什么叫稳相电缆

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本文来自测试那些事儿 
 
射频同轴电缆组件是将射频同轴连接器与射频同轴电缆,通过一定的方式将两者连接起来,共同构成的一段传输线。用户在选择电缆组件时要对电缆和连接器进行必要的了解,电缆的了解应包括结构尺寸、机械性能、使用频率、衰减等,而连接器的了解应包括连接器的结构、所用材料、接口连接方式、使用频率范围等,再根据自己的需要选择适合的连接方案。 
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根据使用的用途,如当同轴电缆用作天线电缆时,要求信号到达的时间与方向(即相位)符合一定的要求。由于受电缆材料与加工工艺的影响,电缆在各点的传播速率不可能绝对地做到完全一样,因而信号通过同样物理长度的电缆都会有一定的时间和方向差,这时它需要采用电气长度来决定电缆的长度,该电气长度所用的特性就是相位。相位是指信号在电缆中通过的周波数,每个周波 360°,如 1.25 个周波,即 450°。相位的单位以度(°)表示,长度为 L(mm)的电缆其相位Φ可按如下公式计算:
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相位匹配是用来描述两个或多个电缆组件具有相同相位长度的能力,更准确的说是电长度匹配。相位匹配分为两种:
 
1、相对匹配:同批次之间的电缆组件互相匹配;
 
2、绝对匹配:电缆组件的绝对相位匹配到一个预定值。 
 
相位(稳相)
稳相电缆最多的应用领域是在军工行业。比如说:相控阵雷达,导弹,舰艇,电子对抗等。例如在高原地区部署的相控阵雷达或是导弹等设备,由于高原昼夜温差极大,会导致温度的变化区间超出普通电缆所承受范围,导致相位变化很大,接收到的信号就会产生一定时延。所以同比其他类型电缆,稳相电缆在性能指标及柔软度都较为优异。
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稳相分为两种:机械相位稳定性和温度相位稳定性。
 
稳相电缆组件自身发生变化(弯曲等机械形变、传输信号时自身发热产生温度变化等)或所处环境条件发生变化时,由于介质材料的介电常数、材料膨胀引起的结构变化、应力变化,稳相电缆组件实际电长度会发生相应的变化。其中连接器部分也会因上述问题发生电长度的变化,但由于连接器本身电长度很小,按目前加工精度来看,一致性是非常高的,在稳相电缆组件使用频率不高且长度不是非常短的情况下,连接器的影响可以忽略。由于环境影响和机械变化所引起的电缆组件电长度变化是不可避免的。
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机械相位稳定性
电缆组件在受到弯曲或扭转等机械力的作用可能引起电缆组成部分的尺寸变化及结构变异错位所引起的相移,叫做机械相位稳定性。机械稳相指标和弯曲方法、弯曲半径都有一定的关系,关注此指标时,一定要了解试验方法和弯曲半径的大小。比如:在相控阵雷达上,系统需要将天线阵面不同位置天线单元信号同步传输到主机进行分析处理,但从天线阵面不同位置到主机接口的距离是不一样的,一组配好相的电缆组件从天线单元到达主机接口需要走不同的路径,中间弯曲的次数和弯曲半径均会不同。所以在设计时要注意内导体、绝缘、外导体三者的紧密性和稳定性,尽量避免或减少三者间产生相对滑动。高性能的同轴电缆组件必须具有优异的相位重复性。
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温度相位稳定性
电缆中的材料随温度变化的性能以及它们之间的内部作用将影响总的相位随温度变化的情况。例如当环境温度升高时,绝缘介质随温度的增加而膨胀并且其密闭性下降,从而导致电介质的介电常数变小,传播速率增大,相位变小,同时由于温度升高,电缆导体膨胀,其物理长度也会变大,相位变大。通常情况下,电缆厂用相位变化参数 PPM 来表示电缆的温度相位稳定性,可以用下列公式进行计算。
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ΔΦ  —— 相位变化值。单位:度
 
Φ —— 电缆组件的电长度。单位:度
 
PPM  —— 相位变化百万分率 
 
相位追踪
相位追踪是表示多根电缆组件在温度、弯曲或两种兼顾的情况下,相位彼此接近的能力,通俗的说就是相位变化的一致性。通常大家所说的相位追踪,是指温度相位追踪。相位追踪是相控阵雷达研发工程师们在选用射频电缆组件时应该考虑的极其重要的指标之一。
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