同轴传输线、同轴连接器、射频电缆组件
工程设计参考资料
中国电子科技集团公司第四十研究所 马乃祉
D：外导体内径 d：内导体外径 εr：介质相对介电常数 μr：介质相对导磁系数 图1 Ddεr表1 常用介质材料的电性能参数（25℃、标准大气压） 介质材料 常用标记 介电强度(伏/密耳) 80 480 700 480 500 560 500～660 500 500 600 500 相对介电常数εr(103Hz) 1 2.3 2.3 2.05 2.05 3.42 2.25～2.30 2.55 2.7 3.3 2.64 正切损耗角tgδ(100MHZ) 0 5×10-3 5×10-3 1×10-4 2×10-4 2×10-3 5×10-4 5×10-4 3×10-3 3×10-3 3×10-3 空气 air PE 聚乙烯 IMP 交联聚乙烯 聚四氟乙烯 TFE 氟化乙烯丙烯 FEP 聚酰亚胺(改性) PI 聚丙烯(共聚) POLY 聚苯乙烯 苯乙烯聚苯撑氧 MPPO 聚苯撑硫/聚苯PPS/PPO 撑氧 改性聚苯醚
1、特性阻抗，Z0（殴姆）
Z0?138?rlgD60D?ln d?rd?rDln ?rd精确计算：Z0?59.95849162、单位长度电容C、电感L
C?7.354?r16.95?r?（pF/英呎） DDlglndd
L?0.140lgDD?0.0606ln（μH/英呎） 1英呎=0.3048米 dd3、理论截止频率 fc
fC?C0?c?2C0?r?(D?d)?190.85?r(D?d)（GHZ）
λc：截止波长
C0：真空中的光速，精确值为299792458±1.2（米/秒） 精确计算：fC?2.041C0194.765 ??r?(D?d)?r(D?d)表2 同轴传输线截止频率与相近连接器对照表(50Ω)
公称尺寸同轴传输线外导体内径（Dmm） 16 12 11 10 8 7 6.5 6 5 4 3.5 3 2.92 2.4 2 1.85 1 D/d 截止频率（GHZ） εr=1 8.48 11.31 12.34 13.57 16.97 19.39 20.89 22.62 27.15 33.94 38.78 45.25 46.49 56.56 67.88 73.38 135.76 2.301 εr=1.5 7.30 9.74 10.75 11.68 14.612 16.69 18.20 19.48 23.37 29.22 33.39 38.96 40.03 48.70 58.44 63.18 116.89 2.775 εr=2 6.58 8.78 9.57 10.53 13.16 15.04 16.20 17.55 21.06 26.32 30.08 35.1 36.06 43.88 52.65 56.92 105.31 3.2495 εr=2.05 6.52 8.69 9.49 10.44 13.04 14.9 16.06 17.40 20.88 26.10 29.82 34.79 35.75 43.49 52.16 56.42 104.38 3.29 相近的通用连接器 7/16 UHF HN SC BNC N APC-7 TNC ATNC SMA BMA APC-3.5 SSMA 2.9、SMK（K） 2.4 1.85（V） 1.0（M） 连接器使用上限频率 (GHZ) 6 4 6 11 4 18 11 18 26.5 33 35 40 50 65 110
4、传播速率 VP
VP%?1?r?r?100
5、延时 Tns
Tns?1.067?r（ns/英吋）
6、驻波参数
反射系数 Reflection Coefficient （Γ） 反射损耗 Return Loss (dB) Loss??20lg电压驻波比 VSWR（ROS） VSWR?1??1??1 ?
表3 VSWR、Γ、Loss换算表
VSWR 17.3910 8.7242 5.8480 4.4194 3.5698 3.0095 2.6146 2.3229 2.0999 1.9250 1.7849 1.6709 1.5769 1.4985 1.4326 1.3767 1.3290 1.2880 1.2528 1.2222 1.1957 1.1726 1.1524
Γ 0.8913 0.7943 0.7079 0.6310 0.5623 0.5012 0.4467 0.3981 0.3548 0.3162 0.2818 0.2512 0.2239 0.1995 0.1778 0.1585 0.1413 0.1259 0.1122 0.1000 0.0891 0.0794 0.0708 Loss（dB） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 VSWR 1.0850 1.0515 1.0458 1.0407 1.0362 1.0322 1.0287 1.0255 1.0227 1.0202 1.0180 1.0160 1.0143 1.0127 1.0113 1.0101 1.0090 1.0080 1.0071 1.0063 1.0057 1.0050 1.0045 Γ Loss（dB） 0.0282 31 0.0251 32 0.0224 33 0.0200 34 0.0178 35 0.0158 36 0.0141 37 0.0126 38 0.0112 39 0.0100 40 0.0089 41 0.0079 42 0.0071 43 0.0063 44 0.0056 45 0.0050 46 0.0045 47 0.0040 48 0.0035 49 0.0032 50 0.0028 51 0.0025 52 0.0022 53
1.1347 1.1192 1.1055 1.0935 1.0829 1.0736 1.0653
0.0631 0.0562 0.0501 0.0447 0.0398 0.0355 0.0316 24 25 26 27 28 29 30 1.0040 1.0036 1.0032 1.0028 1.0025 1.0022 1.0020 0.0020 0.0018 0.0016 0.0014 0.0013 0.0011 0.0010 54 55 56 57 58 59 60 7、电流的趋肤深度 δ
????（μm） ?0.029?f?r?r?电阻率：ρ （Ω·cm）-1 电导率：??1? （Ω·cm）
波 长：λ （cm）
表4 部分金属的电导率 金属 银 铜 金 铝 黄铜 黄铜或铍铜
电导率 6.27×105 5.8×105 54.1×10 3.47×105 ≈1.5×105 ≈1.3×105 渗透深度(100MHZ) 6．3 6．6 7．2 8．5 ≈13 ≈14 8、同轴线的衰减 β
β=β1+β2 （dB/cm） β1（电阻损耗）=
0.27411(?)f （dB/cm） Z0D?1d?2ρ1、ρ2分别为外、内导体的电阻率（Ω·cm）-1 f：频率（MHZ） β2（介质损耗）=
??r?rtg??0.91?r?rtg??f?10?3 （dB/cm） ?9、驻波系数对衰减的影响
传输线端的负载的驻波系数本身增加了传输线的衰减
?2??1?e?2?L
Γ2：传输线输入端的反射系数 Γ1：负载的反射系数
βL：传输线长度为L时的衰减 10、传输线内外导体间的电场 Ea（V/cm）
同轴传输线内外导体间，内导体外表面的电场为最大
Ea?2UmDd?lnd （V/cm）
Um：内外导体间的峰值电压
11、传输线的最大工作电压 U（单位：伏特，50HZ有效值）
DUa?ln?E
2?rddE的值由绝缘材料的特性确定，单位（伏特/cm）
表5
绝缘材料 空气 空气+聚四氟乙烯 空气+聚乙烯 单层聚四氟乙烯 单层聚乙烯 E（V/cm） 30000 5000 5000 40000 50000 12、同轴传输线的最大电晕强度 Pc
pC?(U2P?ROS)?(1)2 Z0P0式中：U：最大工作电压 （V，50HZ有效值）
P1：同轴线内空气压力 P0：正常大气压
P1/P0：只有一部分介质是由干燥空气时才考虑，否则为1
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