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同轴电缆的最大频率有多高?
【发布时间:2019-07-10】 【作者:admin】

  4238现场开奖结果同轴电缆在传输中具备可靠性、高带宽、低损耗以及高隔离度的优点,因此成为射频和微波应用中最常用的传输线。广播电视、雷达、GPS、应急管理系统、飞机和船舶等传输设备的主要制造商都会采用同轴电缆。同轴电缆的用途涵盖任何必须最大程度降低信号损失和衰减的系统。与波导不同,同轴电缆不存在最低截止频率,但其最大频率又如何呢?

  与其他电磁频谱部分一样,射频(RF)部分同样以单位为赫兹(Hz)的频率或单位为米的波长表征。这两个物理量之间存在反比关系——频率越高,波长越短;反之亦然。射频信号的强度以瓦特为单位。频段是指射频频谱的某一指定部分,例如无线电广播中使用的AM和FM频段。此外,频段内的某一部分称为带宽。频率以交流(AC)电流每秒种的交变次数或周期数表示。例如,广播电台以每秒数千个周期的频率工作,因此其频率称为千赫(kHz)。比千赫更高的频率为兆赫(MHz),即每秒数百万个周期。射频是指主要用于广播电视信号传播的3 MHz~3 GHz频段,而微波频率涵盖0.3~3 GHz的特高频(UHF),3~30 GHz的超高频(SHF),以及30~300 GHz的极高频(EHF)三个频段。

  除了一些特殊情况之外,大多数同轴电缆实际上并不存在特定阻带频率这一意义上的截止频率。相反地,同轴电缆中使用的“截止频率”一词是指制造商所测试的最高频率,或者指可使同轴电缆转变成波导,或发生横向电磁模(TEM)以外的其他模的频率。由此可见,同轴电缆的截止频率可指技术规格内的最高频率,或者指为了避免发生横磁(TM)传播模或横电(TE)传播模,而合理设定于此类传播模发生频率下方的某一频率。虽然同轴电缆在高于TEM模截止频率的频率下仍能传输信号,但由于TM或TE传播模的效率极为低下,因此对大多数应用来说并不理想。

  趋肤深度与截止频率是讨论同轴电缆频率时的两个重要概念。同轴电缆内含有芯线和接地外屏蔽层这两种导体。在高频下,电子朝导体表面迁移,从而导致同轴电缆发生趋肤效应。该效应可导致衰减增大、介电层升温以及同轴线阻性损耗增大的问题。采用大直径同轴电缆可减少趋肤效应导致的损耗,但与此同时,同轴电缆尺寸的增大将降低其可承受的最大频率。具体而言,当电磁能的波长大小超出横向电磁模(TEM)时,将开始沿同轴线“弹跳”前行。这便是所谓的横电11模(TE11),其将导致同轴电缆到达截止频率。由于新传播模的频率和传播速度异于TEM模,因此将会发生反射,从而对沿同轴电缆传输的TEM模信号造成干扰。这一相应频率便称为上限频率或截止频率。

  在截止频率下,电磁系统传输的能量开始因衰减而降低,或者因反射而无法沿线路继续传输。TE和TM模是沿同轴线传播的最低阶模。TEM模的电场和磁场均与传播方向交叉,理想的TEM模可在任何频率下传播。当超出截止频率时,将会激发更高阶的传播模。其中,TE11模便是即将出现的首个此类高阶模。为了获得清晰的信号,必须保证只有一个传播模,因此需要将信号频率保持于截止频率以下。减小同轴电缆的尺寸可以提高截止频率。通过这种方式,可以将同轴电缆和同轴连接器的截止频率提高至毫米波频率。然而,另一方面,物理尺寸的缩小还将导致功率处理能力降低,损耗增大。