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浅析:射频线缆组件的屏蔽效率探究
2019-11-20

       简述:大部分无线电系统都需用射频线缆组件,即使许多解决方案都采用了成熟的技术,但性能和可靠性的微小差别也会对系统造成重大危害。碰到了许多技术工程师,凡是做军品的工程师许多人在选择线缆和射频连接器时,主要的关心的是低损性和高可靠性,此外也有许许多多别的因素也会考虑到,如驻波、耐用性、EMI、PIM和环境性能。

电缆组件

       屏蔽效率如何理解?屏蔽层是包围和隔离电路的传导屏障,对射频同轴电缆而言,被隔离的电路是中心导体、电介质和外导体。因为集肤效应,在微波频率上,外导体的回流在外导体内侧很薄的一层内传输。如此一来,外导体的剩下一部分变为了隔离层。因而将屏蔽效率界定为屏蔽层一面入射的射频能量与透射到另一侧的射频能量相互之间的比例。

       反射和吸收是2个关键屏蔽机制。是公认的屏蔽层分析代表,其中媒介2为屏蔽层。一部分入射射频能量从媒介2表层反射出来。能量的剩下一部分进到媒介2,因为材料的电阻损耗,能量被耗散,一部分能量被吸收。能量的剩下一部分媒介2到达媒介3,其中一部分能量又被反射,其他的一部分能量到达媒介3,即屏蔽层须要隔离的区域。

       绝大多数屏蔽体只防电场辐射。防磁须要另辟蹊径。由于沒有实用性办法屏蔽磁场,必需使用高导磁率原材料覆盖电路,可以更改电磁辐射方向,防止其干扰电路。高导磁率材料可以使磁场形变、圆环中心绝缘。在预估出现高能量、电磁脉冲时,时常采取这种屏蔽。例如射频电缆组件在做相对电磁兼容实验室,会在线缆外边套一些磁环,减少磁干扰。

       针对射频同轴电缆,其屏蔽层多种形式。*简单有效的屏蔽层是半刚性同轴电缆的外导体,远好于其它屏蔽方式。半刚性构造选用1个相对偏厚的一体式圆柱外导体,以高导电性原材料制作。因而,它具备出色的屏蔽效率,在1至18GHz频率下的屏蔽效率远超过140dB。

       柔性射频同轴电缆4种普遍屏蔽层类型

       第一种是*普遍的编织圆线屏蔽层,一般以锡或镀银铜线制成。这类结构柔性极好,便于生产制造,具备构造和导电性双向作用,其缺陷在于屏蔽效率与编织密度正比。针对*高18GHz频率,标准密度对应的标准屏蔽效率为40dB。更高的编织密度可以提高屏蔽效率,但电缆的柔性变弱,生产加工时间增加及其原材料成本上升。

       第二种是编织扁平线一般来说为镀银线,这种屏蔽层构造牢固,较第1种有着更优的屏蔽效率,一般在*高18GHz频率下,屏蔽效率为85dB。

       第三种是螺旋绕扁平线,该种类屏蔽层在弯曲时能维持较佳的相位稳定性、接触电阻较低、柔性极好,在*高18GHz频率下,屏蔽效率达到110dB。高品质的电缆采用镀银扁平铜线。但这类屏蔽层加工工艺标准高,因而产品成本比第1种和第2种高许多。

       第四种是采用硬化聚合物(聚酯薄膜、聚酰亚胺或聚酯)螺旋缠绕,聚酰亚胺具备高强度、抗化学腐蚀和耐高温特点。铝聚酯薄膜便宜、轻质,而且抗静电放电。缺陷在于屏蔽性能差,须要沉积金属能够导电。沉积过程会造成高接触电阻,不利于屏蔽性能。

       其余还有二种屏蔽层种类,单层圆绞线屏蔽层与单层扁平绞线屏蔽层。单层圆绞线屏蔽层使用多重圆线导体以螺旋状缠绕电介质。单层扁平线绞合屏蔽层使用薄扁平金属(一般为镀银铜线)以螺旋状缠住电介质,并缠住一层硬化聚合物捆绑扁平线束,降低接触电阻。单层绞线屏蔽用来增强电缆的触感,形成柔软、柔韧的电缆。其生产制造更易、迅速,组件价格低,但这二种屏蔽层非常容易弯曲、移动和温度更改接触电阻,减低耗损稳定性和屏蔽效率。

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