如何選擇高頻纜線以符合高質量的高頻傳輸與數字應用測試

　　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、系統、或連接測試設備。簡單的說，他們提供了傳輸路徑來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以及高頻接頭供貨商，然而通常能夠提供高質量、相位穩定、精準配對及耐用的組裝線會是使用者最大考慮因素。

　　高頻同軸纜線在一個系統中，其重要性通常會被忽略，除非造成信號傳輸失敗。使用良好的高頻同軸線，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時，線損所造成的信號衰減必須使用寬帶放大器來彌補，但是信號失真有時卻是不可彌補的。高頻同軸纜線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。

　　同軸纜線的基本架構

　　同軸纜線(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 (Braid Shielding) 及外皮(Jacket)，如圖1。

　　中心導體材質有純銅、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，中心導體線徑越粗，線損較小，但是可操作頻率也較低。

　　絕緣體材質有PE(聚乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯又稱鐵氟龍)，隔絕中心導體及外導體，避免短路。高頻纜線中大多選用PTFE做為介質，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，這樣信號的移動較快，接近在空氣中傳輸。

　　編織網依其包覆性與遮蔽率又可分成單層與雙層編織，材質一般為銅線或是鋁線等金屬線網之導電材料，線網之編數有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。

　　纜線最外層由塑料材質如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，防止纜線于如高溫或潮濕之不良環境中受到氧化或損壞。PVC成本低，受熱易產生有毒物質;PE抗UV佳，無鹵，適用于室外環境;FEP耐溫可達200度且受熱不后不產生助燃效果，適用于室內/外環境。

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

        高頻相位匹配纜線

　　在信息傳輸蓬勃發展的環境下，在高速、射頻微波的訊號傳輸上需要具有較高的傳輸質量。一般來說，高速數字信號多半采用差動信號進行傳輸，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度。電氣長度通常以「相位延遲」來說明，也就是兩個信號通過纜線所產生的時間差，這時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信號，圖4為一對高頻纜線中的一條纜線出現相位差，圖5則顯示完全匹配與相位不匹配信號的差異，這樣的差異可能會造成高速數字信號在傳輸信號時造成信號誤判，或是眼圖的眼開、眼高不符合規范。