No campo moderno das comunicações eletrônicas, os cabos coaxiais de RF são componentes-chave amplamente utilizados em cenários como comunicações sem fio, rádio e televisão e navegação por radar. Eles consistem em um condutor interno, uma camada isolante, um condutor externo e uma bainha externa. O condutor interno transmite sinais e pode ser um único fio sólido ou um fio trançado multifilar; a camada isolante é feita de materiais como polietileno para manter o isolamento elétrico e o suporte estrutural; o condutor externo é feito principalmente de malha de cobre trançada ou folha de alumínio para proteger a interferência eletromagnética; a bainha externa protege o cabo da erosão ambiental. Sua principal vantagem reside em confinar a energia eletromagnética dentro do meio para transmissão através de uma estrutura concêntrica, conseguindo transmissão de sinal com baixa atenuação, alto desempenho de blindagem e uma ampla banda de frequência, tornando-o particularmente adequado para cenários de frequência de micro-ondas.
I. Características Principais
(1) Impedância Característica
Este é um indicador chave que determina a eficiência da transmissão do sinal, diretamente relacionado à proporção de tamanho dos condutores internos e externos, e significativamente afetado pelo efeito pelicular. A impedância comum de 50 ohms pode equilibrar transmissão e perda de energia, adaptar-se à maioria dos equipamentos e é amplamente utilizada em áreas como comunicações sem fio; 75 ohms são usados principalmente em redes de televisão a cabo (CATV), com largura de banda de transmissão de até 1 GHz, e a largura de banda dos modelos comumente usados é de 750 MHz.
(2) VSWR e perda de retorno
VSWR reflete o grau de reflexão do sinal e um valor menor indica melhor consistência do cabo. O VSWR de conjuntos de cabos de micro-ondas típicos está entre 1,1-1,5, correspondendo a uma perda de retorno de 26,4-14dB, e a eficiência de transmissão atinge 96%-99,8% neste momento. Em aplicações práticas, um VSWR inferior a 1,5 pode atender à maioria das necessidades.
(3) Desempenho de atenuação
A atenuação (perda de inserção) é composta por perdas dielétricas, de condutor e de radiação. Quanto maior a frequência e menor o tamanho do condutor, mais óbvia será a atenuação, e o aumento da temperatura também agravará a perda. Ao selecionar, é necessário considerar a distância e a frequência de transmissão para garantir uma transmissão eficaz do sinal.
(4) Capacidade de energia
É dividido em capacidade de potência máxima e média. A primeira depende da capacidade de resistência à tensão, e a segunda está relacionada à capacidade de dissipação de calor, afetada por fatores como resistência à temperatura do meio, temperatura ambiente e altitude. Ele precisa ser considerado de forma abrangente em combinação com a potência e frequência reais.
(5) Outras características
A velocidade de propagação é inversamente proporcional à constante dielétrica do meio. Quanto menor a constante dielétrica, mais próxima ela está da velocidade da luz, o que auxilia na localização da falta; a distorção de intermodulação passiva é causada por fatores não lineares e pode ser reduzida por materiais de alta qualidade; a estabilidade de fase durante a flexão é crucial para sistemas como phased arrays, e cabos dielétricos de baixa densidade têm melhor desempenho.
II. Critérios de seleção
(1) Correspondência de Impedância
Precisa ser consistente com a impedância do equipamento do sistema. 50 ohms são selecionados para a maioria dos cenários, e 75 ohms são preferidos no campo de rádio e televisão para evitar reflexão de sinal e perda de eficiência.
(2) VSWR e perda de retorno
É dada prioridade a produtos com pequeno VSWR e grande perda de retorno. São necessários padrões mais elevados para cenários de alta precisão, e também deve ser dada atenção à estabilidade do desempenho de toda a banda de frequência.
(3) Atenuação e Potência
Para testes de curta distância, os cabos podem ser selecionados de acordo com a tolerância do equipamento, sendo necessários modelos de baixas perdas para longas distâncias; para cenários de alta potência, a capacidade de potência deve ser rigorosamente combinada e avaliada em combinação com fatores como frequência e ambiente.
(4) Blindagem e Durabilidade
Em ambientes com forte interferência eletromagnética, são necessários cabos com alta eficiência de blindagem. A blindagem de camada única, dupla e tripla é adequada, respectivamente, para diferentes frequências e cenários; para cenários com flexão frequente, deve-se prestar atenção à vida útil da flexão e à estabilidade de fase, e para ambientes de teste, a vida útil do plug-in dos conectores deve ser considerada.
III. Aplicações Típicas
(1) Comunicações sem fio
É usado para conectar estações base e antenas, dentro de terminais móveis e pontos de acesso sem fio. São necessários cabos com baixa perda, alta blindagem e correspondência de impedância, e cabos flexíveis são adequados para as necessidades de equipamentos miniaturizados.
(2) Rádio e Televisão
Os cabos de 75 ohms são o núcleo das redes de televisão a cabo e os amplificadores precisam ser usados para transmissão de longa distância; os transmissores os utilizam para conectar transmissores e antenas para garantir a amplitude da cobertura do sinal.
(3) Radar e Navegação
Os sistemas de radar contam com cabos com alta capacidade de potência, baixa perda e forte blindagem para transmitir sinais de pulso; em equipamentos de navegação, é necessária uma transmissão estável de sinais fracos de satélite para garantir um posicionamento preciso.
Com sua estrutura e desempenho únicos, os cabos coaxiais de RF tornaram-se os “canais nervosos” das comunicações modernas. Compreender suas características e lógica de seleção pode atender melhor às necessidades de diversos cenários.
