详谈：材料对微波电缆性能的影响.docVIP

在当今时代，微波电缆组件的应用环境越来越富于挑战性，比如暴露在极端的温度变化下；接触化学物品；经常受到磨擦和弯曲。还有一些其它的挑战，比如 要求电缆组件不但小巧轻便，还要经济耐用。为了确保信号的完整性和产品的可靠性，我们必须对影响电缆全面性能的电气、机械、环境和特定应用等限制条件等进 行评估。这些变量对电缆绝缘体和电缆护套以及电缆构造均有直接的影响。同时，试验和数据分析是鉴定这些电缆在特定环境下是否仍然可靠的关键。 II. 评估限制因素 环境因素对微波/射频电缆组件有很大的影响。电气性能可能是首要和最主要的考虑因素，还有很多其他因素也是影响信号完整性的潜在因素，例如：内部和外部的电磁干扰（EMI）、电压驻波比（VSWR）和插损。如果没有其他环境因素影响的话，电气性能一般是非常可靠的； 但是在受机械性能、环境因素或者特定应用压力的影响下，维持可靠的电气性能则具有很大的挑战性。 对 电缆施加的不同动作均会产生机械应力。弯曲能使电缆里面产生动能，如果没有妥善处理，会导致严重损坏。当电缆属于人工操作设备的一部分时，最容易对电缆造 成机械应力。操作人员踩住或翻转电缆时均有可能扭折、压折或压坏电缆。因此，电缆的抗挤压和抗拉伸强度对于克服机械应力至关重要。同时，便携设备的电缆跟 锋利的表面接触时会被割伤或磨损。受重力和振动等复杂因素的影响，机械应力对装备的稳定性存在极大的危害并造成电缆过早损坏。 环 境压力来自电缆的物理使用环境。极端的温度和压力对电缆的材料会产生一定影响。低温会让电缆变硬，而高温则使电缆变得非常软。真空环境使电缆产生溢油和添 加剂的泄漏会对无尘生产工艺造成污染，同时液体静压力会导致气体或液体渗透电缆护套。不同等级和形式的辐射也会对绝缘和护套材料造成不同程度的损害。电缆 移动所产生的摩擦力会破坏电缆护套。而泥土等污垢、化学物品或金属碎片则会对金属护套造成损害， 环境压力对绝缘和护套材料存在严重危害，因此在设计这些电缆组件时，首先应对这些因素进行充分的考虑。 特定应用的压力来自电缆应用的特殊环境所受到的限制。在航空航天应用中，为了减轻起飞时承载的重量，对电缆的要求是尽可能的小而轻。如果电缆由技术人员和其他人员操作使用，就需要对易燃性、电压和卤素使用等安全因素多加考虑。 造成电缆组件设计比较复杂的原因之一是电气性能、机械性能和环境性能等因素相互交织在一起。每个因素都会直接影响其他因素；因此必须在特定应用的环境下对组件设计方面进行全面测试。 III. 选择正确的材料 如要确保高质量的稳定信号，须对电缆的绝缘和护套材料特性进行评估，因为这些属性对于电缆能否适应严格要求起着决定性的作用。信号电缆所采用的电介 质材料不但影响到信号的完整性，而且也影响到电缆的耐用性。外护套所采用的材料影响到电缆的耐压性和耐磨性。护套材料应能抵抗所有外在的影响因素（比如： 温度、摩擦、液体和气体），才能保护电缆里面的导体。有很多材料都可用于制作电缆的绝缘体和护套，其中很多材料均有各自的特定用途。因为每种材料有着各自 的属性，其中有些材料更适用于设计微波电缆，以满足特定环境要求。 A. 硅胶 硅 胶（表I）主要用于电缆护套，在低温环境下仍能保持高柔韧性。但是，它易断，而且其粘性表面会产生比较高的摩擦力，所以不适合洁净室环境。硅胶的抗拉伸强 度和抗撕裂强度比较低，因此使用此种材料制作的护套比其他材质更厚。可以通过某些表面处理的方法降低摩擦系数，但是随着时间的推移，这些处理会被渐渐磨损 掉。硅胶具有极好的耐辐射性，但是可用于制作电缆护套的硅胶等级已众所周知，因为在真空应用中，比如热真空舱的应用中，会产生硅油泄漏。如果还需要考虑重 量因素，那么硅胶就不是最佳选择。如果重点在于其柔韧性而不在于重量，则硅胶是一个理想选择。但是，处理硅胶电缆内的导体需要更多人工，从而导致更高的终 端接头装配成本。 B. 聚氨酯 聚 氨酯（表II）是一种很好的护套材料，但是由于耐电压性能比其他材料低，而不用作绝缘。有无卤素等级可供选择。机械性上，聚氨酯柔性好，它非常抗击穿、抗 磨损。对阻燃性的处理不会降低它的柔性，但是，柔性更好的等级往往有粘性或发粘，从而导致更高的摩擦系数。环境方面，聚氨酯抗溶剂、紫外线、辐射和霉菌。 聚氨酯的温度范围不宽，在-40℃左右变得易碎，其温度上限为100℃左右。而且聚氨酯不抗化学清洗剂。 C. 聚乙烯 聚 乙烯（表III）最适用于导体绝缘，由于聚乙烯护套比较硬，对电缆的柔韧性有影响。聚乙烯和泡沫材料一起使用时，具有很好的介电属性。从机械力学角度来 说，高分子重量的聚乙烯具有耐磨损和低摩擦的特点，但相对于其他材料来说，它还是显得比较硬。与聚氨酯一样，聚乙烯的应用温度范围也很小，很难将防化材料 和聚乙烯材质的电缆护套相结合。聚乙烯的机械属性在阻燃处理后会降低。