同轴线缆电容、电感、驻波比和回波损耗

时间：2018-08-23

电容和电感

和特性阻抗相似，单位长度电容（ C )和电感（L）的大小取决于内外导体尺寸之比（D/d）和介电常数（εr) ，计算公式如下：

驻波比（VSWR）和回波损耗

在射频和微波系统中，最大功率传输和最小信号反射取决于射频电缆的特性阻抗和系统中其他部分的匹配。射频电缆的阻抗变化将会引起信号的反射，这种反射会导致入射波能量的损失。

反射的大小可以用电压驻波比（VSWR）来表达，其定义是入射和反射电压之比。 VSWR 的计算公式如下：

式中， P为反射功率， Pi为入射功率。

VSWR 的等效参数是回波损耗、反射系数、失配损耗和匹配效率，换算关系如下：

式中， LR 为回波损耗，「为反射系数， LM 为失配损耗， nM 为匹配效率。

同轴电缆组件的VSWR指标取决于电缆，连接器及其加工工艺。一条测试电缆组件的典型 VSWR 值小于 1.15 ，换算成回波损耗为 23dB ，即入射功率的匹配（传输）效率为 99 . 5 ％。对于传输（即 S21 参数）测试，一条 VSWR < 1 . 2 的测试电缆可以满足要求了；而作为反射（ S11参数）测试应用时，对测试电缆的 VSWR 要求更高些。一般来说，测试系统的回波损耗应该比被测器件高 10dB 。当然，除了选用精密的测试电缆以外，还可以巧妙地结合精密衰减器来改善系统的失配损耗。从电缆组件类型来看，半刚性和半柔性电缆有着比较良好的VSWR表现。一条普通的 0 . 141 或 O . 086 电缆在DC 至 18G Hz 范围内可以做到小于 1 . 2 的 VSWR ，而并不需要花费太高的成本，当然加工和焊接工艺是保证VSWR指标的重要因素。

而柔性电缆要实现低的VSWR指标却并非易事。要求电缆在弯曲的条件下仍能保持良好的性能，这二者存在一定的矛盾。为了平衡这种矛盾，也就是得到一条既柔软又有良好的射频指标的柔性测试电缆，往往需要付出更多的成本代价。

有经验的射频工程师在用网络分析仪测量柔性测试电缆组件时，往往会在 S11 的测量状态下轻微地抖动电缆，并观察其VSWR 指标是否随着电缆的抖动而变化，从而来评估测试电缆组件的性能。

通常，柔性测试电缆组件可分为 3 GHz 、 6GHz 、 13GHz、18GHz、26GHz、 40GHz 和 50GHz 等几种。图 1 . 5 是一条 6GHz测试电缆的典型 VSWR 指标，在 6GHz 以下，其VSWR有着非常良好的表现，这种低成本的测试电缆组件完全可以满足常规的移动通信测试要求。

而当需要在更高的频率下使用时，则需要采用微波测试电缆组件，这也就意味着用户要花费更高的成本。这是因为微波电缆的设计和制造理念与常规电缆的不同所致，如微波电缆通常采用多层屏蔽和低密度的聚四氟乙烯材料作为介质，这种材料的介电常数要比普通的实心聚乙烯和聚四氟乙烯更低，在1 . 38- 1 . 73 之间，其其相速度（电磁波在电缆中的相对于空气的传播速度）超过 80%，也就是说更加接近于空气的介质特性。