上海劲孚化工科技有限公司

     www.shjinfu.com.cn（上海劲孚化工科技  021-57629631）--亚太地区(氟)化工原料与特种新材料专业供应商。

     公司致力于氟树脂工业与其他特种新材料产业的前沿技术与销售，目前主要经营氟塑料（PTFE/FEP/PFA/ETFE/PVDF等）、色母、氟涂料、PEEK、芳纶、碳纤维、玻璃纤维、功能性化学品及其他特种新材料。  

    射频（RF）是RadioFrequency的缩写，表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300KHz～300GHz之间。射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。高频(大于10K)；射频（300K-300G）是高频的较高频段；微波频段（300M-300G）又是射频的较高频段。

     在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100kHz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频，射频技术在无线通信领域中被广泛使用。

      射频电缆也叫同轴电缆，是由互相同轴的内导体、外导体以及支撑内外导体的介质组成的。在无线电通讯、广播电视的射频传输中，射频电缆是重要的量备。射频电缆的特性包括有电器性能和机械性能，电器性能包括有特性阻抗、传输损耗（氟塑料PTFE高的介电强度(高达24KV/mm)、高的体积电阻(可达1018级)以及低的介电损耗(可达10-5 级)。介电常数及介电损耗基本不随频率、温度的变化而改变。常利用这一特性来生产射频电缆,这一类射频电缆通常可在几十个千兆赫兹的频率下工作呈现低损耗。）及其频率特性、温度特性、屏蔽特性、额定功率、最大耐压机械性能包括有最小弯曲半径、单位长度的重量、容许最大的拉力、以及电缆的老化特性和一致性。

凡是能够引导电磁波沿一定方向传输的导体、介质系统均可成为传输线，微波传输线不仅可以用来传输电磁能量，还可以用来构成多种微波元件，传输线的种类繁多，按其传输的电磁波类型可以分为三类：

1．TEM波传输线，其中包括平行双线、同轴线、带状线和微带线等,这类传输线主要用来传输TEM波，具有频带宽的特点,但在高频传输电磁波能量损耗较大.RFMini-coaxial 主要用于Notebook，移动电话，GPS，量测仪器，蓝牙技术等

2．TE波和TM传输线，又称包微波传输线，其中包括矩形波导、圆波导、脊波导和椭圆波导等，这类传输线主要用来传输TE波和TM等色散波，具有损耗小、功率容量大、体积大而带宽窄等特点.

3．表面波传输线，包括介质波导、镜像线、单极线，他主要用于传输表面波，电磁波能量沿传输线表面传输，这类传输线具有结构简单、体积小、功率容量大等特点，主要用于毫米波段，用来制作表面天线及某些微波元件.

一般对微波传输线基本要求是：能量损耗小、传输效率高、功率容量大、工作频带宽、尺寸均匀等。目前，微波波段使用最多的是矩形波导、圆波导、同轴线、带状线和微带线.

分布参数及分布参数电路

传输线有长线和短线之分，所谓长线是指传输线的几何长度与线上传输电磁波的波长比值（电长度）大于或接近于1，反之成为短线.

长线和短线只是一个相对概念，均相对电磁波波长而言，长线并不意味着几何长度很长，而短线也并不意味着几何长度很短。例如在微波领域中，1M的传输线对于1000MHZ（波长30cm）的电磁波而言属于长线，在电力系统中1000MHz的输电线对于频率50Hz（波长为6000KM）的交流而言却是短线，根据传输线的分布参数，目前主流的RF Mini-Coaxial规格如下图所述，不过由于5G、IOT等应用将采用更高的频率，从过去的3GHz以下逐渐上升为6GHz甚至2～30GHz，频率不断升高的过程中对线材和板材损耗都会有非常高的要求，在高频率下如何做到更低损耗也成为5G天线的一大挑战，此外，由于5G的Massive MiMO天线数目和复杂度要远远高于4G的有源天线系统，所以对于降低天线板的尺寸提出了更高的要求，根据最新的线缆情报，未来将主流为0.61或者0.64，配合平板和手机来追求轻薄的体验.

    根据RF传输线的分布参数，可分为均匀分布参数和不均匀分布参数，我们主要研究的分布参数，是沿线均匀分布，不随位置而变化，均匀传输线一般有四个分布参数，分别用单位长度传输线分布电阻、分布电导 、分布电感 、分布电容 来描述，他们的值取决于传输线的类型、尺寸、导体材料和周围介质参数，可用静态法求得，主流的测试验证参数为特性阻抗，衰减（Insertion Loss),驻波比（VSER)或者RL

      针对天线的演进方向，各相关厂商提出了1+1双子星布局，即一个扇区两面天线，一面天线为超宽频超多端口天线可支持2G/3G/LTE所有系统，亦可支持向4.5G演进，我们称之为高阶MIMO，另一面天线则为5G massive MIMO天线，可支持3.5G/4.8G毫米波等5G覆盖频谱，从现在来看，运营商内部也是非常认可这种观点，另外在5G规模建设时，可能64TR massive MIMO的场景，只能针对超高流量热点的，针对通用广覆盖，我们提出性价比较高的4G+、16TR及16TR解耦模式，我们预期，以上天线产品演进方向及相关关键技术，在5G时代的未来10年都会是主流技术，都会有强烈的竞争力.

另外，随着车联网和工业4.0的到来，各种车载天线和近场天线也会兴起...需求巨大

   总体而言，新一代通讯技术5G的出现正推进着电子行业的巨轮往各方面突破，诸如主板工艺、天线设计、电池续航、对供应链的把控力等等，显然厂商接下来要迎接的挑战，远比我们想象中的要多,手机因通讯技术的变化而改变，正如过去的手机从物理键盘变成触屏、从电话变成万物互联的起点、轿车从有人到无人驾驶，新通讯技术的出现让手机有了新形态的可能,接下来的手机和电子产品的线材需求设计和要求，会因为 5G 而变成什么样，仍有待我们共同去见证，我们很幸运可以见证这么多，我们也正再见证变革！

现实的线路不可能做到完全匹配，故讯号在线路中传输其实是一连串的穿透（吸收）及反射的结果.



單端阻抗 Zse (Single Ended)

Single Ended（单端式）




优点：简单的讯号处理，线材成本低（Coaxial)除外.

缺点：工作电压较高，高频容易干扰.（Coaxial除外，此结构最不受干扰）

测试用途：一般而言仪器的端口是以单端50Ω的阻抗最為常見，如欲以NA量測“差分讯号”時，需經由Bulan装换將NA的“单端讯号”转换成差分讯号，TDR的“单端讯号”转成“差分讯号”或“同模讯号”時，只需設定仪器端口即可.

同模阻抗 Zcom (Common Mode)

Common mode(共/同模)




优点：基本上同模传输是用以模拟杂讯或者作为量测线材平衡特性的用途，一般不用在线缆路线上的讯号传输.

差動阻抗 Zdiff (Differential Mode)

Differential mode(差分/差動)

优点：低电压，有抵消同模杂讯的功能（高频性能/价格比，最优）

缺点：讯号处理成本较高.

测试用途：特性阻抗是指电缆无限长时的阻抗，电缆的特性阻抗是一个复杂的特性，它是由电缆的各种物理参数如：电感、电容、电阻的值决定的，而这些值又取决于导体的形状、同心度、导体之间的距离以及电缆绝缘层的材料，阻抗的突变会造成讯号的反射而使讯号传输产生变化和突变.

特性阻抗是由d, D,Σr 所決定b. 特性阻抗和長度無關，同轴线影响阻抗的因素﹕    介电常数﹔绝缘线径﹔导体线径.

介电常数是材料本身固有的﹐不同的材料具有不同的介电常数 ， 可通过发泡度的大小来改变介电常数的大小﹐即发泡度增大—介电常数减小—阻抗增大﹔发泡度不均匀—介电常数不均匀—阻抗不均匀。  

绝缘线径﹕绝缘线径增大—阻抗增大﹔绝缘线径不均匀—阻抗不均匀。

体线径: 导体线径增大—阻抗减小﹔导体线径不均匀—阻抗不均匀。  设计改善:阻抗偏小,加大线径或加大发泡度 工艺改善:水中电容调小,对绞时注意防止芯线变形,同轴编织时注意张力调节等.

对绞线影响阻抗的因素﹕   介电常数﹔绝缘线径﹔导体线径﹔对绞节距﹔绕包松紧(对屏蔽)﹔成缆节距﹔成缆包带松紧﹔编织的松紧﹔外被的松紧

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发泡度:发泡度增大—介电常数减小—阻抗增大﹔发泡度不均匀—介电常数不均匀—阻抗不均匀.

绝缘线径﹕绝缘线径增大—阻抗增大﹔绝缘线径不均匀—阻抗不均匀.

 导体线径: 导体线径减小—阻抗增大.

 对绞节距﹕    a)非屏蔽线对﹕对绞节距减小—阻抗减小﹔    b)屏蔽线对﹕对绞节距增大—阻抗减小﹔

 绕包﹕绕包张力大—铝箔紧—阻抗小.

成缆节距(非对屏蔽)﹕成缆节距减小—阻抗减小.

 成缆包带(非对屏蔽) ﹕成缆包带紧—阻抗减小.

编织的松紧(非对屏蔽) ﹕编织紧—阻抗减小.

外被的松紧(非对屏蔽) ﹕外被紧—阻抗小.

驻波比就是一个数值，用来表示天线和电波发射台是否匹配，如果 SWR 的值等于 1， 则表示发射传输给天线的电波没有任何反射，全部发射出去，这是最理想的情况。如果 SWR 值大于 1， 则表示有一部分电波被反射回来，最终变成热量，使得馈线升温。被反射的电波在发射台输出口也可产生相当高的电压，有可能损坏发射台.

负载等于参考电压驻波比=1

驻波比要求的线材主要用于Notebook，移动电话，GPS，量测仪器，蓝牙技术等.

当信号在传输线上传播的时候,由于制程不稳定因素的影响,信号在阻抗不均匀的地方会形成反射,这时传输线上会同时存在反射波和入射波,在入射波和反射波相位相同的地方电压振幅相加为最大电压振幅Vmax,而在入射波与反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin,最大电压振幅Vmax与最小电压振幅Vmin的比值就称为电压驻波比

不同线种的应用设计理论重点

电线主要分为两种，一种为同轴系列，一种为对绞系列

同轴线影响衰减的因素﹕阻抗﹑绝缘线径﹑导体直径﹑编织锭子数﹑每锭根数。

1) 阻抗增大—衰减减小﹔

2) 绝缘线径增大—阻抗增大—衰减减小﹔ 

3) 导体直径增大—衰减减小﹔

4) 发泡度增加—介电常数减小—衰减减小﹔ 

5) 外导体变化的影响 

a) 编织密度增加—衰减减小﹔ 

b) 编织+铝箔结构—衰减减小﹔

c) 铝箔厚度增加—衰减减小﹔

对绞线- 

对屏蔽厚度﹕ 铝箔厚度增加—衰减减小﹔  铝箔厚,绕包时不容易绕紧﹐可导致高频衰减跳动。

7) 成缆节距: 成缆节距增大—衰减减小﹔

8) 总屏蔽: 屏蔽厚度及密度增加—衰减减小﹔

9 )对内延时差大—衰减偏大。设计改善:衰减偏大,加大导体线径,加大绝缘线径,加大发泡度,更改绝缘材料.(降低介质损耗角正切)工艺改善:芯线押出时尽量圆整,发泡度均匀,水中电容调小.

在衰减参数的应用里面一般有两个系数比较重要，如附表

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