什麼是高頻電纜？簡單易懂的解說類型和績效評估指標

在5G通訊設備開發專案中，高頻電纜的選擇是極大影響產品效能的關鍵問題。特別是在毫米波頻段使用時，準確了解電纜的特性和性能指標，選擇最適合應用的產品至關重要。

本文以簡單易懂的解釋了高頻電纜的基本概念、標準、種類、性能指標。請隨意使用此作為參考。

什麼是高頻電纜？

高頻電纜是準確傳輸高頻訊號不可或缺的配線材料。

它們的用途十分廣泛，例如電視和無線電天線以及通訊設備，因此了解它們的基本結構和選擇標準非常重要。

這裡我們來討論高頻電纜的特性及其結構。

高頻電纜特點

高頻電纜是一種同軸佈線技術，旨在確保幾MHz到幾GHz的訊號穩定傳輸。這種電纜的一大特點是採用絕緣體隔開中心導體與外導體的結構，以最大限度地減少外部噪音的侵入。

其應用範圍十分廣泛，包括電視廣播、無線通訊以及醫療設備內部佈線，並支援高品質的資料傳輸。

根據頻帶和安裝環境選擇導體材料、絕緣體類型、外導體的屏蔽方法進行最佳化組合。這樣做的好處是可以減少衰減，並最大程度地提高所連接設備的效能。

高頻電纜結構

高頻電纜基本上由四層組成：中心導體、絕緣體、外導體和護套。

中心導體是傳輸訊號的重要部件，可由鍍銅鋼絲或鍍銀軟銅線製成。絕緣是決定介電損耗的因素。經常使用的有聚乙烯和聚四氟乙烯。外導體由金屬箔或編織線製成，用於阻擋外部噪音和抑制訊號輻射。

最外層即護套，起到保護塗層的作用，提供機械耐久性，並保護整條電纜免受溫度和濕度變化的影響。

高頻電纜標準

高頻電纜常見的有JIS標準、MIL標準等。這些標準是確保電纜性能和品質的標準。

標準決定了電纜的粗細、特性阻抗、可用頻帶等。

高頻電纜主要標準如下：

• JIS標準
• 軍用標準

了解這些標準將幫助您為您的應用選擇合適的電纜。

讓我們仔細看看每一個。

JIS標準

JIS標準是日本的工業標準，它系統化了主要在日本境內銷售的電纜的特性。

例如「3C-2V」、「5C-FB」等標記，透過數字和字母的組合可以大致了解外徑和內部結構。

電纜越粗，阻尼越小，但也有較難處理的缺點。

另一個優點是它很容易獲得，因為它被廣泛應用於家庭廣播設備和測量接線。可以輕鬆找到用於設備維護的兼容部件，並可期待長期的可維護性。

軍用標準

MIL標準是美國軍用標準，特點是對耐候性和耐用性有嚴格的要求。

名為RG-○○的電纜很多，在國際上廣受認可。

詳細定義了材料和外部尺寸，以使其能夠在劇烈振動、高溫和潮濕的環境中使用。

由於它基於軍用標準，因此可靠性極高，並被用於宇宙開發和航空等專業領域。如果需要與海外產品相容，選擇MIL標準將更容易符合要求。

高頻電纜類型

根據用途和使用環境，高頻電纜有多種類型。了解每種方法的特點並正確使用它們非常重要。

本節介紹一些典型的高頻電纜類型。

• 高頻測量電纜
• 半柔軟電纜
• 半剛性電纜
• TFT 電纜

每條電纜都有不同的特性。選擇最適合您目的的一個非常重要。

高頻測量電纜

高頻測量電纜的設計著重於低損耗和低反射特性，以便進行高精度測量。即使連接到測量儀器，相移和衰減也會被最小化，有助於準確的數據收集。

透過關注內部導體的質量和絕緣體的介電常數，即使在 GHz 層級也可以抑制訊號誤差。

與高效能連接器的兼容性很重要，同時也要注意SMA和N型連接器的安裝精度。

因為它們用於實驗室和工廠檢查過程，所以必須嚴格控制操作和可靠性。

半柔軟電纜

半柔性電纜是可以一定程度彎曲的電纜，例如使用波紋銅管作為外導體。

雖然它比柔性電纜稍微剛性一些，但其優點是其特性不會因振動或溫度變化而發生太大波動。這在需要同時具有一定程度的靈活性和穩健性的情況下很有用，例如無線基地台和車載通訊系統。

內部採用泡沫聚乙烯等材料，在確保高頻特性的同時，也減輕了設備重​​量。由於電纜在佈線後很容易保持其形狀，因此減少了安裝後的重新調整，從而降低了營運成本。

半剛性電纜

半剛性電纜具有極為剛性的外導體，完全由金屬管製成。

雖然它可以彎曲，但一旦成型，它就具有剛性結構，很難重新調整。另一方面，它還具有高頻範圍內出色的相位穩定性和極低的反射等額外優勢。

它們用於宇宙空間、航空器等劇烈振動的環境、高頻電路以及精密設備內部的連接。其優點是機械強度高，即使長期使用其特性也不易改變。

TFT 電纜

TFT電纜被稱為適合室內佈線的電纜，因為它們既柔軟又阻燃。我們的許多產品都經過 UL CMP（Plenum）認證，並且設計符合建築物內的防火安全標準。

它的小外徑和出色的靈活性使其易於在天花板上方或牆壁內等狹小空間內佈線。

此外，絕緣體和外導體均採用耐熱材料，以確保穩定的高頻特性。

預計它將得到廣泛的應用，包括建築物和辦公室內的通訊網路以及廣播設備。

高頻電纜性能指標

高頻電纜的性能用幾個重要指標來表示。了解這些指標將使您能夠為您的應用選擇合適的電纜。

這裡我們來解釋一下三個特別重要的指標。

• 衰減
• 特性阻抗
• VSWR

讓我們仔細看看每一個。

衰減

衰減是通過電纜時發生的訊號損失量，通常以 dB 為單位。頻率越高，衰減往往越大，傳輸距離越長，影響越嚴重。

使用較粗的電纜會減少衰減，但處理起來會更困難，而且成本也更高。因此，必須考慮使用的頻率和距離、安裝條件等，選擇具有所需最小厚度的電纜。

正確使用低衰減電纜可以顯著提高整體通訊品質。

特性阻抗

特性阻抗是電纜內部電阻與電抗的綜合值，也是決定高頻電路匹配的重要指標。

50Ω 和 75Ω 被廣泛使用，透過將它們與設備的阻抗相匹配，可以最大限度地減少訊號反射。

絕緣體的外徑和介電常數影響很大，因此在設計階段必須特別注意。如果在一致性方面沒有達到要求的程度就進行操作，發出的部分電力將會返回，造成測量誤差並降低傳輸效率​​。

最終，通常使用 VSWR 等值來檢查匹配程度。

VSWR

VSWR 代表電壓駐波比，量化電纜和設備之間的阻抗匹配程度。越接近1，反射越少，被認為是理想狀態。

VSWR 管理對於處理高頻段的無線設備和高精度測量系統極為重要。

如果不解決匹配不良的問題，波可能會在電纜內部來回傳播，幹擾訊號，甚至對連接器施加過多的壓力。

由於每個頻率都會產生不同的值，因此在關注目標頻段的同時改善 VSWR 非常重要。

摘要

至此我們已經對高頻電纜的結構和性能指標進行了詳細的講解。

透過了解標準和類型之間的差異以及特性阻抗、衰減和 VSWR 等因素，您可以有效地選擇最適合您用途的電纜。

除了JIS、MIL規格的產品外，還有高精度測量用、半柔性、半剛性、TFT等多種用途的產品可供選擇。

透過徹底採取阻抗匹配和VSWR措施，可以最大限度地減少通訊和測量過程中的損失並確保高品質。