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TechnicalFeature 技术特写

极富挑战的110GHz

同轴电缆组件的设计

Challenges Designing 110 GHz Coax Cable Assemblies

Daniel Barnett, Teledyne Storm Microwave, Woodridge, Ill.

波 导的工作频率提升到110GHz已有一段时间 GHz）？如果不能确定新的E频段和W频段应用
会不会工作于更低的频率范围，那就只能选择
了，随着工作于毫米波的商用产品的不断
出现，如微波回传和车载雷达等，相应地创造 全频段的电缆。
了各种不同柔性电缆的需求，无论是应用于波 即使电缆的材料和电缆的结构都可以完美
导之间的混合连接（波导-电缆-波导），或者独 地工作于V频段及以下频段（如≤70GHz），但
立使用（如矢量网络分析仪的测试线或两个模 是，在V频段之上，有时偶尔也会出现非线性
块之间的连接线），总之，工作于110GHz频段 响应，一旦这种情况发生，必须通过一系列诊
的柔性电缆组件的需求正在不断增长之中。 断措施，筛查各种潜在的可能性，发现问题之
本文着重讨论开发高性能110GHz电缆组件 所在。例如工厂的压缩空气以及电力设施，都
时的难点和相关的论断，包括：1）电缆，2） 可能在生产过程中引起偶发性的异常状况。因
连接器，3）测试，4）准备工作和相关资源。 导线长度不对导致的非线性电子响应可能是由
所有的这些都是高度关联和相互依赖的，因此 于所使用的材料或者设备引起的。另外，设计
在开发过程中发现的任何一个问题，其起因都 使用的介质不良或导线折叠也会产生规律性的
是科学理论和实际经验的综合所致。 问题而影响产品的电气性能。供应商擅自改变
使用的材料是非常令人沮丧的行为，它对产品
电缆 性能会产生严重影响却不易被发现：如果一个
根据设计要求，选择外径为1.4mm带外套的 批次合格的原材料后，随之而来的几个批次是
柔性电缆，在业内这是一个标准的适用于工作 有瑕疵的材料，这就使得故障的诊断需要有敏
频率上限为110GHz (W-Band)的电缆，另外还有 锐的直觉判断能力，而不仅仅是依靠科学的方
一些外径尺寸更小的电缆也可工作于该频段， 法。
但是，外径为1.4mm的电缆，其可适配的射频连 即使已经找到由于电缆设计和电缆结构而
接器更多，包括1mm、SMPS以及MM4S、G3PO 产生异常的原因，并且得到解决，还要面对测
和G4PO的变种。 试设备的问题。这是一个类似“先有蛋还是先
电缆的构造形式有多种方案可选择，也面 有鸡”的难题，测试设备总是存在一些可以挑
临不同材料的挑战。究竟怎么选，主要依据设 剔的地方，比如测试线是不是完好的？几个小
计者看重的是哪方面的特性，是插损重要还是 时以前用得好好的测试设备是不是需要重新校
电缆强度重要，通常不可能两者兼顾。如果插损 准？前面人用这台矢量网络分析仪是测试Ka频
是优先考虑的，那么就需要使用多微孔的PTFE 段的产品，而你现在要用来测试W频段的产品，
绝缘介质，其结果是它在日常使用中容易受损； 恢复过来的校准是不是依然有效？当电缆产品
如果要求电缆坚固不易损坏，那么可选择耐挤压 性能出现异常时，一直以来所使用的诊断故障
的PTFE绝缘介质，但是它的插损性能会变差。 的方法是不是唯一的选项？
经过综合考虑，电缆强度更重要一些，因为产品
的目标市场是测试测量，经常需要搬运、快节奏 连接器
操作，而操作人员也习惯于使用更坚固的电缆组 按照设计要求选择好了相应的电缆之后，
件，略微高一点点的插损，可以通过选择长度更 也就缩小了相关连接器的选择范围，有利于确
短的电缆来得到一些弥补。 定选用什么样的连接器。那就是说，要么选用
下一个设计选项是工作频率范围：电缆 公司内部已有的连接器，要么选用由外部供应
的工作频率要求是全频段的，还是严格限制 商提供的标准连接器，或两者结合使用。由于
于E频段（60 to 90 GHz）或W频段（75 to 110 目前这仍然是一个小规模的、正在开发的市

50 Microwave Journal China 微波杂志 May/Jun 2018