同轴电缆的特性及应用探究

1）传播模式

同轴电缆的主要特点是其特性阻抗的带宽非常宽，同轴电缆中的基模为TEM模，即电场和磁场方向均与传播方向垂直。当同轴线的横向尺寸过大时，同轴线中除了传输TEM模外，还出现高次模，即存在TE、TM模，为了保证同轴线TEM模的单模传输，必须确定高次模中截止波长最长的模。

阻抗和截止频率：

对于TEM传播模，在截止频率以下，同轴线的特性阻抗Z0与频率无关。Z0由外导体内径D和外导体外径d的比值以及介质材料的相对介电常数εr决定，其关系式表示为：

同轴电缆的截止频率，也就是第一个非TEM模开始传播时的频率，同轴线中截止波长最长的高次模是TE11模，其截止波长λc（TE11）=π（a+b），为了保证同轴线TEM单模工作，必须使TE11模截止，即工作波长满足条件：

当同轴线中的最大电场强度达到击穿场强时，功率P达到极限值，得极限功率为：(www.xing528.com)

Ebr为击穿场强，功率容量最大和导体衰减最小的条件不同，如果同时要求功率容量最大和导体衰减最小，通常选择b/a=2.303。

2）电缆的衰减

同轴电缆的损耗由两个因素引起：一个是导体阻抗和内外导体上的电流；第二个是介质的传导电流。导体损耗为欧姆损耗，由导体的趋肤效应引起，随频率的平方根成正比比例增加。

可用以计算导体损耗，它包含着同轴电缆中的损耗。在电缆截止频率和趋肤效应损耗之间进行折中表明，对于选定的工作频率，电缆的直径越大越好，介质损耗是由介质材料对传导电流的电阻引起的，与频率成线性关系，中心导体、外导体和介质损耗三者之和为电缆的总损耗。同轴电缆另有第三种损耗，由辐射引起，但这种损耗通常极小，因为外导体有屏蔽作用。所以几个主要损耗相加近似给出同轴电缆的总损耗：