ks 为内导体系数,和内导体的结构有关:单股内导体ks=1 , 7芯内导体ks=0.939 , 19芯内导体ks=0.970。
以L-com公司出品的CA-141FSMSM036半刚性同轴电缆组件为例,从产品手册上可以查到其内导体外径d=0.92mm,介质的外径(即外导体内径)D=2.99mm;介质材料为PTFE(聚四氟乙烯),取εr为2 ;由于其内导体为单股结构,故取ks=1,根据式(1.1)可以计算出电缆的阻抗为49.95欧姆。