作者：Kenton Williston

　　射频电缆组件应用广泛，从航空航天和通信等成熟领域到汽车、工业和物联网 (IoT) 等较新的用例。这种不断扩大的应用范围促进了新型射频电缆组件的开发，为工程师提供了进一步优化其射频系统设计的机会。

　　然而，所有这些增长都使设计过程变得复杂。市场上有如此多的组件，很难确定特定应用的最佳选择。此外，射频电缆在新应用中的使用将陌生的技术摆在更多设计人员、安装人员和维护技术人员面前。除了空间和环境考虑之外，这些团队现在还必须熟悉频率兼容性、阻抗匹配、电压驻波比 (VSWR)、磁耦合和屏蔽。

　　为了确保射频系统的性能和可靠性，工程师需要细心的方法和清晰的路线图，列出等待他们的选项和潜在陷阱。

　　本文首先简要概述射频应用，包括其电气特性、物理结构和典型用例，为选择、安装和维护射频电缆组件的复杂任务提供指导。介绍了Molex的示例来说明关键选择和使用标准。

　　射频电缆组件用例的扩展

　　射频技术跨越多个领域，每个领域都有其独特的挑战。频率范围从数百赫兹 (Hz) 到数十千兆赫 (GHz)。某些应用需要加固。其他人的物理足迹极其有限。为了说明用例的多样性，请考虑以下常见应用：

　　航空航天和国防：雷达系统、通信通道和 GPS

　　汽车和交通：信息娱乐系统、导航和车辆通信网络

　　电信和广播：Wi-Fi、LTE 和 5G 网络上的 8K 视频信号

　　工业：物联网传感器、自动化装配线和遥测

　　医疗：远程患者监护系统、先进的诊断机械和机器人手术装置

　　测试和测量：制造设置中的台架测量、现场测试和质量保证

　　由于射频的使用不断增加，越来越多的工程师和设计师开始研究高频电路，其中许多人没有这项技术的背景。面对紧迫的期限和预算，他们需要能够简化任务同时确保系统可靠运行的解决方案。

　　这就是射频电缆组件的用武之地。这些组件由预组装的连接器和电缆组成，可满足指定的性能要求，同时减少工程工作量。使用预制射频电缆组件可以节省设计和原型制作过程中的时间和成本，并提高生产的质量和效率。

　　频率兼容性、阻抗匹配和 VSWR

　　选择合适的电缆组件需要仔细考虑多种因素。首先，组件必须能够适应射频信号的频率范围。这些频率范围从几百赫兹到 3 至 30 GHz 或更高的超高频 (SHF) 频段(图 1)。

　　图 1：射频电缆组件有多种设计，可以根据连接器的尺寸及其最大支持频率等因素进行分类。 (图片来源：莫仕)

　　为了实现所需的性能，电缆组件必须能够处理适当的频率范围，而不会出现明显的信号损失或失真。例如，电影电视工程师协会 (SMPTE) 在其 2082-1 指南中制定了严格的信号质量要求，将时钟频率一半时的损耗限制为 40 分贝 (dB)。

　　满足这些需求的一种方法是使用 Molex BNC 迷你射频电缆组件，它可以在高达 12 GHz 的频率下提供高回波损耗性能。该性能超出了8K高清电视(HDTV)视频串行传输的要求，允许未来在不改变硬件的情况下扩展带宽。

　　阻抗匹配是另一个关键参数。 RF 信号容易受到信号线阻抗失配引起的入射波和反射波的干扰。为了最大限度地减少信号损失，电缆组件应具有与连接负载相同的阻抗，通常为 50 或 75 欧姆 (Ω)。最好将连接器和电缆设计在一起以实现最佳匹配。

　　这种做法的一个真实示例是0897629290组件，它将 Molex BNC 连接器与 Belden 4794R 电缆配对，用于高端 75 Ω 应用。

　　对于测试和测量等要求特别高的应用，可能需要仔细考虑 VSWR 和插入损耗等其他参数。 VSWR 是入射信号与反射信号的比率，用于衡量射频信号从源传输到负载的效率。插入损耗是信号沿连接器和电缆传输时损失的能量。图 2 展示了各自的一些示例。

　　订单号。连接器对连接器电缆类型长度电压驻波比(VSWR)插入损耗

　　图 2：所示为高效、低损耗微波频率电缆的 VSWR 和插入损耗数据示例。 (图片来源：莫仕)

　　屏蔽、磁耦合和其他注意事项

　　屏蔽是另一个重要的考虑因素。任何承载射频信号的电缆都可以像天线一样广播或接收信号，从而产生干扰。为了最大限度地减少这种干扰，电缆需要通过接地金属外壳进行屏蔽(图 3)。

　　图 3：所示为典型的屏蔽电缆。从电缆内部开始，有芯导体、将芯线与屏蔽层分开的介电材料、编织金属屏蔽层和电缆护套。 (图片来源：莫仕)

　　屏蔽材料的选择受到一系列因素的影响，包括性能要求、环境条件和预算限制。例如，铜在大多数频率下都非常有效，但也相对较重且昂贵，而铝质轻且便宜，但效率较低且更容易腐蚀。

　　还需要考虑屏蔽的形式。带有 RG-136 电缆的0897616761 MCX 组件上的金属编织层可提供出色的机械强度和物理保护。相比之下，箔屏蔽通常由层压到聚酯或聚丙烯薄膜上的铝制成，是一种轻质、廉价且灵活的替代方案。还有其他类型，例如螺旋式、带式和组合式，它们在频率覆盖百分比、灵活性、寿命、机械强度、成本和端接难易程度方面有所不同。

　　可能还需要考虑独特的应用程序要求。例如，医疗应用通常涉及可能受磁场影响的传感器。在这里，像0897616791 MMCX 电缆组件这样的解决方案是一个可行的选择，因为这些组件提供非磁性耦合版本，以实现更好的设计兼容性。

　　空间限制、环境危害和维护

　　在考虑物理参数时，空间和布线的限制通常是主要障碍。考虑一下国防应用，这是出了名的狭窄。在这里，像0897611760 SSMCX 电缆组件这样的解决方案是实用的。 SSMCX 连接器是市场上最小的连接器之一，提供垂直和直角方向，以适应具有挑战性的空间和布线限制。

　　设计人员在选择组件时还需要考虑最小弯曲半径。由于结构复杂，射频电缆往往相当僵硬。对于需要急转弯的情况，请寻找Molex 的灵活微波组件等解决方案(图 4)。这些电缆专为较小的静态弯曲半径而设计。

　　电缆部件号阻抗通用技术委员会电容静态弯曲半径(最小)中心导体绝缘夹克外径截止频率 

　　图 4：所示为具有较小静态弯曲半径的射频电缆样本。 (图片来源：莫仕)

　　极端温度也可能是一个问题，特别是对于电信领域的户外应用。对于此类应用，射频电缆组件上常见的热塑性护套不适合。相反，需要更耐用的材料。例如，前面提到的柔性微波组件使用 Temp-Flex 氟化乙烯丙烯 (FEP) 材料作为护套，这是一种类似于聚四氟乙烯的坚韧材料。

　　振动和冲击可能会损害设计，特别是在航空等应用中。为了确保可靠的运行，所使用的射频电缆组件必须具有非常安全的连接。 Molex 的0732306110电缆组件就是一个很好的例子，它利用了该公司获得专利的 MHF 连接器锁定机制(图 5)。

　　图 5：Molex 的 MHF 连接器系统使用获得专利的锁定机制来确保安全连接。 (图片来源：莫仕)

　　维护必须被视为设计过程的一部分。重要的是要查看电缆组件的平均无故障时间 (MTBF)，并考虑如何安排设计以便于维护和维修，并合理地访问可能需要最小心的子组件和连接。

　　设计人员还应考虑制定正常维护的检查计划，以及用户检查表，以查找电缆组件可能需要维修或更换的迹象，以主动管理复杂情况。常见的维护步骤包括检查组件是否磨损，以及清洁电缆和连接器以去除可能渗透连接并降低性能的污染物。

　　最后，评估电缆组件制造商也很重要。标准包括适当的认证、生产相关组件的经验、支持设计灵活性的充足产品选项以及避免性能问题的质量保证流程。例如，Molex 一直是电缆和连接器技术的领先开发商，其创新受到 8,100 多项专利的支持，并在质量和技术支持(包括定制电缆创建工具)方面享有盛誉。

　　结论

　　选择正确的射频电缆组件具有挑战性，因为它需要了解并仔细考虑频率兼容性、屏蔽、环境条件、空间限制和维护等因素。如图所示，与经验丰富的制造商合作，提供专业知识、质量保证和创新，可能是应对这些挑战的关键，特别是对于刚接触射频的工程师和设计师而言。这样的合作伙伴可以指导选择、安装和维护这些电缆的过程，以确保设备和系统在最佳状态下可靠运行。