试析射频同轴电缆衰减的影响因素

时圣浩 赵彬 胡康

摘要：随着经济社会的快速发展，移动通信技术越来越被广泛应用，这也促进了射频同轴电缆的市场需求和应用逐步提升。而射频同轴电缆的衰减是影响通信信号传输的关键要素，因此研究和分析射频同轴电缆衰减的影响因素，对移动通信技术的发展和运用都有着至关重要的作用。射频同轴电缆衰减表示的含义是电缆在行波工作状态下传输功率损耗或者电压发生损耗和减少。本文介绍了射频同轴电缆的特性和应用现状，并深入分析了射频同轴电缆衰减的影响因素，主要包括原材料，驻波比和外导体等方面的影响因素，希望对移动通信行业的从业者在选择射频同轴电缆时提供一定的参考和借鉴。

关键词：射频同轴电缆;衰减;影响因素

雷达、通信设备常用的通信传输元器件即为射频同轴电缆，其主要结构是内导体、绝缘、外导体和护套。衰减是射频同轴电缆的传输信号有效性的重要参考依据，它表明了电磁能量通过电缆介质传输时的损耗程度，所以电缆的衰减是衡量电缆传输性能的关键指标。尤其是长远距离传输时更是如此，如果为了减少电缆信号的衰减而选择材质优良的传输电缆，要投入相当高的电缆成本。

一、射频同轴电缆概述

（一）射频同轴电缆简介

射频同轴电缆的结构由内导体、外导体和内外导体之间的介质构成，如图1所示。射频电缆被广泛应用于无线通信行业、广播电视行业等领域的信息传输中。射频电缆的结构是复杂多样的，射频同轴电缆是射频电缆中最常用的结构形式，同时，使用率较高的射频同轴电缆是50欧姆和70欧姆的射频同轴电缆。

（二）射频同轴电缆特性

在理想状态下，射频同轴电缆的回路和电磁场均处于封闭状态，外部电磁场为零，因而使射频同轴电缆拥有下述一些特性。

（1）传输状态下性能稳定，对外界的屏蔽性较高，受外界电磁波的干扰小。

（2）可以传输较宽的频带，传输损耗小。

（3）天线效应小，辐射损耗小。

（4）电缆的结构简单，易于安装和使用，成本经济实惠。

（5）可满足一些特殊的应用场景的需求，例如大功率状态、稳相状态、低衰减状态、高屏蔽状态、耐高温状态、耐辐射状态、耐高压状态、低噪音状态等应用场景下。

二、射频同轴电缆的应用现状

（一）市场需求方面

在市场需求方面，射频同轴电缆广泛应用于电子设备、移动通信、广播电视、航空航天等领域。从通信设备看，随着各国网络的提速，手机用户数大幅增长、手机增值业务不断延伸，刺激了通信运营商不断加大对通信基础设备的投资，尤其是在5G时代来临的形势下，研究显示，到2030年，支持5G的行业有可能成为全球经济创造8万亿美元的价值。通信基础设备的建设投资将新来新的高潮，受益于通信基础设施的建设，应用于通信设备的射频同轴电缆市场规模将保持增长快速增长态势。从航天航空以及军工领域发展来看，这些行业是国家政策倾斜较多的行业，未来发展将会比较平稳，对射频同轴线缆的需求就有长期性和稳定性。

（二）产品细分领域方面

在产品投资领域方面，由于中国射频同轴电缆行业起步较晚，行业整体技术水平较低，中国在极细射频同轴电缆及稳相微波射频同轴电缆领域的竞争力较弱，国内生产这种高端射频同轴线缆的企业较少，大部分的产品仍然依靠进口。这意味着进行极细射频同轴电缆及稳相微波射频同轴电缆的投资不仅竞争压力小，而且盈利空间大，投资机会较多。

三、射频同轴电缆衰减的影响因素

（一）原材料

射频同轴电缆的衰减主要是由导体衰减、介质衰减、辐射衰减三部分组成的，除了泄漏电缆外，辐射衰减非常小。射频同轴电缆在生产制造过程中结构的不均匀，或者在传输信号过程中电缆承受外部压力、发生形状弯曲或温度变化的情况下，均会发生较大程度地衰减，并且大部分损耗的能量会转变成热能，而热能又使电缆的温度上升，从而导致电阻和介质衰减又会继续增加。射频同轴电缆中影响衰减的原材料包括内导体材料、绝缘材料、外导体材料。其中，内导体材料对衰减的影响表现为趋肤效应使导体有效电阻增加，从而使导体传输的信号衰减。另一方面，介质材料对衰减的影响表现为相关材料对外界电磁波干扰隔绝性能较好，同时阻断外界温度传递到射频同轴电缆，降低外界造成的射频同轴电缆衰减。

（二）驻波比

由于电缆本身的结构及生产过程中的不均匀，电压驻波比必然存在，部分能量通过多次传输一一反射，最终又返回到发射端。这种能量的损失，也是影响电缆衰减的因素。因此，通过降低电压驻波比，可以有效减少射频同轴电缆的衰减，通常，降低电压驻波比的途径有：选用一致性好、高品质的内外导体材料;在挤绝缘的过程中，严格控制发泡的均匀性，提高发泡绝缘线芯直径的均匀性、电容的稳定性;选用机械加工精度及电气控制精度合适的生产设备及控制软件，并对其进行定期维修及优化，及时发现和消除设备故障;在氩弧焊工序上，配置高度在线几何图像仪，实时监测外导体的节距、波峰、波谷尺寸，确保电压驻波比性能优良;提高内外导体的同心度，即控制电缆绝缘不发生偏心。

（三）外导体

外導体在射频同轴电缆中的作用和功能与内导体一样，均为发挥导电作用的电缆结构元件。然而外导体的所占尺寸与内导体比起来要大很多，因此在外导体材料的导电性能要求方面可适当减低要求，例如可使用铝材料来代替铜作为外导体材料，而对于电缆传输时的总衰减程度影响较小。射频同轴电缆的外导体在信号传输中发挥着导体和屏蔽的双重作用，其机械性能、物理性能以及密封性能对于电缆成品的质量起着重大的影响作用，因此射频同轴电缆对外导体的结构形式设计和生产制造工艺的控制都有着较高的要求。

四、结论

在实际工程运用中，要结合使用场景和需求选用适宜的射频同轴电缆，同时应考虑到电缆的特性阻抗、衰减量、额定功率和工作电压，其中衰减量尤其需要重点关注，因其制约着信号在电缆中传输效果。本文介绍了射频同轴电缆的特性和应用现状，并深入分析了射频同轴电缆衰减的影响因素，主要包括原材料，驻波比和外导体等方面的影响因素，希望对相关行业的从业者在选择射频同轴电缆时提供一定的参考和借鉴价值。

参考文献

[1]邵偲淳，蔡晓虎，郑成军，肖怀远.编织工艺对射频同轴电缆性能影响的探究[J].机电信息，2021（23）：40-43.

[2]张忠，张仁杰，单海龙，陈辉.低损耗射频同轴电缆扭转弯曲性能的试验方法和影响因素分析[J].电线电缆，2020（06）：21-24.

[3]多卉卉，许刚.关于射频同轴电缆组件的构成及装配探讨[J].电子测试，2020（18）：102-103+97.