如何選擇高頻纜線以符合高質(zhì)量的高頻傳輸與數(shù)字應(yīng)用測(cè)試

　　同軸纜線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(tǒng)、系統(tǒng)、或連接測(cè)試設(shè)備。簡(jiǎn)單的說，他們提供了傳輸路徑來傳遞高頻模擬信號(hào)或是高速數(shù)字信號(hào)。傳輸路徑的好壞，取決于許多因素，包含：材料、設(shè)計(jì)以及組裝的手法。市面上有許多的同軸纜線以及高頻接頭供貨商，然而通常能夠提供高質(zhì)量、相位穩(wěn)定、精準(zhǔn)配對(duì)及耐用的組裝線會(huì)是使用者最大考慮因素。

　　高頻同軸纜線在一個(gè)系統(tǒng)中，其重要性通常會(huì)被忽略，除非造成信號(hào)傳輸失敗。使用良好的高頻同軸線，其損耗或信號(hào)失真現(xiàn)象較小，但是當(dāng)使用到糟糕的高頻同軸線時(shí)，線損所造成的信號(hào)衰減必須使用寬帶放大器來彌補(bǔ)，但是信號(hào)失真有時(shí)卻是不可彌補(bǔ)的。高頻同軸纜線以及轉(zhuǎn)接頭在測(cè)試系統(tǒng)中，是屬于系統(tǒng)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(wěn)定及高隔離度，如果是用在高速數(shù)字應(yīng)用的測(cè)試上，則必須再有高精密相位匹配的特性。

　　同軸纜線的基本架構(gòu)

　　同軸纜線(Coaxial cable)結(jié)構(gòu)由內(nèi)而外為中心導(dǎo)體(Center Conductor)、絕緣體(Insulation)、外導(dǎo)體(Outer Conductor)、編織網(wǎng) (Braid Shielding) 及外皮(Jacket)，如圖1。

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

　　絕緣體材質(zhì)有PE(聚乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯又稱鐵氟龍)，隔絕中心導(dǎo)體及外導(dǎo)體，避免短路。高頻纜線中大多選用PTFE做為介質(zhì)，主要因素為其介電系數(shù)小且穩(wěn)定。絕緣體的相對(duì)介電系數(shù)(εr)越小越好，也就是速度因子(Velocity Factor (Vf) 越大越好，這樣信號(hào)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)一般為銅線或是鋁線等金屬線網(wǎng)之導(dǎo)電材料，線網(wǎng)之編數(shù)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(hào)相互間干擾越少。

　　纜線最外層由塑料材質(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(hù)，防止纜線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，無鹵，適用于室外環(huán)境;FEP耐溫可達(dá)200度且受熱不后不產(chǎn)生助燃效果，適用于室內(nèi)/外環(huán)境。

　　高頻纜線在電性上的特性，會(huì)用以下參數(shù)衡量：衰減、駐波比(或反射損失)、隔離度及相位穩(wěn)定度，以上皆關(guān)系到訊號(hào)是否能達(dá)到完整傳輸?shù)睦硐霠顟B(tài)，依據(jù)不同的參數(shù)考慮與終端應(yīng)用，在選擇同軸纜線的考慮點(diǎn)亦有所不同。

        高頻相位匹配纜線

　　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(hào)傳輸上需要具有較高的傳輸質(zhì)量。一般來說，高速數(shù)字信號(hào)多半采用差動(dòng)信號(hào)進(jìn)行傳輸，因此傳輸訊號(hào)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(hào)的相位誤差需在一定的范圍之內(nèi)。因此每一組的電纜內(nèi)需要依照所需訂制的規(guī)格下而具有一定電氣長(zhǎng)度(Electrical length)。在要求相位匹配的電纜組件應(yīng)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(zhǎng)度。電氣長(zhǎng)度通常以「相位延遲」來說明，也就是兩個(gè)信號(hào)通過纜線所產(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(hào)，圖4為一對(duì)高頻纜線中的一條纜線出現(xiàn)相位差，圖5則顯示完全匹配與相位不匹配信號(hào)的差異，這樣的差異可能會(huì)造成高速數(shù)字信號(hào)在傳輸信號(hào)時(shí)造成信號(hào)誤判，或是眼圖的眼開、眼高不符合規(guī)范。