1.1 射频同轴电缆

射频和微波传输线有很多种形式，如微带线、带状线、同轴电缆和波导等。它们的共同特点都是用来传输射频和微波信号能量的。从短波频段一直到110 GHz，射频同轴电缆无疑是应用最为广泛的信号传输载体。射频同轴电缆是一种分布参数电路，其电长度是物理长度和传输速度的函数，这一点和低频电路有着本质的区别。

射频同轴电缆既可用于测试和测量，也可用于设备之间的互联。同样是射频同轴电缆，在不同的应用中，考虑问题的角度却大不相同。在本章中将主要从测试和测量角度来讨论射频同轴电缆及其组件。

1.1.1 性能和指标

特性阻抗

在射频同轴电缆中，电磁波的传播模式是 TEM 模，即电场和磁场方向均与传播方向垂直。同轴电缆由内导体、介质、外导体和护套组成，见图1.1。

“特性阻抗”是射频同轴电缆最常被提到的指标之一。最大功率传输、最小信号反射都取决于电缆的特性阻抗和系统中其他部件的匹配。如果阻抗完全匹配，则电缆的损耗只有传输线的衰减，而不存在反射损耗。电缆的特性阻抗（Z0）与其内外导体的尺寸之比有关，同时也和填充介质的介电常数有关。由于射频能量在导体的传输过程中存在“趋肤效应”，所以与阻抗相关的重要尺寸是电缆内导体的外径和外导体的内径：

或

式中，Z0为同轴电缆的特性阻抗（Ω）；εr为内部填充介质的相对介电常数；D为外导体内径（mm）；d 为内导体外径（mm）；ks为内导体系数，和内导体的结构有关：单股内导体ks =1，7芯内导体ks = 0.939，19芯内导体ks = 0.97。

以Huber+Suhner公司出品的EZ141-AL-TP/M17半刚性同轴电缆为例，从产品手册上可以查到其内导体外径d = 0.92 mm，介质的外径（即外导体内径）D =2.99 mm；介质材料为PTFE（聚四氟乙烯），取εr值为2；由于其内导体为单股结构，故取ks = 1；根据式（1.1）可以计算出电缆的阻抗为49.95 Ω。

特性阻抗的偏差

我们知道，大部分射频同轴电缆都采用 50 Ω 特性阻抗，上述例子中的EZ141-AL-TP/M17也是50 Ω阻抗，但是其计算值却并不恰好为50 Ω，这是什么原因呢？

式（1.1）或式（1.2）表明，同轴电缆的特性阻抗与外导体内径 D，内导体外径d和介电常数εr这三个参数有关，要保证电缆阻抗的准确，必须精确地控制这三个参数。在电缆的制造过程中，物理尺寸D和d的公差更容易控制；而不同批次介质的介电常数εr相对来说更难控制。比如，聚四氟乙烯（PTFE）材料的介电常数通常在2.0～2.1之间，依然参照EZ141-AL-TP/M17的物理尺寸，可以计算出其特性阻抗是49.95～48.75 Ω。图1.2显示了在给定外导体内径D和内导体外径d尺寸的条件下，介电常数与特性阻抗之间的关系。

通常，在射频同轴电缆的手册中，会给出特性阻抗的偏差范围（如EZ141-AL-TP/M17的阻抗为50 Ω ±1 Ω），而对于介质，则只给出使用的材料而并不提供介电常数值。

为什么采用50 Ω特性阻抗?

同轴电缆的阻抗有25 Ω、50 Ω、75 Ω、93 Ω等，但在绝大多数场合，都采用50 Ω作为标准，这是为什么呢？

通常认为导体的截面积越大损耗就越低，但事实并非完全如此。同轴电缆的每单位长度的损耗是D/d的函数，也就是说和电缆的特性阻抗有关。式（1.3）为电缆损耗的计算公式：

表 1.1 表示了式（1.3）中各个参数的定义，并列举了一个阻抗和损耗关系的实际案例。假设有一条空气介质、固态屏蔽的同轴电缆，其外导体内径保持0.39 in不变（1 in=2.54 cm），内导体外径从0.01 in至0.28 in变化时，根据式（1.3）可以计算出电缆的单位长度插入损耗随特性阻抗的变化关系。

经过计算，我们发现同轴电缆单位长度的最低损耗并非出现在内导体外径 d最大时，而是出现在外导体内径与内导体外径之比（D/d）为3.6时，此时电缆的特性阻抗为77 Ω，图1.3呈现了同轴电缆单位长度的损耗与其特性阻抗的关系。

对于同轴电缆的最大承受功率，通常认为内外导体的间距越大，则同轴电缆可承受的电压越高，即承受功率越大，但实际上也不完全准确。同轴电缆的最大承受功率同样与其特性阻抗有关。式（1.4）给出了电缆的最大峰值功率Pmax：

可以发现，Pmax与损耗一样也是D/d的函数。

在空气介质的同轴电缆中，当最大电场强度Em达到约2.9×104 V/cm时，就会发生击穿。由式（1.4）可以计算出当同轴电缆的外导体内径与内导体外径（D/d）之比为1.65时，其承受的功率最大，此时对应的特性阻抗为30 Ω。图1.4呈现了同轴电缆的最大承受功率与其特性阻抗的关系。

为了兼顾最小的损耗和最大的功率容量，应该在 77 Ω和 30 Ω之间找一个适当的数值。二者的算术平均值为 53.5 Ω，而几何平均值为 48.06 Ω；之所以选取50 Ω的特性阻抗，是为了做到二者兼顾。此外，50 Ω阻抗的射频连接器也更加容易设计和加工。

绝大部分应用于通信领域的射频电缆的特性阻抗是50 Ω，在广播电视中则用到75 Ω的电缆。

大部分的测试仪器都是 50 Ω的阻抗，如果要测量 75 Ω阻抗的器件，可以通过一个50 Ω/75 Ω的阻抗变换器来进行阻抗匹配，但是需要注意这种阻抗变换器有约5.7 dB的插入损耗。

电容和电感

和特性阻抗相似，单位长度电容（C）和电感（L）的大小取决于内外导体尺寸之比（D/d）和介电常数（εr），计算公式如下：

通过电容和电感，也可以计算出电缆的特性阻抗：

驻波比（VSWR）/回波损耗

在射频和微波系统中，最大功率传输和最小信号反射取决于射频电缆的特性阻抗和系统中其他部件的匹配。射频电缆的阻抗变化将会引起信号的反射，这种反射会导致入射波能量的损失。

反射的大小可以用电压驻波比（VSWR）来表达，其定义是入射和反射电压之比。VSWR的计算公式如下：

式中，Pr为反射功率，Pi为入射功率。

VSWR 的等效参数是回波损耗、反射系数、失配损耗和匹配效率（见附录A.1），换算关系如下：

式中，LR为回波损耗，Γ 为反射系数，LM为失配损耗，ηM为匹配效率。

同轴电缆组件的 VSWR 指标取决于电缆，连接器及其加工工艺。一条测试电缆组件的典型VSWR值小于1.15，换算成回波损耗为23 dB，即入射功率的匹配（传输）效率为99.5%。对于传输（即S21参数）测试，一条VSWR<1.2的测试电缆可以满足要求了；而作为反射（S11参数）测试应用时，对测试电缆的VSWR要求更高些。一般来说，测试系统的回波损耗应该比被测器件高 10 dB。当然，除了选用精密的测试电缆以外，还可以巧妙地结合精密衰减器来改善系统的失配损耗（详情将在2.1节进行讨论）。

从电缆组件类型来看，半刚性和半柔性电缆有着比较良好的 VSWR 表现。一条普通的 0.141" 或 0.086"电缆在 DC 至 18 GHz 范围内可以做到小于 1.2 的VSWR，而并不需要花费太高的成本，当然加工和焊接工艺是保证VSWR指标的重要因素。

而柔性电缆要实现低的VSWR指标却并非易事。要求电缆在弯曲的条件下仍能保持良好的性能，这二者存在一定的矛盾。为了平衡这种矛盾，也就是得到一条既柔软又有良好的射频指标的柔性测试电缆，往往需要付出更多的成本代价。

有经验的射频工程师在用网络分析仪测量柔性测试电缆组件时，往往会在S11的测量状态下轻微地抖动电缆，并观察其 VSWR 指标是否随着电缆的抖动而变化，从而来评估测试电缆组件的性能。

通常，柔性测试电缆组件可分为3 GHz、6 GHz、13 GHz、18 GHz、26.5 GHz、40 GHz和50 GHz等几种。图1.5是一条6 GHz测试电缆（BXT MC06-03-03-1000， Nm-Nm）的典型VSWR指标，在6 GHz以下，其VSWR有着非常良好的表现，这种低成本的测试电缆组件完全可以满足常规的移动通信测试要求。

而当需要在更高的频率下使用时，则需要采用微波测试电缆组件，这也就意味着用户要花费更高的成本。这是因为微波电缆的设计和制造理念与常规电缆的不同所致，如微波电缆通常采用多层屏蔽和低密度的聚四氟乙烯材料（LD-PTFE）作为介质，这种材料的介电常数要比普通的实心聚乙烯（PE）和聚四氟乙烯（PTFE）更低，在1.38～1.73之间，其相速度（电磁波在电缆中的相对于空气的传播速度）超过80%，也就是说更加接近于空气的介质特性。

随着技术的发展，微波测试电缆组件的成本也在降低，如BXT的TC13系列。TC13 是为满足到 12.75 GHz 测量而开发的低成本微波测试电缆组件，采用了不锈钢材料的不开槽N型连接器，在13 GHz以内的VSWR可以做到1.2以下。外加的不锈钢铠装护套则用来延长电缆组件的使用寿命。图 1.6 是 TC13 的典型VSWR指标，在13 GHz以下，TC13的VSWR指标基本上在1.12以下。

屏蔽

同轴电缆的屏蔽效果取决于其外导体结构。通常有图1.7所示的几种屏蔽方式。

单层编织屏蔽（见图1.7（a））由一层编织层组成，其覆盖率为70%～95%，典型产品有美军标（MIL-C-17）中的RG58、RG316和国标的SYV-50-7等。其屏蔽效果约为−50 dB。单层屏蔽电缆常用于1 GHz以下。在射频测试和测量中，不建议采用单层屏蔽的同轴电缆。曾经有人在大功率测量中采用了单层屏蔽的测试电缆组件，结果因为电磁泄漏而导致功率计读数的不稳定，换成双层屏蔽电缆后，不稳定现象立即消失了。

双层编织屏蔽（见图1.7（b））由两层编织层组成，其屏蔽效果为−75 dB～−85 dB，典型应用可以达到6 GHz。在通用射频测试中，双层屏蔽电缆可能是应用最为广泛的，常见产品有美军标（MIL-C-17）中的RG223、RG142和RG214等。

三层屏蔽（见图1.7（c））由两层编织屏蔽中间再加一层箔状屏蔽组成，也有的第一层采用缠绕的铜带。其屏蔽效果可达到−90～−100 dB。一些EMC测试应用的电缆和微波电缆采用这种结构，如Harbour的LL系列低损耗微波电缆。

双层（缠绕+编织）屏蔽（见图1.7（d））的内层屏蔽采用缠绕的镀银铜带，外层屏蔽采用编织。覆盖率为100%，屏蔽效果可达到−100 dB。很多微波电缆采用这种结构，如Micro-coax的UTiFLEX系列电缆，其工作频率高达40 GHz。

固态屏蔽（见图1.7（e））由铝管或铜管制成，覆盖率为100%，达到了完美的屏蔽效果（优于−120 dB @18 GHz）。典型产品如Suhner EZ141半刚性同轴电缆，这种电缆只能一次弯曲成形，常用于设备内部的互联，设计走线时不需要考虑电缆间的互相干扰，哪怕是对系统屏蔽要求十分苛刻的无源互调测量系统。另外一种可以归入固态屏蔽的电缆是波纹管电缆，相对来说更容易弯曲，这种电缆常被用于天馈系统中。

衰减（插入损耗）

同轴电缆的衰减是表示其有效传输射频信号的能力，它由导体损耗、介质损耗和辐射损耗三部分组成。导体损耗是由导体的趋肤效应所引起的，随频率的增加呈平方根关系。介质损耗是介质材料对传导电流的电阻所引起的，随频率的增加呈线性关系。辐射损耗是由泄漏引起的，除了专用的开槽泄漏电缆以外，这部分损耗非常小。大部分的损耗转换为热能。在选定的工作频率下，导体的尺寸越大，损耗越小；而频率越高，则介质损耗越大。在总损耗中，介质损耗的比例更大。另外，温度的增加会使导体电阻和介质功率因素的增加，因此也会导致损耗的增加。几种主要损耗的计算公式如下：

式中，Li为内导体损耗，Lo为外导体损耗，Ld为介质损耗；d为内导体外径（in）， D为外导体内径（in）；f为工作频率（MHz）；Z0为特性阻抗（Ω）；ρ为介质损耗角，当介质的介电常数εr = 2.1时ρ = 0.000 16，当εr = 1.6时ρ = 0.000 05。

忽略辐射损耗，电缆的总损耗为：

对于测试电缆组件而言，其总的插入损耗是接头损耗、电缆损耗和失配损耗的总和。总体的表现是频率越高，损耗越大。图1.8表示了一条典型的3 GHz测试电缆组件（长度为1 m，外径为5 mm）的插入损耗与频率的关系。

在测试和测量应用时，虽然说一条电缆组件的 VSWR 指标怎么追求都不过分，但如果过分地追求低损耗，有时会得不偿失。因为要做到低损耗，需要采用外径更大的电缆和更低密度的介质（如LD-PTFE），显然这会增加成本。

在S参数测量中，测试电缆的损耗是可以被校准的，有时为了改善信号源的匹配，还在信号源的输出端接一个适当衰减量的衰减器（详见第 2 章）；而在功率测量中，则需要低损耗的测试电缆以减小测试误差；不过很多功率计都具有补偿功能，测试者可将已知的测试电缆组件的损耗输入仪器并加以修正。

在选择电缆组件时，应先确定系统最高频率时可接受的损耗值，然后再根据这个损耗值来选择尺寸最小的电缆。

功率容量

在电缆的应用中，功率容量是射频工程师们所关心的问题之一。同轴电缆的功率容量分为峰值功率容量和平均功率容量。峰值功率容量取决于电缆可承受传输信号的最大电压的能力，而平均功率容量则是指电缆消耗由电阻和介质损耗所产生的热能的能力。电缆的散热取决于其热阻，而热阻则与电缆的表面积、表面温度、环境温度、热传导率和气流有关。

对于电缆而言，介质的最高承受温度决定了电缆的功率容量，因为大部分的热量是从电缆的内导体所产生的。同时，电缆的功率容量还与海拔高度有关：

式中，Pa为电缆的有效功率，Pavg为电缆的额定平均功率，Ft为温度系数，Fa为高度系数。

表1.2和表1.3分别列出了射频功率的温度系数和高度系数。

举例：RG393电缆，在400 MHz、25 ℃、海平面条件下的平均功率容量为2 800 W；而在同样温度下，在海拔3 048 m的高度时，平均功率容量降为2 800 × 1 × 0.9 = 2 520 W。在进行高山大功率发射机测试，或者在航天器上应用时，需要考虑电缆的上述特性。

射频功率经常用dBm来表示，其好处是给计算带来的很大的方便，附录A.2表示了dBm和功率单位之间的互换关系。

传播速度

电缆的传播速度又称为相速度，是指射频和微波信号在电缆中传输的速度和光速的比值，和介质的介电常数的根号呈反比关系：

由式（1.18）可见，介电常数（εr）越小，则传播速度（Vp）越接近光速，所以低密度介质电缆的插入损耗更低。表 1.4 是一些常见不同介质中电缆的相速度。

电缆的相速度指标对于射频测试工程师的意义在于，除了可以了解电缆的损耗以外，还可以通过DTF（故障定位）测量技术在远端测量长电缆的故障点。具有 DTF 测量功能的仪器有 Bird Electronic 的 SA 系列天线和电缆分析仪，以及Wiltron的Site Master系列传输线和天线分析仪，这类手持式仪表中内置了信号源，可以向电缆发送一个信号，当信号沿着电缆传输并遇到故障（不匹配）点时，一部分信号会向仪器方向反射回来，仪器根据信号的来回传输时间计算出故障点的位置。在测试前，必须将电缆的介电常数，也就是信号在电缆中的传播速度输入到仪器中，这样才能得出准确的测试结果。图1.9是一个蜂窝基站天馈系统故障定位测试的实例。图中X轴的起点是发射机和电缆分析仪所在的位置，其中0 ft（1 ft = 0.304 8 m）位置是馈线输入端，其VSWR = 1.05；约9 ft位置是跳线与主馈线的连接点，其VSWR = 1.012；100 ft位置是天线的输入端，其VSWR = 1.06。约在34 ft和42 ft处，有两个突出的驻波点，虽然VSWR并不大，但这两个点有可能是故障隐患，其原因或许是接地夹过紧而导致外导体变形、电缆介质渗水、绝缘层损坏导致外导体腐蚀等。

有关电缆故障点测试的详情，将在后续章节中讨论。

电长度

了解了传播速度后，就容易理解电缆的电长度的概念了。电磁波在空气中，以接近光速的速度传播，而在电缆介质中传播时，其速度要低于光速。所以，电缆的电长度要大于其物理长度：

在一些阵列天线中，会通过很多射频电缆组件将馈源信号送至天线振子，这些电缆组件具有严格的电长度要求，否则将会导致天线方向性的畸变。

电长度又有很多其他的表达方式，除了前述的传播速度（相速度）以外，还有传播延时、插入相位、时延、线长度、介质波长等。

电长度（相位）的稳定性和温度有关，聚四氟乙烯（PTFE）介质电缆的相位稳定性要优于聚乙烯（PE）电缆。

电缆的弯曲特性

作为射频测试电缆组件，其弯曲特性对于保证测试精度有着重要意义，因为电缆的弯曲会导致驻波比、损耗和相位的变化。

每种同轴电缆都有最小弯曲半径的要求，最小弯曲半径又分为静态和动态两种。比如，MIL-C-17标准中外径为5.4 mm的RG223/U电缆，其允许最小静态弯曲半径为30 mm，最小动态弯曲半径则为54 mm。在实际测试应用中，建议电缆的最小弯曲半径不要小于其直径的10倍。

在测试电缆组件中，接头与电缆连接部位的工艺在很大程度上影响到整条电缆组件的 VSWR 和插入损耗的稳定性。从这个角度看，接头和电缆根部的防弯曲工艺是衡量和选择一条射频测试电缆组件的重要依据。常见的热缩套管并不能很好的起到防止弯曲的作用，较好的方法是采用硬性护套（见图1.10（a））或者不锈钢铠装护套外加热缩套管（见图1.10（b））。采用硬性护套可以很好地保护连接器和电缆的连接部位，防止电缆的过度弯曲。试验发现，采用该措施的电缆组件，经过长期使用后，即使连接器磨损，电缆根部依然完好。

在一些微波测试场合，要求测试电缆组件在弯曲时具有很小的相位变化量，即所谓的“稳相电缆”。一般来说，微孔介质电缆的相位稳定性会明显优于实心介质电缆，而多股内导体电缆的相位稳定性优于单股内导体。在某些场合，弯曲时的相位稳定性是衡量微波电缆性能的重要指标，常见的外径约为5 mm的微波电缆在弯曲直径为50 mm时，其相位变化在2°～5°之间。

同轴电缆的无源互调特性

电缆的无源互调失真是由其内部的非线性因素引起的。在一个理想的线性系统中，输出信号的特性与输入信号是完全一致的；而在非线性系统中，输出信号和输入信号相比产生了幅度失真。

如果有两个或更多的信号同时输入一个非线性系统，由于互调失真的存在，将会在其输出端产生新的频率分量。在现代通信系统中，工程师们最关心的是三阶互调产物（2f1 − f2或2f2 − f1），因为这些无用的频率分量往往会落入接收频段或者发射频段而对系统的正常通信产生干扰。

同轴电缆组件通常被视为线性器件。但是，纯线性器件是不存在的。在接头和电缆之间总有些非线性因素存在，这些非线性因素通常是由于趋肤效应，表面氧化层或者接触不良所造成的。以下的通用设计原则可以尽量减小无源互调失真：

（1）在设备中，采用半钢电缆或者半柔电缆代替柔性电缆；

（2）保证电缆导体表面镀层有足够的厚度；

（3）用单股内导体的电缆；

（4）用表面平滑的高质量接头；

（5）采用足够厚度和均匀镀层的接头；

（6）采用尺寸尽可能大的接头（如 DIN7-16 型的互调特性优于 N 型，而 N型则优于SMA型）；

（7）保证接头之间良好的接触；

（8）使用非磁性材料的接头。

在常用的射频同轴电缆中，半刚性和半柔性电缆有着较好的无源互调表现，可以达到−163 dBc（2×43 dBm）甚至更好，可以达到同样指标还有波纹管电缆，而普通编织电缆的典型指标仅为−140 dBc以下。要制造出高指标的低互调测试电缆并非易事，而要保证低互调电缆的使用寿命，除了电缆自身的性能之外，应用过程中正确操作也至关重要。

1.1.2 同轴电缆的分类和选择

射频同轴电缆分为半刚性、半柔性、柔性和波纹管电缆，不同的应用场合应选择不同类型的电缆。半刚性和半柔性电缆一般用于设备内部的互联；而在测试和测量领域，多采用柔性电缆；波纹管电缆则常用于天馈系统中。

半刚性电缆

顾名思义，这种电缆不容易被轻易弯曲成形，其外导体是采用铝管或者铜管制成（见图1.11），其射频泄漏非常小（小于−120 dB），在系统中造成的信号串扰可以忽略不计。这种电缆的无源互调特性也是非常理想的。如果要弯曲到某种形状，需要专用的成形机或者手工的模具来完成。如此麻烦的加工工艺换来的是非常稳定的性能，半刚性电缆通常采用固态的聚四氟乙烯材料作为填充介质，这种材料具有非常稳定的温度特性，尤其在高温条件下，具有非常良好的相位稳定性。

半刚性电缆的成本高于半柔性电缆，大量应用于各种射频和微波系统中。

半柔性电缆

在某些场合，半柔性电缆是半刚性电缆的替代品，这种电缆的性能指标接近于半刚性电缆，而且可以手工成形。但是其稳定性比半刚性电缆略差些，由于它可以很容易成形，同样也就容易变形，尤其是在长期使用的情况下。

柔性（编织）电缆

“测试级”的电缆组件大多采用柔性电缆（见图1.12）。相对于半刚性和半柔性的电缆，柔性电缆的成本十分昂贵，这是因为柔性电缆在设计时要顾及的因素更多。柔性电缆要能够多次弯曲而且还要保持性能，这是作为测试电缆的最基本要求。柔软度和良好的电指标是一对矛盾体，也是导致造价昂贵的主要原因。

柔性射频电缆组件的选择要同时考虑各种因素，而这些因素之间有些是相互矛盾的，如单股内导体的同轴电缆比多股的具有更低的插入损耗和弯曲时的幅度稳定性，但是相位稳定性能就不如后者。所以一条电缆组件的选择，除了频率范围、驻波比、插入损耗等因素外，还应考虑电缆的机械特性、使用环境和应用要求。另外，成本也是一个永远不变的因素。

波纹管电缆

波纹管电缆的外导体为波纹状的铜管，近年来也出现了铝管，这种电缆采用了低损耗设计，常常用于天馈系统中。

波纹状的外导体设计，其优点是易于弯曲和运输，同时还具有良好的抗拉伸性能，以便电缆的竖直悬挂应用。

1.1.3 同轴电缆的执行标准

同轴电缆的使用并不是孤立的，除了要满足阻抗标准以外，还有一个重要的制约因素，就是和连接器的配合。经过几十年的发展，通用射频电缆的主流标准已经趋向于美军标MIL-C-17，主流的连接器制造商也大多按照符合MIL-C-17标准的RG系列电缆设计相应的连接器。在中国，通常采用原电子工业部（四机部）的SJ1563、SJ1132等标准来设计和生产射频同轴电缆，这个标准中的某些参数接近 MIL-C-17 标准，目前国内的主流电缆厂仍在按照这些标准生产。表 1.5 是两种常用电缆的参数比较。

从表1.5可以发现两种标准的微小差别，为了达到电缆组件的最佳VSWR性能，最好采用按照对应标准生产的连接器。随着全球经济的一体化趋势，市场行为将决定标准的统一。

低损耗射频同轴电缆

在大功率信号传输的场合，降低电缆的损耗要比提高发射功率划算得多。因此电缆的设计者在不断的改进电缆的参数，以期达到更低的损耗。要降低电缆的损耗，最有效的措施是降低填充介质的介电常数。一个极限情况就是常见于广播电视发射系统的馈管，这种传输线采用了空气介质，通过一些PTFE的支撑杆来固定内导体，其介电常数接近1。

在移动通信应用的领域，常采用物理发泡的聚乙烯（PE）材料作为填充介质，其介电常数为1.29～1.64。介电常数降低后，如何保证电缆的特性阻抗仍为50 Ω？从式（1.1）可见，当εr降低时，必须同时减小lg（D/d）。常见的方法是增加d，也就是内导体的外径。但随之而来的问题是，常用的连接器不能适合这种低损耗的电缆，于是，又出现了许多新的射频电缆和连接器系列。

关于低损耗同轴电缆，目前并没有一个通用的标准，而基本上是市场主导。典型产品有Times Microwave Systems的LMR系列电缆、Andrew公司的LDF系列和RFS公司的LCF系列等。

微波同轴电缆

18 GHz 以上的微波电缆更无统一的标准可循。这个领域，可以用“八仙过海，各显神通”来描述。几乎每个微波电缆制造商都按照自己的企业标准来生产微波电缆。为了保证在更高频率时信号的传输效率，绝大多数微波电缆采用了低密度的PTFE介质，其介电常数为1.38～1.73。因此在外导体相当的前提下，微波电缆的内导体要大于普通的RG电缆。几乎没有哪家微波电缆制造商在其产品目录中公开其电缆内外导体的尺寸。

1.1.4 小结——测试电缆组件的选择

根据上述讨论，我们来总结一下测试电缆组件的选择原则。

够用原则

测试电缆的选择以够用为前提，没有必要盲目追求高性能。比如，测量蜂窝移动通信设备的带内指标，采用工作频率到3 GHz的测试电缆组件就足够了；要测量至12.75 GHz的传导杂散，可以采用至13 GHz的测试电缆组件，而不必选择18 GHz的。常规的器件S11和S21测量时，采用聚乙烯（PE）或实芯聚四氟乙烯（PTFE）介质的射频电缆即可，不需要选择低密度聚四氟乙烯（LD-PTFE）介质的微波电缆。测量铁氧体器件的无源互调，用 RG142 即可，而不需要专用的低互调电缆。

平衡柔软度和电性能指标的矛盾

很多测试工程师都喜欢用柔软度作为采购测试电缆的标准之一，但这样可能会以更高的成本为代价。一般来说，射频测试电缆组件既要保证其柔软度，同时还要保证指标，在介质方面，不能采用实芯的介质材料，如实芯聚乙烯（PE）和实芯聚四氟乙烯（PTFE），而要采用以低密度聚四氟乙烯（LD-PTFE）为介质材料的电缆；同时，在编织层和护套方面也要有相应的措施来保证，种种努力都会提高成本。要选择低互调测试电缆组件，其柔软度就更加不能兼顾了。

常用的外径在5 mm以下的实芯PE和PTFE介质电缆的柔软度是完全可以接受的。

关于VSWR

VSWR指标非常重要，使用者希望越低越好，但是因为这项指标存在一定的随机性，所以通常制造者不愿意承诺过高的指标。为了平衡这一点，通常可以同时提供保证值和典型值，让使用者在选择测试电缆时获得足够的信息，如保证值为1.25，典型实测值可能小于1.1。

关于插入损耗

作为测试电缆，在大多数场合，损耗是可以被校准的，除了个别场合（如大功率传输）以外，不必过分追求低损耗。损耗与成本的关系较大，而且低损耗电缆的外径通常较大，与其柔软度又会产生矛盾。

关于测试电缆组件的使用寿命

测试电缆组件需要反复使用，其寿命主要取决于连接器的插拔次数。以N型连接器为例，在MIL-39012标准中规定了其插拔寿命为500次，但实际的插拔寿命会大大超过500次。笔者曾做过试验，在插拔2 000次后，插入损耗增加不到0.2 dB，而VSWR指标几乎没有变化。在1.2节中，将详细讨论射频连接器的寿命问题。

为便于读者查阅，在附录A.3中，列举了一些常用的射频同轴电缆的主要性能。