作者：Kenton Williston

　　射頻電纜組件應用廣泛，從航空航天和通信等成熟領域到汽車、工業和物聯網 (IoT) 等較新的用例。這種不斷擴大的應用范圍促進了新型射頻電纜組件的開發，為工程師提供了進一步優化其射頻系統設計的機會。

　　然而，所有這些增長都使設計過程變得復雜。市場上有如此多的組件，很難確定特定應用的最佳選擇。此外，射頻電纜在新應用中的使用將陌生的技術擺在更多設計人員、安裝人員和維護技術人員面前。除了空間和環境考慮之外，這些團隊現在還必須熟悉頻率兼容性、阻抗匹配、電壓駐波比 (VSWR)、磁耦合和屏蔽。

　　為了確保射頻系統的性能和可靠性，工程師需要細心的方法和清晰的路線圖，列出等待他們的選項和潛在陷阱。

　　本文首先簡要概述射頻應用，包括其電氣特性、物理結構和典型用例，為選擇、安裝和維護射頻電纜組件的復雜任務提供指導。介紹了Molex的示例來說明關鍵選擇和使用標準。

　　射頻電纜組件用例的擴展

　　射頻技術跨越多個領域，每個領域都有其獨特的挑戰。頻率范圍從數百赫茲 (Hz) 到數十千兆赫 (GHz)。某些應用需要加固。其他人的物理足跡極其有限。為了說明用例的多樣性，請考慮以下常見應用：

　　航空航天和國防：雷達系統、通信通道和 GPS

　　汽車和交通：信息娛樂系統、導航和車輛通信網絡

　　電信和廣播：Wi-Fi、LTE 和 5G 網絡上的 8K 視頻信號

　　工業：物聯網傳感器、自動化裝配線和遙測

　　醫療：遠程患者監護系統、先進的診斷機械和機器人手術裝置

　　測試和測量：制造設置中的臺架測量、現場測試和質量保證

　　由于射頻的使用不斷增加，越來越多的工程師和設計師開始研究高頻電路，其中許多人沒有這項技術的背景。面對緊迫的期限和預算，他們需要能夠簡化任務同時確保系統可靠運行的解決方案。

　　這就是射頻電纜組件的用武之地。這些組件由預組裝的連接器和電纜組成，可滿足指定的性能要求，同時減少工程工作量。使用預制射頻電纜組件可以節省設計和原型制作過程中的時間和成本，并提高生產的質量和效率。

　　頻率兼容性、阻抗匹配和 VSWR

　　選擇合適的電纜組件需要仔細考慮多種因素。首先，組件必須能夠適應射頻信號的頻率范圍。這些頻率范圍從幾百赫茲到 3 至 30 GHz 或更高的超高頻 (SHF) 頻段(圖 1)。

　　圖 1：射頻電纜組件有多種設計，可以根據連接器的尺寸及其最大支持頻率等因素進行分類。 (圖片來源：莫仕)

　　為了實現所需的性能，電纜組件必須能夠處理適當的頻率范圍，而不會出現明顯的信號損失或失真。例如，電影電視工程師協會 (SMPTE) 在其 2082-1 指南中制定了嚴格的信號質量要求，將時鐘頻率一半時的損耗限制為 40 分貝 (dB)。

　　滿足這些需求的一種方法是使用 Molex BNC 迷你射頻電纜組件，它可以在高達 12 GHz 的頻率下提供高回波損耗性能。該性能超出了8K高清電視(HDTV)視頻串行傳輸的要求，允許未來在不改變硬件的情況下擴展帶寬。

　　阻抗匹配是另一個關鍵參數。 RF 信號容易受到信號線阻抗失配引起的入射波和反射波的干擾。為了最大限度地減少信號損失，電纜組件應具有與連接負載相同的阻抗，通常為 50 或 75 歐姆 (Ω)。最好將連接器和電纜設計在一起以實現最佳匹配。

　　這種做法的一個真實示例是0897629290組件，它將 Molex BNC 連接器與 Belden 4794R 電纜配對，用于高端 75 Ω 應用。

　　對于測試和測量等要求特別高的應用，可能需要仔細考慮 VSWR 和插入損耗等其他參數。 VSWR 是入射信號與反射信號的比率，用于衡量射頻信號從源傳輸到負載的效率。插入損耗是信號沿連接器和電纜傳輸時損失的能量。圖 2 展示了各自的一些示例。

　　訂單號。連接器對連接器電纜類型長度電壓駐波比(VSWR)插入損耗

　　圖 2：所示為高效、低損耗微波頻率電纜的 VSWR 和插入損耗數據示例。 (圖片來源：莫仕)

　　屏蔽、磁耦合和其他注意事項

　　屏蔽是另一個重要的考慮因素。任何承載射頻信號的電纜都可以像天線一樣廣播或接收信號，從而產生干擾。為了最大限度地減少這種干擾，電纜需要通過接地金屬外殼進行屏蔽(圖 3)。

　　圖 3：所示為典型的屏蔽電纜。從電纜內部開始，有芯導體、將芯線與屏蔽層分開的介電材料、編織金屬屏蔽層和電纜護套。 (圖片來源：莫仕)

　　屏蔽材料的選擇受到一系列因素的影響，包括性能要求、環境條件和預算限制。例如，銅在大多數頻率下都非常有效，但也相對較重且昂貴，而鋁質輕且便宜，但效率較低且更容易腐蝕。

　　還需要考慮屏蔽的形式。帶有 RG-136 電纜的0897616761 MCX 組件上的金屬編織層可提供出色的機械強度和物理保護。相比之下，箔屏蔽通常由層壓到聚酯或聚丙烯薄膜上的鋁制成，是一種輕質、廉價且靈活的替代方案。還有其他類型，例如螺旋式、帶式和組合式，它們在頻率覆蓋百分比、靈活性、壽命、機械強度、成本和端接難易程度方面有所不同。

　　可能還需要考慮獨特的應用程序要求。例如，醫療應用通常涉及可能受磁場影響的傳感器。在這里，像0897616791 MMCX 電纜組件這樣的解決方案是一個可行的選擇，因為這些組件提供非磁性耦合版本，以實現更好的設計兼容性。

　　空間限制、環境危害和維護

　　在考慮物理參數時，空間和布線的限制通常是主要障礙。考慮一下國防應用，這是出了名的狹窄。在這里，像0897611760 SSMCX 電纜組件這樣的解決方案是實用的。 SSMCX 連接器是市場上最小的連接器之一，提供垂直和直角方向，以適應具有挑戰性的空間和布線限制。

　　設計人員在選擇組件時還需要考慮最小彎曲半徑。由于結構復雜，射頻電纜往往相當僵硬。對于需要急轉彎的情況，請尋找Molex 的靈活微波組件等解決方案(圖 4)。這些電纜專為較小的靜態彎曲半徑而設計。

　　電纜部件號阻抗通用技術委員會電容靜態彎曲半徑(最小)中心導體絕緣夾克外徑截止頻率 

　　圖 4：所示為具有較小靜態彎曲半徑的射頻電纜樣本。 (圖片來源：莫仕)

　　極端溫度也可能是一個問題，特別是對于電信領域的戶外應用。對于此類應用，射頻電纜組件上常見的熱塑性護套不適合。相反，需要更耐用的材料。例如，前面提到的柔性微波組件使用 Temp-Flex 氟化乙烯丙烯 (FEP) 材料作為護套，這是一種類似于聚四氟乙烯的堅韌材料。

　　振動和沖擊可能會損害設計，特別是在航空等應用中。為了確保可靠的運行，所使用的射頻電纜組件必須具有非常安全的連接。 Molex 的0732306110電纜組件就是一個很好的例子，它利用了該公司獲得專利的 MHF 連接器鎖定機制(圖 5)。

　　圖 5：Molex 的 MHF 連接器系統使用獲得專利的鎖定機制來確保安全連接。 (圖片來源：莫仕)

　　維護必須被視為設計過程的一部分。重要的是要查看電纜組件的平均無故障時間 (MTBF)，并考慮如何安排設計以便于維護和維修，并合理地訪問可能需要最小心的子組件和連接。

　　設計人員還應考慮制定正常維護的檢查計劃，以及用戶檢查表，以查找電纜組件可能需要維修或更換的跡象，以主動管理復雜情況。常見的維護步驟包括檢查組件是否磨損，以及清潔電纜和連接器以去除可能滲透連接并降低性能的污染物。

　　最后，評估電纜組件制造商也很重要。標準包括適當的認證、生產相關組件的經驗、支持設計靈活性的充足產品選項以及避免性能問題的質量保證流程。例如，Molex 一直是電纜和連接器技術的領先開發商，其創新受到 8,100 多項專利的支持，并在質量和技術支持(包括定制電纜創建工具)方面享有盛譽。

　　結論

　　選擇正確的射頻電纜組件具有挑戰性，因為它需要了解并仔細考慮頻率兼容性、屏蔽、環境條件、空間限制和維護等因素。如圖所示，與經驗豐富的制造商合作，提供專業知識、質量保證和創新，可能是應對這些挑戰的關鍵，特別是對于剛接觸射頻的工程師和設計師而言。這樣的合作伙伴可以指導選擇、安裝和維護這些電纜的過程，以確保設備和系統在最佳狀態下可靠運行。