1、一一 前言前言三三 同轴电缆的传输方程同轴电缆的传输方程二二 同轴电缆结构同轴电缆结构四四 同轴电缆的主要性能参数同轴电缆的主要性能参数五五 同轴电缆的选取和使用同轴电缆的选取和使用六六 同轴电缆的发展和应用同轴电缆的发展和应用 1744年电线诞生,电线电缆进入实用化,至今已 有250多年的历史 1938年研制开发的PVCPE,使电线电缆进入大 量应用塑料的时代 20世纪70年代光纤的出现,近期超导和纳米技朮 的进展,更使电线电缆的生产发展应用进入 一个全新的阶段和领域 1925年,内外导体为硬铜管,采用玻璃片支撑绝 缘的第一根同轴电缆制造成功一一 前言前言 同轴电缆首先在通信领域获得应用和发
2、展,作为 长途干线开通多路载波或传输电视节目.目前这 种应用基本已被光纤光缆取代 现代电信网络已是有线和无线紧密相连的网络, 它是以光缆为干线,辅助以电缆,卫星,蜂窝状移 动通信等多媒体多接入的传输系统 同轴电缆在现代通信的电信网络中起着重要的 作用,采用HFC网方式的CATV网络,成为电视 计算机电话三网合一,信息高速公路的理想接 入网之一 同轴电缆是电线电缆的主要品种之一* 传输频带宽,可在较低衰减下传输高频信号 同轴电缆的结构特点同轴电缆的结构特点 * 抗干扰性高,对外界干扰的防卫性高* 小的天线效应,辐射损耗小* 结构和安装简单经济EH 同轴电缆及对称电缆的电磁场 同轴电缆对称电缆内导
3、体磁场外导体磁场同轴对磁场内导体电流密度分布同轴对中的工作电流与干扰电流外导体电流密度分布同轴对电流密度分布铜对绞电缆(1)同轴电缆(2)波导(3)单模光纤衰减（dB/km）f带宽0.111010001MHz1GHz1THz各种线路的衰减频率特性* 通信设备的内部连接组件 同轴电缆的主要用途同轴电缆的主要用途 * 传统的CATV应用 (75欧引入线,配线,干线)* LAN/计算器电缆* 用作射频传输和接收设备的天馈线,涉及移 动,微波,广播,电视.微波中继等领域 * 视频电缆* 射频电缆* 特种用途电缆,如地铁隧道用漏泄电缆* 按种类分 同轴电缆的分类同轴电缆的分类 * 按绝缘形式分* 按绝缘
4、外径尺寸分* 按充许传输的功率分* 按柔软程度分 同轴电缆的分类同轴电缆的分类( (按种类分按种类分) ) * 低噪音电缆 适用于振动条件下测量系统* 高压脉冲电缆 应用于高压脉冲场合,峰值 功率可达几十兆瓦* 漏泄电缆(LCX) 地铁隧道等场合,实现无 线和有线的转换 同轴电缆的分类同轴电缆的分类( (按绝缘形式分按绝缘形式分) ) * 实芯绝缘 绝缘层全部是固体介质* 空气绝缘 绝缘层大部分是空气* 半空气绝缘 介于实芯与空气之间 同轴电缆的分类同轴电缆的分类( (按绝缘尺寸分按绝缘尺寸分) ) * 微型 1.0mm* 小型 1.5 3.0mm* 中型 3.7 11.5mm* 大型 11.
5、5mm 同轴电缆的分类同轴电缆的分类( (按传输的功率分按传输的功率分) ) * 小功率 0.5 KW* 中功率 0.5 5KW* 大功率 5 KW 同轴电缆的分类同轴电缆的分类( (按柔软程度分按柔软程度分) ) * 柔 软 适于移动使用* 半柔软 可承受多次弯曲* 半 硬 固定使用,只能承受一次弯曲标准依据 GB/T 14864-93用于数字传输设备,长途数字程控交换机及其配线架间的连接,传输速率20Mb/s绝缘材料:F:内层实心氟塑料Y:外层实心PEV:PVC护套特性阻抗同轴射频电缆芯线绝缘外径总屏蔽层型号表示 标准依据 FILOTEX ET 298998 LUCENT,PHKIPS J
6、NL 900-10175 常用规格型号SFYV-75-2-1 SFYV-75-2-1x8SFYZ-75-2-1 SFYZ-75-2-1x8SYV-75-2-1 SYV-75-2-1x8SYV-75-2-2 SYV-75-2-2x8一一 前言前言三三 同轴电缆的传输方程同轴电缆的传输方程二二 同轴电缆结构同轴电缆结构四四 同轴电缆的主要性能参数同轴电缆的主要性能参数五五 同轴电缆的选取和使用同轴电缆的选取和使用六六 同轴电缆的发展和应用同轴电缆的发展和应用二二 同轴电缆结构同轴电缆结构内导体内导体绝缘绝缘外导体外导体护套护套 同轴电缆主要由导体、绝缘、护套及铠装组成 * 导体起电信号的引导作用
7、* 绝缘是电信号赖以传输的媒介质 * 护套及铠装对导体和绝缘提供保护,使电缆 能承受各种使用环境的要求 外导体同时起着导电和屏蔽作用,它的机械、 物理性能以及密封性能对于电缆成品的质量 有很大影响 护套及铠装是保护电缆,使其不受机械损伤及潮 气,高低温环境等因素的影响 绝缘是信号传输的介质,要求其有尽可能低的 损耗(、tg) 内导体是主要的导电组件,内导体电阻所引起 的损耗是电缆总损耗的主要部分 内导体结构形式 * 实心内导体,其电气性能好,结构简单,加工 方便,成本低;缺点是不能用于柔软性要求高 的使用场合 * 绞线内导体,多根导线绞合而成,柔软性好, 但电阻损耗增加,成本增加 * 管状内导
8、体,用于大功率,低衰减电缆中,以 减轻内导体重量,节约材料,但其柔软性差, 制造加工麻烦 * 皱纹管内导体,管状导体表面压螺旋形或圆 环皱纹改善导体的弯曲性能,改善柔软性, 可连续加工制造 内导体 其它结构形式: 中波广播馈线采用铜包铝双金属管状内导体 高压脉冲电缆采用塑料芯上多根铜线编织的 柔软内导体 多根细漆包线绞合制成高频里茨线内导体 内导体材料: * 裸铜线,它导电导热性好,加工制造方便 * 铜包钢线,兼具铜的优良电性能和钢的高强度 * 铜包铝线,兼具铜的良导电性和铝比重小 * 镀银铜线,提高导电性且耐高温,连续工作温 度可达200度 * 镀锡铜线提高抗氧化及耐腐蚀性,使焊接容易 *
9、镀镍铜线,耐高温,工作温度可达260度 * 铜合金线,高强度铜合金,主要是铬铜,锆铜和 镉铜,应用于微小型电缆中 * 高阻线,采用镍、镍铬合金线作大衰减电 缆内导体 绝缘是信号传输的介质,要求其材料和结构选 择得保证电缆有尽可能低的损耗,并须有足够 的机械强度以保证内外导处于同轴位置 绝缘结构型式可分为: * 实芯绝缘 * 空气绝缘 * 半空气绝缘绝缘* 实芯绝缘是指电缆内外导体间充满密实介质 实芯绝缘 * 绝缘介质可以是均一的,也可由多层同芯组合 成,绝缘介质同心紧密的挤包在内导体上 * 聚乙烯是实芯绝缘最常用的绝缘介质,它具有 损耗低,优秀的耐电强度,良好的使用寿命等一 系列优点,得到最广
10、泛的应用* 实芯绝缘结构的优点: 结构稳定 电气强度高 热阻小 不易受潮气影响 它适于经常承受弯曲的场合使用* 实芯绝缘结构的缺点: 材料消耗多 介电常数大,电缆衰减大 * 空气绝缘是指电缆内外导体间,除了以一定间 隔或螺旋式固定在内导体上的支持物外,余均 为空气 * 空气绝缘的结构特点是可以从一个导体不经过 固体介质而到达另一导体 空气绝缘 * 典型的空气绝缘结构型式:(a)垫片(b)螺旋(c)迭带螺旋(d)罩子 * 空气绝缘结构的优点: 有效介电常数和介质损耗小,电缆衰减低 允许传输的平均功率大 材料消耗少,介质仅用来保证内外导体同心, 绝大部分都是空气或其它气体 * 空气绝缘结构的缺点:
11、 因它大部分是空气,耐电性能差 由于它的导体(内,外)通常采用管状结构,电 缆柔软性较差 纵向易受潮气侵入,必须使用密封性能良好 的连接器和必要的充气维护 易受过大的压力,弯曲,扭转等机械应力作 用,而使电缆变形,电性能变差半空气绝缘* 半空气绝缘有多种 结构型式:(a)星形和管(b)螺旋绳管(c)编织和管(d)纵向空洞(e)泡沫塑料 外导体结构形式: * 编织外导体是由多根细导线相互交替地编织 构成,其柔软性好,根据屏蔽要求,可双层或 不同材质的多层编织 * 管状外导体是电气上理想结构,电阻低,屏蔽 性好,密封防潮,缺点是柔软性差,不能承受 多次弯曲,主要作硬同轴应用 外导体 * 半空气绝缘
12、结构的优点: 它兼具空气绝缘衰减小,电容低和实芯缘电气机械强度高,弯曲性能好； * 泡沫绝缘是半空气绝缘的主要形式,它柔软性 好,使用方便.它比实芯绝缘衰减小,重量轻,而 又不需空气绝缘充气维护； * 半空气绝缘是指电缆内外导体间,除支持物外, 从内导体到达外导体至少通过一层固体介质； * 皱纹管外导体目的和作用同皱纹管内导体, 它主要应用于大功率低衰减电缆 * 铝箔纵包及铝镁丝编织外导体,具有电性能 良好,成本低的优点,电视电缆广泛采用这 种结构 * 其它,如电镀铜,绞合扁铜线等护套及铠装 护套材料必须根据电缆的使用环境条件要求 选择 常用的护套有: * 聚氯乙烯护套,它具有良好耐磨,耐油,
13、酸等性 能,并对火焰有自灭性,适于-40+70使用 * 聚乙烯护套,它不含增塑剂等助剂,不会沾污 电缆的绝缘介质,使电缆电性能不劣化,适用 于-55+85使用 * 聚氨酯护套,它柔软而坚韧,能在-5590 范围内保持柔软性,其耐磨性是聚乙烯的四倍 * 氟塑料护套,它是聚全氟乙丙烯(FEP)挤出或 聚四氟乙烯带绕包,适用于-70 200 * 其它,如硅橡胶,尼龙,玻璃丝编织等 根据要求,可在护套外加铠装以提供高的机械 强度或其它特殊的保护 * 镀锌钢丝编织铠装,增加电缆抗张和耐磨保护 * 钢带绕包铠装,提供抗张及抵抗白蚁,老鼠的 侵蚀 * 皱纹钢管铠装,具有高强度,省材,密封的优点一一 前言前言
14、三三 同轴电缆的传输方程同轴电缆的传输方程二二 同轴电缆结构同轴电缆结构四四 同轴电缆的主要性能参数同轴电缆的主要性能参数五五 同轴电缆的选取和使用同轴电缆的选取和使用六六 同轴电缆的发展和应用同轴电缆的发展和应用三三 同轴电缆的传输方程同轴电缆的传输方程 同轴电缆,从电气特性上可看为一个四端网络, 它的等效电路dxxu(x,t)u(x,t)+dxdxduRdxLdxGdxCdxdxdxditxi),(-dx的电压变化取决于串联电阻和电感上的电压降 在距离x+dx处的电压和电流变化及dx上变化为-dx的电流变化是由于导体间的漏电导Gdx的传导电 流和电容Cdx上的位移电流引起)()(dtduC
15、GudxdidtdiLRidxdu得出传输方程复数形式 对于传输方程求解,可应用正弦波电压电流 相量形式dxdIdxdU-(R+j L)I-(G+j C)Uu=U Cos(t+ )=Re (Utje)i=I Cos(t+ )=Re (Itje)-方程式的解为： 对于传输方程进行x微分,可得波动方程的复数形式-通过边界条件可获得A,B,C,D积分常数2222dxIddxUd(R + jL)(G + jC)U= U(R + jL)(G + jC) I= I2r2rrxeU=A + B rxerxeI=C + D rxe)(CjGljRr （-Uo,Io分别是电缆线路始端电压和电流相量-Zc是电缆波
16、阻抗.入射电压与电流之比及反射电压与电流之比都是此常数 电压和电流沿电缆线路的变化方程式同轴电缆上任意一点的电压和电流都是由入射波和反射波组成,即电缆上同时存在入射波和反射波rxerxeI =1/Zc0.5(Uo+IoZc) + 0.5(Uo-IoZc) rxeU=0.5(Uo+IoZc) + 0.5(Uo-IoZc) rxeCjGtjRZc-R,L,G,C分别是电缆单位长度的有效电阻,电 感,绝缘电导和电容；- R,L,G,C称为电缆的一次参数； 特性阻抗Zc和传播常数称为电缆线路的二次 参数信号在电缆上的传输情况主要取决于电缆的特性阻抗Zc和传播常数电缆线路的二次参数)(CjGljRr （
17、CjGLjRZc- Ul, Il分别是电缆线路终端电压和电流相量 电压和电流沿电缆线路的变化,也可用终端电 压Ul和电流Il表述当Ul-IlZc=0时,即电缆终端与电缆特性阻抗Zc匹配时,终端无反射,电缆在线只有入射波,在线的波即称为行波行波rxeU=0.5(Ul+IlZc) + 0.5(Ul-IlZc) rxerxerxeI =1/Zc0.5(Ul+IlZc) + 0.5(Ul-IlZc) 电压行波随着时间t的变化,电压分布波形曲线不断向着x增加方向即终端前进,这定性地反映了行波这一概念t=0t=T/4t=T/2X=0X=/4X=/2X=3/4X=X=5/4X=3/2X=7/4Uo-Uox
18、反射波与入射波电压之比称为反射系数,终端 处反射系数为 电缆终端负载与电缆特性阻抗Zc不匹配时,电缆 线路上存在反射波-反射系数越大,反射越大.=1, 全反射驻波-Zc=Zl时(匹配),=0,无反射,线路处于行波工作状态=ZcZZcZZcIUZcIUUUllllllll入反 驻波使电压和电流分布曲线只是随时间上下振 动,而不沿x轴方向传播 一般电缆线路终端只发生部分反射,线路是有损耗的,此时电缆线路上既有行波传输又有驻波现象.电压和电流的波幅也是逐步减小的,电压波节点上的电压不为0驻波 驻波比是最大电压与最小电压之比 存在反射波的情况下,反射波与入射波会相互迭 加,使线路上电压和电流发生波动,
19、出现驻波无耗开路线上的电压电流振幅U1U1 /ZcxU,I0/4/23/4x0/23/25/2无耗开路线上的瞬时电压电流t=0t=T/8,7T/8t=3T/8,5T/8t=T/2t=0, T/2t=5T8,7T/8t=T8,3T/8t= T/4t= 3T/4t=T/4,6T/821U1U21U1Uxu21U1U21U1Uxi-K=0 代表纯驻波-K=1 代表行波-K=1/3 代表电压波节点上的固定分量在总的电压振幅中占1/3行波系数K可以反映出波的行波分量在整个波形中所占的比例驻波驻波比S的倒数称为行波系数K K=1/S=(1-)/(1+)电压相量及驻波分布(无耗线Z1=3Zc)/ 25/ 8
20、3/ 8/ 4/ 800/4/23/45/4UlUl/3一一 前言前言三三 同轴电缆的传输方程同轴电缆的传输方程二二 同轴电缆结构同轴电缆结构四四 同轴电缆的主要性能参数同轴电缆的主要性能参数五五 同轴电缆的选取和使用同轴电缆的选取和使用六六 同轴电缆的发展和应用同轴电缆的发展和应用四四 同轴电缆的主要性能参数同轴电缆的主要性能参数一次参数 同轴电缆的内外导体是同心圆柱放置的,从麦克斯韦尔方程出发,应用圆柱坐标系统进行计算可得到同轴电缆的一次参数的工程计算式。有效电阻电感工作电容绝缘电导 同轴电缆的有效电阻,等于内导体和外导体电 阻之和R=Ra+Rb=6.33 )(104DPKdKaPafbb
21、欧/米 同轴电缆的电感由内导体和外导体的电感La,Lb及导体间的电感Le组成：随f增加,La,Lb在高频下可以忽略L=La+Lb+Le=dDfKDfKdbbaalg10*46. 010*007. 110*007. 1644亨/米dDlg10*46. 06 同轴电缆的工作电容C=24.12dDlg微微法/米 同轴电缆的绝缘电导* 同轴电缆使用的绝缘介质一般绝缘性能较好, 故其直流电导很小,可以忽略G=Go+GG2fctgr欧/米 信号在电缆上的传输情况,主要通过电缆的二次 参数特性阻抗Zc和传播常数来表征的二次参数 特性阻抗Zc对于绞线内导体和编织外导体组成的柔软同轴电缆,其特性阻抗Zc为：Cj
22、GLjRZcdDdDCLrrlg138ln60dkdwDZcr15 . 1lg138欧/米欧/米 衰减同轴电缆的衰减 它反映了电信号沿电缆传输时的损耗大小,电缆的衰减越大,表明电信号损耗越严重,电缆的传输效率也越差。当内外导体都是铜时,考虑各种结构因素2222GZcZcRCLGLCR=R +G =Rd +RD +G fDkkdkkdkDftbt82121610*08. 9)(lg10*61. 2tgtg分贝/米分贝/米 同轴电缆的相位移rfLC1200度/公里符号说明d-电缆内导体直径(mm)D-电缆外导体直径(mm)a,b -内外导体材料相对磁导率a,b-内外导体材料相对电导率(ohm.mm
23、2/m)f-频率(Hz)r-绝缘等效介电常数tgr-绝缘等效介质损耗角正切k1-内导体直径有效系数dw-外导体编织线的单根直径(mm)kz-内导体因绞线引起的衰减增加的系数kb-外导体因绞线引起的衰减增加的编织系数kt1,kt-内外导体材料与标准软铜不同时使衰减增中的系数同轴电缆性能参数测试 同轴电缆性能参数测试是鉴定,考核电缆结构 和性能是否达到设计和标准要求的唯一准绳; 测试方法和测试仪器正确选用及其先进性和 准确性,反映一个国家或企业的技朮水平。 以往同轴电缆性能参数测试方法主要是用谐 振法和电桥法,通过测电容和谐振频率等来测定电缆的电容,阻抗,衰减等,这种方法和仪器存在误差大,费时费工
24、,不直观等缺点。 LTK生产一流的同轴电缆,配备一流的HP8753D HP8753ES矢量网络分析仪对产品进行型式考核测试;生产现场配备有DCM CMS-COAX同轴电缆测 试系统对产品生产进行实时监控测试。 DCM CMS-COAX测试系统,在30KHz3GHz内可直观快速测试并打印以下性能参数: * 特性阻抗 * 衰减 * 传输速率 * 输入阻抗 * 转移阻抗 * 回波损耗 * 反射系数 * 阻抗不均匀性 * 内导体电阻 * 外导体电阻 * 电容 DCM CMS-COAX测试系统 HP8753ES矢量网络分析仪,测试频率可在30KHz6GHz测试显示相位,群延迟,驻波比等,从SmithCh
25、art(史密斯圆图)显示反射和传输参数等,以供分析比较. HP8753系列矢量网络分析仪,具有测试快速,测试精度高,操作简便.并可从频域变换为时域,直 观电缆内部特性,确定失配出现的位置和幅值。HP8753ES矢量网络分析仪一一 前言前言三三 同轴电缆的传输方程同轴电缆的传输方程二二 同轴电缆结构同轴电缆结构四四 同轴电缆的主要性能参数同轴电缆的主要性能参数五五 同轴电缆的选取和使用同轴电缆的选取和使用六六 同轴电缆的发展和应用同轴电缆的发展和应用五 同轴电缆的选取和使用 同轴电缆选取的电性能参数考虑特性阻抗传输效率电容和延迟回波损耗工作电压传输功率最高使用频率(截止频率)屏蔽特性 特性阻抗*
26、 特性阻抗,定义为电缆处于匹配状态(即线路 无反射波)时,沿线的电压与电流的比值,实 际上它代表无限长线路始端呈现的阻抗* 特性阻抗,取决于电缆导体的结构尺寸和绝 缘结构的等效介电常数* 同轴电缆应尽可能选用三种标准阻抗值 502 用于射频及微波,测试仪表及同轴波导转换器 753 用于视频及脉冲数据传输CATV电缆电视系统 1005用于低电容电缆以及其它特种电缆 传输效率(衰减)* 电缆的衰减表示电缆在行波状态下工作时传输 功率或电压的损耗程度,它反映了电信号沿电 缆传输的效率* 电缆的衰减越大,则电信号损耗越严重,电缆 的传输效率也越差 -当电缆总衰减为3dB时,则表明信号沿电缆传输后 电流
27、或电压的幅度约下降30%,信号功率下降50%* 空气或半空气绝缘结构和管状内外导体,可使衰 减降低,但电缆的柔软性降低,成本增加* 选取电缆衰减指标时,还要考虑价格,外径尺 寸,柔软性等因素 电容和延迟* 电容是同轴电缆的一个重要的参数* 信号沿同轴电缆传输时,单位长度上的延迟时间* 低电容有利于减少信号的波形畸变,特别是在传 输脉冲信号的示波器计算器等 使用场合* 同轴电缆的延迟时间与电缆尺寸无关,仅取决于 介质的等效介电常数rLC33.3T T毫微秒/米 传输功率* 电缆在传输大功率时,电缆在承受很高电压的同 时,还会有大电流通过,电缆充许传输功率会受 到电压击穿以及电流发热的限制* 电缆
28、的额定峰值功率,即代表电缆可以长期运行 而不发生电压击穿的峰值功率的规定值V-电缆运行时最大工作电压Zc-电缆的特性阻抗ZcVP22 传输功率* 电缆的额定平均功率,即代表电缆长期安全运行 而不发生热损坏的平均功率值,电缆在额定功率 下运行时,内导体的温度不应超过所规定充许值* 电缆的平均功率过大时,电缆内部过热,使得 -绝缘介质变软,内导体偏心,严重时至使内外导体短路 -引起电缆各部分的热膨胀程度不同,造成机械损坏 -绝缘介质发生化学损坏,使电缆寿命下降* 电缆的额定平均功率,取决于电缆内部发热散 热能力和绝缘介质的耐高温能力 传输功率* 电缆的衰减越低,则内部发热就低电缆的散热 能力取决于
29、电缆的热力学特性以及敷设条件,环 境温度绝缘介质的耐高温能力越高,则允许传 输的功率就越大* 电缆内部发热最高处是内导体,加之散热困难,内 导体是最热的地方.内导体本身虽可承受高温,但 与其接触的介质受不了.因此,电缆的发热限制主 要是指内导体上的温度不超过绝缘介质的允许值 最高使用频率* 同轴电缆在正常情况下是传输横电磁波(TEM), 如果电缆的横向尺寸与工作频率下的波长可相比 拟时,会出现高次波的传输从而大大消耗能量而 不能使用,通常把高次波出现的频率称之为同轴 电缆的最高使用频率(截止频率)* 同轴电缆的使用频率正在不断地向更高频率以及 微波波段发展,现代的射频同轴电缆已可使用到 高达6
30、5GHz 最高使用频率* 同轴电缆的直径增大,截止频率fc不断下降* 同轴电缆的截止频率是指TE11波出现的频率(MHz)(10*91.1)(*14.325dDdDCfcrr* 同轴电缆的使用频率受到对电缆的低衰减低驻 驻波要求的限制 最高使用频率* 各种介质结构的截止频率(计算值)電纜阻抗電纜結構形式等效介電常數直徑比截止頻率Zc( ) 數rrD/dfc(GHz)1. 12. 4128. 52/D1. 22. 493124. 5/D發泡PE絕緣1. 52. 778114. 65/D實心PE絕緣2. 33. 54598. 21/D1. 13. 716143. 65/D1. 23. 937139
31、. 10/D發泡PE絕緣1. 54. 633128. 24/D實心PE絕緣2. 36. 676109. 51/D5075空氣絕緣空氣絕緣 屏蔽特性* 同轴电缆的一个显著的优点是屏蔽性能好,从它 的电磁场分布看,它是封闭型电磁场,即同轴外 部完全不存在电磁场* 同轴电缆在高功率雷达广播电台电力线路 或其它工业用电装置附近使用时,它会从这些外 界干扰吸收噪声信号而影响其正常工作 屏蔽特性同轴电缆可以通过以下途径接收干扰 * 通过接地回路来接收干扰噪声,因为外导体 常会在电源负载或其它中间点上接地,从 而在外导体上构成接地回路,干扰场在这个 回路中会产生干扰电流,通过外导体产生干 扰作用； * 通过
32、电容性的或高频辐射场接收干扰噪声； * 通过磁性的或低频辐射场接收干扰噪声。 屏蔽特性 * 同轴电缆的屏蔽性能好坏,可以用屏蔽系数屏 蔽衰减转移阻抗来反映。 * 屏蔽系数定义为屏蔽层设置前后的场强之比：-E,H表示无屏蔽时某点上的场强；-E,H表示屏蔽后同一点上的场强；-S=1代表无屏蔽作用,S=0代表屏蔽最佳；HHEES 屏蔽特性 * 屏蔽衰减-屏蔽衰减越大,表示电缆的屏蔽性能越好。SS1lg201lns sdB分贝 屏蔽特性-UT 外导体外表面上单位长度上的电压；-I 内导体上流通的电流；-ZT 越小,表示一定的电流在外导体外表面 上产生的电压越小,电缆的的屏蔽性能越好。IUTZ ZT T
33、单位长度UTII转移阻抗 回波损耗* 电缆的阻抗内部的不均匀性,采用有效特性阻抗 Ze与额定特性阻抗Zc的偏差来表示,偏差越大,反 映电缆内部不均匀性越厉害。* 回波损耗SRL越大,表明反射系数越小,即电缆 的输入驻波比越小,电缆内部的均匀性越好； SRL=-20lg分贝* 回波损耗SRL表征了电缆的阻抗内部的不均匀性 回波损耗* 电缆的有效特性阻抗Ze ,国际电工委员会定义为-Z是电缆有效特性阻抗Ze与额定特性阻抗Zc之偏差- 代表输入端反射系数* 电缆内部不均匀性,用电缆输入驻波比S来表示S=(1+)/(1-)Ze=ZoZ- 电缆终端短路时的输入阻抗- 电缆终端开路时的输入阻抗 回波损耗
34、* 电缆的阻抗不均匀性会引起输入阻抗变化外,还 存在二次反射的恶劣影响,影响主信号的传输质量* 电缆制造时,导体直径绝缘外径总是或多或少 存在着变化,绝缘的介电常数也会沿长度而变化, 加之可能存在的偏心等影响,使得电缆上每一处 的阻抗都不一定一样,即电缆任意截面处的特性 阻抗(局部特性阻抗)不相等,从而沿电缆存在阻 抗不均匀性 * 电缆的内部阻抗不均匀性的大小,实则反映电缆 结构的不均匀程度,也就是电缆制造工艺水平 驻波比反射系数与回波损耗驻波比反射系数与回波损耗電壓駐波比反射系數回波損耗(dB)電壓駐波比反射系數回波損耗(dB)電壓駐波比反射系數回波損耗(dB)1.010.005046.06
35、41.170.078322.1201.700.259311.7251.020.009940.0861.180.082621.6641.800.285710.8811.030.014836.6071.190.086821.2341.900.310310.1631.040.019634.1511.200.090920.8282.000.33339.5421.050.024432.2561.220.099120.0792.500.42867.3601.060.029130.7141.240.107119.4013.000.50006.0211.070.033829.4171.260.115018.7
36、833.500.55565.1051.080.038528.2991.280.122818.2164.000.60004.4371.090.043127.3181.300.130417.6924.500.63643.9261.100.047626.4441.320.137917.2075.000.66673.5221.110.052125.6581.340.145316.7556.000.71432.9231.120.056624.9431.360.152516.3327.000.75002.4991.130.061024.2891.380.159715.9368.000.77782.1831
37、.140.065423.6861.400.166715.5639.000.80001.9381.150.069823.1271.500.200013.97910.000.81821.7431.160.074122.6071.600.230812.73615.000.87501.160 工作电压* 最大允许工作场强E (千伏/厘米) * 同轴电缆的允许工作电压(计算值) V=0.115Ed lg(D/d) 千伏(峰值) U=0.081Ed lg(D/d) 千伏(有效值)* 同轴电缆承受一定电压时,内导体表面具有最大 的电场强度,这是电缆的薄弱区域,必须考虑介质形式工作条件实心绝缘或内导体包有介质
38、的半空气绝缘空气.半空气绝缘氧化镁矿物绝缘单芯内导体绞线内导体直流40056010脉冲10014010射频507010 工作电压* 同轴电缆使用的工作电压应不超过电晕放电电压(实际试验以取电晕熄灭为止时电压)；* 同轴电缆实际使用时,允许工作电压应考虑: -介质与内导体间或介质内部往往存在的空气隙,在比介质击穿电压低得多的电压下,气隙发生电晕放电,使介质逐渐损坏并产生损耗和噪声,影响传输质量； -电缆允许工作电压应比发生电晕放电电压低 -电晕放电电压一般是允许工作电压值(计算值)的二分之一； * 同轴电缆在射频使用时: 工作电压=电(灭)晕电压X0.35 ； 同轴电缆选取的使用条件要求考虑 -
39、环境温度 -敷设条件 -特殊性能 * 同轴电缆的使用环境温度不同, 决定了电缆应 使用不同耐温等级的绝缘和护套材料 环境温度*常用的绝缘材料所适于使用温度范围: -聚乙烯绝缘 -55+85 -辐照交联聚乙烯绝缘 -55+125 -聚四氟乙烯与六氟丙烯共聚物 -55+200 -聚四氟乙烯绝缘 -55+250 *常用护套材料所适于使用温度范围: -普通聚氯乙烯护套 -40+65 -特殊用途聚氯乙烯护套 -40+105 -聚乙烯护套 -40+85 -聚全氟乙烯护套 -55+200 -聚四氟乙烯护套 -55+250* 同轴电缆为适应不同环境温度使用要求,除在绝 缘和护套材料作相应适配外, 部分结构组件
40、也须作相应适配,如耐高温电缆使用镀银铜线内导体 和编织外导体； * 同轴电缆因敷设使用条件不同,对电缆结构.使用会有不同要求； -经常承受弯曲,移动场合使用,选用实芯绝缘.编织外导体结构； -较少移动弯曲场合,可选用空气或半空气绝缘,管状外导体结构； -户外或埋地敷设使用,应使用耐潮,防紫外老化和阻水结构和材料； 一一 前言前言三三 同轴电缆的传输方程同轴电缆的传输方程二二 同轴电缆结构同轴电缆结构四四 同轴电缆的主要性能参数同轴电缆的主要性能参数五五 同轴电缆的选取和使用同轴电缆的选取和使用六六 同轴电缆的发展和应用同轴电缆的发展和应用* 同轴电缆从结构上,有向大小两极发展的趋势。 * 同轴
41、电缆为满足通常使用,已经发展成标准产 品的品种就有几百种,还有适应满足各种特殊性能要求的各类品种层出不穷； * 同轴电缆随着信息产业的迅速发展,电子设备在 各个领域的广泛使用,为满足各类电子系统和不 同使用场合的需求,同轴电缆的品种和数量还在 迅猛发展； 六 同轴电缆的发展和应用 * 编织型结构的柔软射频同轴电缆,电缆外径已可做到1.3毫米左右 * 半硬型镀银铜管外导体同轴电缆, 电缆外径做 到了0.2毫米,这种电缆具有结构稳定,衰减小. 屏蔽性能好的特点；新型的编织屏蔽浸锡半软软，正在取代半硬电缆； * 镀铜外导体同轴电缆,外径可达0.25毫米, 这种电缆解决了柔软性和屏蔽性间矛盾主要应用于
42、航天、航空领域。 电缆的小型化是为适应电子设备小型化.徽型化需要而发展的。* 采用氟-46或聚四氟乙烯撑脚,皱纹管内外导体的电缆外径曾做到了312毫米,其平均传输功率可达2200千瓦(30兆赫)；. 电缆的大型化是为适应和满足广播电视发射机功率不断提高的需要而发展的* 大功率低衰减同轴电缆,除增大尺寸,改进结构和所用材料外,还通过加压或充惰性气体,以提高耐电击穿强度和热传导,在内外导体表面涂热辐射 材料,改善散热,来提高传输功率；* 近来卫星徽波传输和有线电视的发展,使广播电 视不单纯靠增加发射机功率,提高广播电视塔来 扩大其覆盖面,使大功率低衰减同轴电缆的研发, 转向移动通信基站用RF电缆方
43、向发展. 同轴电缆从性能要求上,向满足各种特种性能要 求的方向发展,派生出一系列产品 * 低噪音电缆* 漏泄同轴电缆(辐射电缆)* 高压脉冲电缆* 稳相电缆 低噪音电缆* 低噪音电缆是适用于振动,冲击,弯曲及环境温度变化条件下, 在测量系统中传输弱信号的电缆；* 低噪音电缆的特点是,当电缆在机械振动和冲击时,它所产生的噪音较小,不影响所传输的弱信号, 提高了主信号传输的准确性.这种性能对于宇航火箭系统的电子设备仪器是至关重要的；* 电缆噪音起因是:电缆受到振动冲击或弯曲时,导体和绝缘的磨擦,产生静电荷,电荷的再分配,通过电缆终端放电,形成虚假信号-噪音；* 为减小和避免噪音,在电缆导体和绝缘问
44、涂覆低磨擦系数的润滑油(如硅油)和半导体层(如石墨)等, 减小和吸收因磨擦引起的静电荷.电镀铜外导体是一种理想的低噪音结构。漏泄同轴电缆(辐射电缆)* 漏泄同轴电缆应用于地铁,隧道,矿井巷道,地下街道等场合,实现移动与固定或移动电台间的通信,实现和组成一个有线和无线间的通信系统；* 漏泄同轴电缆的特点是使电缆具有天线和传输线两方面的特性.电磁信号沿电缆传输的同时,一部分能量作为辐射波形式沿电缆线均匀地发射出去漏泄同轴电缆(辐射电缆)八字槽式结构开椭圆孔式结构开纵槽式结构* 漏泄同轴电缆有多种形式,其中以八字槽结构的 技术性能较好 高压脉冲电缆* 高压脉冲电缆适用雷达和原子能应用中大功率脉冲调制
45、器传输高压直流脉冲信号,其峰值功率可达几十兆瓦,承受20200千伏(峰值)的高电压；* 高压脉冲电缆对电缆的电(灭)晕电压,屏蔽性能及低衰减性能有较高的要求；* 高压脉冲电缆一般是采用有两个屏蔽层的三同轴结构,电缆的绝缘和介质层采用橡皮绝缘。稳相电缆* 稳相电缆是适用于相控阵雷达,射电望远镜,卫星跟踪站,对电缆的相移要求不随温度.压力等环境因素影响,保持相位稳定不变的要求； 电缆由于环境温度的变化,会引起电缆长度及介质材料的介电常数变化,从而引起相位变化；* 电缆机械长度的热胀冷缩引起的相位变化是正值,而介质等效介电常数的变化,一般是负值；* 稳相电缆的结构设计,使电缆机械长度变化和介 电常数
46、变化所引起的相位变化,正好相抵消,获得高度稳相的电缆。* 世界正在加速进入网络时代,数据通信,图像传 输,电视电话等信息通道的发展,实现联网,数据合一已成为当务之急。 综合结构同轴电缆是同轴电缆发展和应用的又 一新领域； 为满足各种特殊性能和要求的电缆,有耐高温, 超低温,防辐射等等品种,难以赘述。* 当前的技术水平，先进的生产制造设备，科学的管理体系和完善的质保体系，计算器控制的测试仪器,开发生产家用网络多媒体电缆,使得电信网、计算器网、CATV网三网合一得以实用化。* 同轴电缆的宽带化,数据电缆的高频化,光纤光 缆普及化,使得以同轴电缆为主,带有数据电缆 及光纤的混合电缆(Hybrid Cable)应运而生
