如何選擇高頻纜線(xiàn)以符合高質(zhì)量的高頻傳輸與數字應用測試

　　同軸纜線(xiàn)以及高頻接頭在電子電路中扮演重要角色：連接許多不同功能的模塊、次系統、系統、或連接測試設備。簡(jiǎn)單的說(shuō)，他們提供了傳輸路徑來(lái)傳遞高頻模擬信號或是高速數字信號。傳輸路徑的好壞，取決于許多因素，包含：材料、設計以及組裝的手法。市面上有許多的同軸纜線(xiàn)以及高頻接頭供貨商，然而通常能夠提供高質(zhì)量、相位穩定、精準配對及耐用的組裝線(xiàn)會(huì )是使用者最大考慮因素。

　　高頻同軸纜線(xiàn)在一個(gè)系統中，其重要性通常會(huì )被忽略，除非造成信號傳輸失敗。使用良好的高頻同軸線(xiàn)，其損耗或信號失真現象較小，但是當使用到糟糕的高頻同軸線(xiàn)時(shí)，線(xiàn)損所造成的信號衰減必須使用寬帶放大器來(lái)彌補，但是信號失真有時(shí)卻是不可彌補的。高頻同軸纜線(xiàn)以及轉接頭在測試系統中，是屬于系統的一部份，因此必須具有優(yōu)異特性，這包含：低損耗、良好的駐波比、高度相位穩定及高隔離度，如果是用在高速數字應用的測試上，則必須再有高精密相位匹配的特性。

　　同軸纜線(xiàn)的基本架構

　　同軸纜線(xiàn)(Coaxial cable)結構由內而外為中心導體(Center Conductor)、絕緣體(Insulation)、外導體(Outer Conductor)、編織網(wǎng) (Braid Shielding) 及外皮(Jacket)，如圖1。

　　中心導體材質(zhì)有純銅、鋁鍍銅、鋼鍍銅、鋼鍍銀等。中心導體分為單芯(內導體為單一線(xiàn)芯)與多蕊(一般有7蕊以及19蕊兩種)，如圖2。單芯纜線(xiàn)線(xiàn)芯為剛性，制作較容易維持阻抗特性，耗損較小;多蕊纜線(xiàn)可堆棧為相同數目之線(xiàn)芯，多蕊纜線(xiàn)較為耐用、可撓性佳，但耗損較大，19蕊線(xiàn)衰減大于7蕊線(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，中心導體線(xiàn)徑越粗，線(xiàn)損較小，但是可操作頻率也較低。

　　絕緣體材質(zhì)有PE(聚乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯又稱(chēng)鐵氟龍)，隔絕中心導體及外導體，避免短路。高頻纜線(xiàn)中大多選用PTFE做為介質(zhì)，主要因素為其介電系數小且穩定。絕緣體的相對介電系數(εr)越小越好，也就是速度因子(Velocity Factor (Vf) 越大越好，這樣信號的移動(dòng)較快，接近在空氣中傳輸。

　　編織網(wǎng)依其包覆性與遮蔽率又可分成單層與雙層編織，材質(zhì)一般為銅線(xiàn)或是鋁線(xiàn)等金屬線(xiàn)網(wǎng)之導電材料，線(xiàn)網(wǎng)之編數有64編或128編，遮蔽率有60%、90%等不同的編織密度。遮蔽率越高，信號相互間干擾越少。

　　纜線(xiàn)最外層由塑料材質(zhì)如PVC(聚氯乙烯)、FEP(氟化乙烯丙烯共聚物)及PE等絕緣材料包覆保護，防止纜線(xiàn)于如高溫或潮濕之不良環(huán)境中受到氧化或損壞。PVC成本低，受熱易產(chǎn)生有毒物質(zhì);PE抗UV佳，無(wú)鹵，適用于室外環(huán)境;FEP耐溫可達200度且受熱不后不產(chǎn)生助燃效果，適用于室內/外環(huán)境。

　　高頻纜線(xiàn)在電性上的特性，會(huì )用以下參數衡量：衰減、駐波比(或反射損失)、隔離度及相位穩定度，以上皆關(guān)系到訊號是否能達到完整傳輸的理想狀態(tài)，依據不同的參數考慮與終端應用，在選擇同軸纜線(xiàn)的考慮點(diǎn)亦有所不同。

        高頻相位匹配纜線(xiàn)

　　在信息傳輸蓬勃發(fā)展的環(huán)境下，在高速、射頻微波的訊號傳輸上需要具有較高的傳輸質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，高速數字信號多半采用差動(dòng)信號進(jìn)行傳輸，因此傳輸訊號的兩電纜需要有極高精度的相位匹配。換言之，兩電纜所傳輸之訊號的相位誤差需在一定的范圍之內。因此每一組的電纜內需要依照所需訂制的規格下而具有一定電氣長(cháng)度(Electrical length)。在要求相位匹配的電纜組件應用上，理想的情況是，每根電纜必須與其他電纜具有相同或相近的電氣長(cháng)度。電氣長(cháng)度通常以「相位延遲」來(lái)說(shuō)明，也就是兩個(gè)信號通過(guò)纜線(xiàn)所產(chǎn)生的時(shí)間差，這時(shí)間差也就造成了相位差，因此相位匹配一般使用 pico-second (ps) 為單位。

　　圖3為相位完全匹配的差動(dòng)信號，圖4為一對高頻纜線(xiàn)中的一條纜線(xiàn)出現相位差，圖5則顯示完全匹配與相位不匹配信號的差異，這樣的差異可能會(huì )造成高速數字信號在傳輸信號時(shí)造成信號誤判，或是眼圖的眼開(kāi)、眼高不符合規范。