同軸電纜是射頻和微波應(yīng)用中最常用的傳輸線,因?yàn)樗梢蕴峁┛煽康膫鬏敚⑶揖哂袑拵挘蛽p耗和高隔離度的優(yōu)點(diǎn)。傳輸設(shè)備的主要制造商,即無線電和電視,雷達(dá)和GPS以及應(yīng)急管理系統(tǒng),空中和海上技術(shù),均使用同軸電纜。
同時(shí),同軸電纜適用于必須將信號(hào)損失和衰減降至最低的任何系統(tǒng)。與波導(dǎo)不同,同軸電纜沒有較低的截止頻率,但是它的頻率是多少?頻率像電磁頻譜的其他部分一樣,射頻(RF)通過其以赫茲(Hz)或波長(米)為單位的頻率來標(biāo)識(shí)。
這兩個(gè)概念之間存在反比關(guān)系,因此隨著頻率增加,波長減小,反之亦然。射頻信號(hào)的強(qiáng)度以瓦特為單位。
頻帶是指RF頻譜的指定部分,例如,在無線電廣播中使用的AM和FM頻帶,并且在該頻帶內(nèi),頻譜的一部分被稱為帶寬。頻率被識(shí)別為每秒交流電(AC)的反轉(zhuǎn)次數(shù)或周期數(shù)。
例如,無線電臺(tái)以每秒數(shù)千個(gè)周期的頻率運(yùn)行,其頻率稱為千赫茲(kHz);更高的頻率是每秒數(shù)百萬個(gè)周期,稱為兆赫茲(MHz)。射頻是主要用于傳輸無線電和電視信號(hào)的頻帶,范圍從3MHz到3GHz。
微波頻率范圍從0.3-3GHz的超高頻(UHF),3-30GH的超高頻(SHF)到30-300GHz的超高頻(EHF)。最大頻率除某些例外,大多數(shù)同軸電纜對(duì)于特定的阻帶頻率沒有實(shí)際的截止期限。
取而代之的是,術(shù)語“截止”用于表示制造商測試的最高頻率,或者當(dāng)頻率達(dá)到同軸電纜的點(diǎn)(橫向電磁模式(除了TEM除外)時(shí))時(shí),電纜將成為波導(dǎo)和其他模式。因此,同軸電纜的截止頻率可以使得同軸電纜保持在規(guī)格內(nèi)或在合理范圍內(nèi),以避免橫向磁(TM)或橫向電(TE)傳播模式。
盡管同軸電纜仍可以承載頻率高于TEM模式的截止頻率的信號(hào),但是TM或TE傳輸模式的效率要低得多,這對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言并不理想。截止頻率和趨膚深度在討論同軸電纜的頻率時(shí),需要注意的兩個(gè)重要概念是趨膚深度和截止頻率。
同軸電纜由兩條導(dǎo)體組成,一個(gè)內(nèi)部引腳和一個(gè)外部接地屏蔽。當(dāng)“高頻引起電子朝著導(dǎo)體的表面遷移時(shí),趨膚深度沿著同軸線發(fā)生。
這種趨膚效應(yīng)導(dǎo)致衰減和電介質(zhì)加熱增加,并導(dǎo)致沿同軸線的電阻損耗更大。為減少皮膚沖擊所造成的損失,可以使用較大直徑的同軸電纜,但是增加同軸電纜的尺寸會(huì)降低同軸電纜可以傳輸?shù)淖畲箢l率。
問題在于,當(dāng)電磁能波長超過橫向電磁(TEM)模式并開始時(shí),當(dāng)沿同軸線的“反彈”為橫向電模式(TE11)時(shí),將產(chǎn)生同軸電纜的截止頻率。由于新的頻率模式以與TEM模式不同的速度傳播,因此它將反射并干擾通過同軸電纜傳輸?shù)腡EM模式信號(hào)。
這稱為上限頻率或截止頻率。截止頻率是流經(jīng)EM系統(tǒng)的能量開始通過衰減或反射而不是通過線路降低的點(diǎn)。
TE和TM模式是在同軸線上傳播的最低階模式。在TEM模式下,電場和磁場均垂直于行進(jìn)方向,并允許所需的TEM模式在所有頻率下傳播。
當(dāng)?shù)谝桓唠A模式(稱為TE11)傳播時(shí),高階模式將以高于截止頻率的頻率被激發(fā)。為了確保僅傳播一種模式以獲得清晰的信號(hào),該信號(hào)必須低于截止頻率。
減小同軸電纜的尺寸會(huì)增加截止頻率。 q
同時(shí),同軸電纜適用于必須將信號(hào)損失和衰減降至最低的任何系統(tǒng)。與波導(dǎo)不同,同軸電纜沒有較低的截止頻率,但是它的頻率是多少?頻率像電磁頻譜的其他部分一樣,射頻(RF)通過其以赫茲(Hz)或波長(米)為單位的頻率來標(biāo)識(shí)。
這兩個(gè)概念之間存在反比關(guān)系,因此隨著頻率增加,波長減小,反之亦然。射頻信號(hào)的強(qiáng)度以瓦特為單位。
頻帶是指RF頻譜的指定部分,例如,在無線電廣播中使用的AM和FM頻帶,并且在該頻帶內(nèi),頻譜的一部分被稱為帶寬。頻率被識(shí)別為每秒交流電(AC)的反轉(zhuǎn)次數(shù)或周期數(shù)。
例如,無線電臺(tái)以每秒數(shù)千個(gè)周期的頻率運(yùn)行,其頻率稱為千赫茲(kHz);更高的頻率是每秒數(shù)百萬個(gè)周期,稱為兆赫茲(MHz)。射頻是主要用于傳輸無線電和電視信號(hào)的頻帶,范圍從3MHz到3GHz。
微波頻率范圍從0.3-3GHz的超高頻(UHF),3-30GH的超高頻(SHF)到30-300GHz的超高頻(EHF)。最大頻率除某些例外,大多數(shù)同軸電纜對(duì)于特定的阻帶頻率沒有實(shí)際的截止期限。
取而代之的是,術(shù)語“截止”用于表示制造商測試的最高頻率,或者當(dāng)頻率達(dá)到同軸電纜的點(diǎn)(橫向電磁模式(除了TEM除外)時(shí))時(shí),電纜將成為波導(dǎo)和其他模式。因此,同軸電纜的截止頻率可以使得同軸電纜保持在規(guī)格內(nèi)或在合理范圍內(nèi),以避免橫向磁(TM)或橫向電(TE)傳播模式。
盡管同軸電纜仍可以承載頻率高于TEM模式的截止頻率的信號(hào),但是TM或TE傳輸模式的效率要低得多,這對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言并不理想。截止頻率和趨膚深度在討論同軸電纜的頻率時(shí),需要注意的兩個(gè)重要概念是趨膚深度和截止頻率。
同軸電纜由兩條導(dǎo)體組成,一個(gè)內(nèi)部引腳和一個(gè)外部接地屏蔽。當(dāng)“高頻引起電子朝著導(dǎo)體的表面遷移時(shí),趨膚深度沿著同軸線發(fā)生。
這種趨膚效應(yīng)導(dǎo)致衰減和電介質(zhì)加熱增加,并導(dǎo)致沿同軸線的電阻損耗更大。為減少皮膚沖擊所造成的損失,可以使用較大直徑的同軸電纜,但是增加同軸電纜的尺寸會(huì)降低同軸電纜可以傳輸?shù)淖畲箢l率。
問題在于,當(dāng)電磁能波長超過橫向電磁(TEM)模式并開始時(shí),當(dāng)沿同軸線的“反彈”為橫向電模式(TE11)時(shí),將產(chǎn)生同軸電纜的截止頻率。由于新的頻率模式以與TEM模式不同的速度傳播,因此它將反射并干擾通過同軸電纜傳輸?shù)腡EM模式信號(hào)。
這稱為上限頻率或截止頻率。截止頻率是流經(jīng)EM系統(tǒng)的能量開始通過衰減或反射而不是通過線路降低的點(diǎn)。
TE和TM模式是在同軸線上傳播的最低階模式。在TEM模式下,電場和磁場均垂直于行進(jìn)方向,并允許所需的TEM模式在所有頻率下傳播。
當(dāng)?shù)谝桓唠A模式(稱為TE11)傳播時(shí),高階模式將以高于截止頻率的頻率被激發(fā)。為了確保僅傳播一種模式以獲得清晰的信號(hào),該信號(hào)必須低于截止頻率。
減小同軸電纜的尺寸會(huì)增加截止頻率。 q