解剖同轴电缆以及它们如何工作

众所周知，同轴电缆是宽带，相对低损耗和高隔离的传输线技术。同轴电缆包括由介电间隔物隔开的两个同心导电圆柱体。沿同轴线分布的电容和电感在整个结构中产生分布阻抗，称为特征阻抗。沿同轴电缆的分布式电阻损耗导致沿线的可预测的损耗和行为。这些因素使得同轴电缆能够用于传输电磁（EM）能量，与使用天线的自由空间传播和较少的干扰相比损失小得多。

作为具有导电外屏蔽的同轴电缆的产品，可以将额外的材料层施加到同轴电缆的外部以增加环境性能，EM屏蔽和柔性。同轴电缆可以由编织导电股线制成，并且智能地分层，以创建高度灵活和可重新配置的电缆，既轻便又耐用。只要保持同轴电缆的导电圆柱体的同心度，弯曲和弯曲将仅对电缆性能产生轻微影响。为此，同轴电缆通常使用螺旋型机构与同轴连接器连接。使用扭矩扳手完成密封性控制。

同轴线的一些重要的频率依赖行为定义了它们的应用潜力 - 趋肤深度和截止频率。趋肤深度描述了沿着同轴线行进的较高频率的信号发生的现象。频率越高，电子越倾向于向同轴线的导体表面迁移。趋肤效应导致衰减和电介质加热增加，这导致沿同轴线的电阻损失更大。为了减少趋肤效应的损失，可以使用更大直径的同轴电缆。

虽然提高同轴技术性能是一种显而易见的解决方案，但增加同轴电缆的尺寸会降低同轴电缆可以传输的最大频率。当EM能量的波长大小超过横向电磁（TEM）模式并且开始沿同轴线“反弹”作为横向电子11模式（TE11）时，产生同轴电缆截止频率。新的频率模式很麻烦，因为它以与TEM模式不同的速度传播，并且可能导致反射和干扰通过同轴电缆传播的TEM模式信号。

该问题的解决方案是减小同轴电缆的尺寸以增加截止频率。现在有同轴电缆和同轴连接器可以达到毫米波频率- 1.85mm和1mm同轴连接器。需要注意的重要一点是，随着物理尺寸缩小以处理更高的频率，损耗增加并且同轴电缆的功率处理能力降低。构建这些极小部件的另一个挑战是确保机械公差足够紧，以减少沿线的电气显着缺陷和阻抗变化。这成为一种昂贵的过程，导致相对敏感的电缆。