射頻電纜的參數(shù)理論

1、 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word射頻(sh pn)電纜的參數(shù)理論特性阻抗特性阻抗是選用電纜的首先要考慮的參數(shù)，它是電纜本身的參數(shù)，它取決于導(dǎo)體(dot)的直徑以及絕緣結(jié)構(gòu)的等效介電常數(shù)。特性阻抗對于電纜的使用有很大的影響。例如在選擇射頻電纜作為發(fā)射天線饋線(ku xin)時(shí)，其特性阻抗應(yīng)盡可能和天線的阻抗一致，否那么(n me)會(huì)在電纜和天線的連接處造成信號(hào)反射，使得天線得到的功率減少，電纜的傳輸效率也會(huì)下降，更為嚴(yán)重的是，反射的存在會(huì)使電纜沿線出現(xiàn)駐波，有些地方會(huì)出現(xiàn)電壓和電流的過載，從而造成電纜的熱擊穿或熱損傷(snsh

2、ng)而影響電纜的正常運(yùn)行。電纜內(nèi)部反射的存在，還會(huì)造成傳輸信號(hào)的畸變，使傳輸信號(hào)出現(xiàn)重影，嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。為了便于使用，射頻電纜的阻抗已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了。因此在選用電纜時(shí)應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)阻抗值。對于射頻同軸電纜有以下三中標(biāo)準(zhǔn)阻抗：502ohm推薦使用于射頻及微波，用于測試儀表以及同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器等；753ohm用于視頻或者脈沖數(shù)據(jù)傳輸，用于大長度例如CATV電纜傳輸系統(tǒng)；1005ohm用于低電容電纜以及其它特種電纜。以下是同軸電纜特性阻抗計(jì)算的各種公式。1.1同軸電纜阻抗公式根據(jù)傳輸理論，特性阻抗公式為：Zc式中，R、L、G、C、代表該傳輸線的一次參數(shù)，而=2f代表信號(hào)的角頻率。對于射頻同軸電

3、纜傳輸(chun sh)高頻信號(hào)，通常都有RL，GC，此時(shí)特性阻抗公式(gngsh)可以簡化為：Zc = 60ln(D/d)/ 138lg(D/d)/ ohm 式中，D為外導(dǎo)體(dot)內(nèi)直徑 mm d為內(nèi)導(dǎo)體(dot)外直徑 mm 為絕緣相對(xingdu)介電常數(shù)表1給出了常用絕緣材料的相對介電常數(shù)。表1常用介質(zhì)材料的特性介質(zhì)種類介電常數(shù)1KHz介質(zhì)損耗角正切 tg空氣1.000聚乙烯2.300.0002物理發(fā)泡聚乙烯1.201.300.0001聚丙烯2.550.0004聚四氟乙烯2.100.0002聚全氟乙丙烯2.100.00021.2皺紋外導(dǎo)體同軸電纜阻抗公式皺紋外導(dǎo)體已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用

4、，阻抗尚無標(biāo)準(zhǔn)的方法計(jì)算，可以利用電容電感參考方法進(jìn)行計(jì)算。測量出L和C后可以計(jì)算阻抗：Zc =1.4特性阻抗與電容的關(guān)系同軸電纜的特性阻抗與電容有如下簡單的關(guān)系，即Zc104/3/ C式中，C為電纜電容pF/m 電容電容是射頻電纜的一個(gè)重要參數(shù)，同軸電纜(tn zhu din ln)的電容按照下式計(jì)算：C1000/18lnD/d24.13/lgD/d pF/m衰減(shui jin)衰減是射頻電纜的重要參數(shù)(cnsh)之一，它反映了電磁能量沿電纜傳輸時(shí)的損耗的大小。電纜的衰減表示電纜在行波狀態(tài)下工作時(shí)傳輸功率或者(huzh)電壓的損耗的程度，即l10lgP1/P220lgU1/U2 dB式中

5、，為電纜(dinln)的衰減常數(shù)dB/m l為電纜長度 m電纜的衰減越大，說明信號(hào)的損耗越嚴(yán)重，電纜的傳輸效率越差，如果電纜的衰減為3dB，說明信號(hào)傳輸此電纜后電壓或電流的幅度下降30%，信號(hào)功率下降50%。為了提高電纜的傳輸效率，總是希望電纜的衰減盡可能的低，但低損耗的電纜通常要貴許多，這是因?yàn)樗ǔＶ瞥纱蟪叽?，并且采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的空氣或半空氣絕緣，低損耗電纜還經(jīng)常采用特殊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體，也相應(yīng)會(huì)增加本錢。因此，電纜的衰減是十分重要的指標(biāo)，特別在大長度傳輸時(shí)更是如此。為了降低電纜的衰減，要在經(jīng)濟(jì)上付出相當(dāng)大的代價(jià)。選用電纜并非是衰減越低越好，必須將衰減指標(biāo)和其它因素例如尺寸、柔韌性同時(shí)考慮，才能選

6、得經(jīng)濟(jì)合理的電纜。3.1衰減的計(jì)算公式在射頻下，同軸電纜衰減通?？梢杂孟率奖硎荆篟+GR/2G/2式中，R為導(dǎo)體電阻損耗引起的衰減分量，稱為導(dǎo)體衰減 G為絕緣損耗引起的衰減分量，稱為介質(zhì)衰減一、導(dǎo)體(dot)衰減同軸電纜(tn zhu din ln)內(nèi)外導(dǎo)體均為圓柱形導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體衰減如下公式：R2.6110-31/d1/D/lgD/d dB/km式中，f為頻率(pnl)Hz 為絕緣(juyun)介電常數(shù) D為外導(dǎo)體(dot)內(nèi)徑mm d為內(nèi)導(dǎo)體外徑mm注：上式是將標(biāo)準(zhǔn)軟銅電阻率1.72410-6ohmcm代入計(jì)算得到的。如果導(dǎo)體是雙金屬結(jié)構(gòu)形式，在高頻下，可以將它看成是由外表材料組成的單金屬導(dǎo)

7、體來處理。在大功率射頻電纜中，內(nèi)外導(dǎo)體的溫度會(huì)升高，因此電阻也隨著升高，從而使衰減增大，因此在公式中引入衰減的溫度系數(shù)：Kt式中，為導(dǎo)體溫度系數(shù)，對于銅，可取0.00393 1/ 標(biāo)準(zhǔn)軟鋁，可取0.00407 1/二、介質(zhì)衰減絕緣介質(zhì)衰減可以按照下式計(jì)算：9.110-5ftg dB/km對于組合絕緣，如果介質(zhì)1是固體材料，介質(zhì)2是空氣，即有：tgtg2tg(1-P)/21-2P1tg(2+P)/ 21+ P1式中，P為發(fā)泡度，、tg為固體介質(zhì)相應(yīng)參數(shù)。3.2駐波對衰減的影響電纜在實(shí)際工作狀態(tài)下，其負(fù)載阻抗不一定匹配，從而在負(fù)載處發(fā)生信號(hào)功率的反射，引起失配損耗。失配(sh pi)損耗10lgP

8、m/P10lg1/1-10lg(S+1)2/(4S)式中，P為負(fù)載失配(sh pi)時(shí)吸收的功率 Pm為負(fù)載失配(sh pi)時(shí)可吸收的功率，此為最大吸收功率 S為電壓(diny)駐波比 為負(fù)載(fzi)的反射系數(shù)電壓駐波比條件下的失配損耗可以利用表3查得。表3電壓駐波比、回波損耗、傳輸損耗、反射系數(shù)、反射功率對照表駐波比駐波比dB回波損耗dB傳輸損耗dB反射系數(shù)傳輸功率反射功率1.000.0000.0000.001000.01.0000.001000.01.0000.011000.01.030.336.60.0010.011000.01.040.3

9、34.20.0020.021000.01.050.432.30.0030.0260.530.70.0040.0370.629.40.0050.0380.728.30.0060.0490.727.30.0080.0400.826.40.0100.0510.925.70.0120.0521.024.90.0140.06160.06190.0751.223.1

10、0.0210.0761.322.60.0240.0771.422.10.0270.0881.421.70.0300.0891.521.20.0330.0901.620.80.0360.0951.919.10.0540.102.317.70.0750.1302.9703.514.00.1770.2096.04.0 阻抗(zkng)不均勻和駐波4.1概述(i sh)在推導(dǎo)傳輸理論公式時(shí)，假定電纜是

11、均勻的，即沿著傳輸方向電纜的各點(diǎn)的阻抗是相同的，但是在實(shí)際上是不可能的。電纜在制造過程中，其導(dǎo)體直徑、絕緣外徑、發(fā)泡度總是或多或少存在著變化的，而導(dǎo)體間也有可能存在偏心，絕緣介電常數(shù)在長度方向上也可能存在變化，因此在實(shí)際線路上，每一點(diǎn)的阻抗都不一定(ydng)相等。通常，我們(w men)稱線上任意一個(gè)截面上的特性阻抗為局部特性阻抗Zx，那么(n me)電纜的Zx是沿線變化的，即使終端匹配，其始端的輸入阻抗也不一定等于其匹配阻抗值，而且這種輸入阻抗值與頻率、電纜長度都有關(guān)系，為了反映這種線路不均勻的情況，引入了“有效特性阻抗概念。根據(jù)國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，電纜的有效特性阻抗定義為：Ze =式中，

12、Z0為電纜終端短路時(shí)的輸入阻抗 Z為電纜終端開路時(shí)的輸入阻抗有效特性阻抗通常用于較高的射頻頻率，而在較低的頻率下一般采用平均特性阻抗Zm。平均特性阻抗是沿線所有的局部特性阻抗Zx的算術(shù)平均值。因?yàn)樵诘皖l下，波長比較長，每個(gè)不均勻性的長度只占信號(hào)波長的很小局部，在一個(gè)半波長的長度內(nèi)存在很多的不均勻點(diǎn)，不均勻點(diǎn)引起的發(fā)射在始端的迭加是算術(shù)迭加，因此，在低頻下有效特性阻抗實(shí)質(zhì)上是沿線分布的許多局部特性阻抗的算術(shù)平均值Zm。在高頻下，由于波長比較短，在始端出現(xiàn)的總的發(fā)射波不僅取決于沿線各點(diǎn)Zx引起的許多內(nèi)部發(fā)射波的大小，而且與它們之間的相位有關(guān)系，也就是說，在高頻下線路的有效特性阻抗Ze是許多內(nèi)部不均

13、勻性Zx的矢量迭加的結(jié)果。有效特性阻抗與平均特性阻抗不同，它對于頻率的變化是敏感的，很小的頻率變化往往會(huì)引起有效特性阻抗的很大變化。下列(xili)圖是終端匹配的不均勻線路的輸入阻抗(sh r z kn)與頻率的關(guān)系，圖中曲線a表示沿線只存在(cnzi)一個(gè)不均勻性的情況，曲線b那么(n me)表示沿線存在周期性不均勻性的情況(qngkung)，曲線c那么反映了隨機(jī)分布不均勻性的情況。實(shí)際上這些曲線就是電纜的有效特性阻抗Ze與頻率的關(guān)系曲線。這種隨頻率變化的輸入阻抗是十分有害的。線路的輸入阻抗隨頻率的波動(dòng)會(huì)引起線路輸入功率也隨之波動(dòng)，還會(huì)引起線路的衰減特性隨頻率之波動(dòng)。內(nèi)部不均勻性除了會(huì)引起輸

14、入阻抗的變化外，還存在著二次發(fā)射的惡劣影響。所謂二次發(fā)射是指入射波沿線前進(jìn)遇到一個(gè)不均勻點(diǎn)反射回去之后，又遇到一個(gè)不均勻點(diǎn)再次反射而重新傳輸?shù)浇K點(diǎn)。這種兩次反射信號(hào)與主信號(hào)在時(shí)間上存在一個(gè)延遲距離，會(huì)引起信號(hào)的畸變。因此，內(nèi)部不均勻性對電纜的傳輸性能影響很大，通常要求越小越好。阻抗內(nèi)部不均勻性的大小標(biāo)志著電纜產(chǎn)品雜制造工藝的好壞，要在寬頻帶內(nèi)電纜保持良好的阻抗均勻性，必須在制造工藝上狠下功夫，因此，設(shè)備的穩(wěn)定性能對于電纜尤其重要。圖1. 內(nèi)部不均勻性的典型(dinxng)曲線沿線只存在(cnzi)一個(gè)不均勻性沿線(ynxin)存在著周期性的阻抗不均勻性隨機(jī)(su j)分布的不均勻性4.2阻抗偏

15、差、駐波(zh b)和回波損耗內(nèi)部阻抗不均勻性的大小可以用有效特性阻抗Ze與額定阻抗值的偏差來表示，阻抗偏差越大，那么反映內(nèi)部不均勻性越厲害。作為射頻電纜的內(nèi)部不均勻性的指標(biāo)，國際電工委員會(huì)曾經(jīng)規(guī)定，在23003300MHz的頻段范圍內(nèi)，均勻地選取20個(gè)測試頻率，徹得的有效阻抗與額定阻抗的偏差的均方根值應(yīng)不大于額定阻抗值的3%。更常用的是采用電纜的輸入駐波比作為內(nèi)部不均勻的指標(biāo)。駐波比S和阻抗偏差Z之間很容易由下式換算：S1+/1- 2Zc+Z/2Zc-Z式中代表輸入端反射系數(shù)。Z /Zc +(Zc +Z)Z /2ZcZ表示有效特性阻抗Ze與額定阻抗Zc的偏差。電纜內(nèi)部不均勻性指標(biāo)還可以使用下

16、式定義的回波損耗：回波損耗SRL20lg分貝回波損耗越大，代表反射系數(shù)越小，也就是駐波比S越小，電纜內(nèi)部均勻性越好。駐波比、反射系數(shù)和回波損耗之間的關(guān)系見表3。4.3周期性的阻抗不均勻性同軸電纜制造時(shí)，由于制造工藝的缺陷，例如絕緣擠出不均勻、牽引輪的偏心、周期性的受力等因素，會(huì)使成品電纜沿長度方向上出線局部特性阻抗的周期性變化，當(dāng)電纜長度很大時(shí)，會(huì)由于信號(hào)的內(nèi)部反射在始端產(chǎn)生同相位迭加，從而出現(xiàn)反射系數(shù)的很大峰值而影響電纜的正常使用。周期性阻抗不均勻性有很嚴(yán)重的影響，小的不均勻性會(huì)由于(yuy)內(nèi)部諧振而導(dǎo)致很大的反射系數(shù)峰值，這種峰值出線的頻率與周期長度直接有關(guān)，可以按照下式確定：f 150

17、 /h式中h周期(zhuq)長度m； 電纜(dinln)的等效介電常數(shù)例如(lr)：重心(zhngxn)不均勻的放線盤具直徑為8英寸時(shí)，會(huì)對聚乙烯絕緣擠塑工藝引入周期變化的節(jié)距為h8010.638m，并使成品電纜的回波損耗曲線在208MHz頻率下出現(xiàn)諧振峰值。4.3周期性的阻抗不均勻性 如果電纜上存在隨機(jī)分布的許多不均勻性，那么這種情況要比周期性不均勻好的得多。隨機(jī)分布不會(huì)如周期性分布那樣在某一個(gè)頻率下出現(xiàn)鋒利的峰值，其輸入阻抗的頻率特性是顯示出噪音般的隨機(jī)性如圖1.的曲線c。由于隨機(jī)分布是由于制造工藝所決定的，其分布規(guī)律無法用理論方法決定。電壓駐波比與電纜長度關(guān)系如下列

18、圖2。從圖上可以看出來，實(shí)測數(shù)據(jù)與按隨機(jī)分布(fnb)計(jì)算出來的結(jié)果接近，從而說明(shumng)電纜工藝(gngy)尚好，即沒有什么顯著的周期性不均勻，因此，即使電纜使用長度很大，也不會(huì)出現(xiàn)電壓駐波比的顯著惡化。工作電壓當(dāng)同軸電纜(tn zhu din ln)受到一定的電壓時(shí)，內(nèi)導(dǎo)體外表(wibio)具有最大的電場強(qiáng)度，這是電纜的最薄弱區(qū)域。內(nèi)導(dǎo)體外表場強(qiáng)和工作電壓有如下關(guān)系：V0.5E d lnD/d如果用電場強(qiáng)度E用kV/cm，d用mm表示，那么可以求出：V0.115E d lgD/d kV峰值或者U0.008E d lgD/d kV有效值對于電纜結(jié)構(gòu)，最大允許工作強(qiáng)度E可以按照表4選取

19、，表中數(shù)據(jù)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的，并考慮了平安因素，因此適用于所有射頻電纜。表4射頻電纜允許的最大工作場強(qiáng)kV/cm介質(zhì)形式工作條件實(shí)心絕緣空氣、半空氣、氧化鎂礦物絕緣單線內(nèi)導(dǎo)體絞合內(nèi)導(dǎo)體直流40056010脈沖10014010射頻507010如表4所示，絞合內(nèi)導(dǎo)體(dot)的最大允許場強(qiáng)要比單絲高40%，這主要是由于絞線情況下聚乙烯介質(zhì)與導(dǎo)線之間有更加緊密的接觸，從而使介質(zhì)和導(dǎo)體(dot)間存在的空氣間隙減少而引起的。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹，電纜的射頻工作電壓可以根據(jù)電暈電壓實(shí)際測量值來確定。電纜在工作時(shí)，其工作電壓應(yīng)該比介質(zhì)材料的擊穿電壓小很多，因?yàn)榻橘|(zhì)與導(dǎo)體之間或介質(zhì)內(nèi)部(nib)存在空氣間隙，在比

20、介質(zhì)材料的擊穿電壓低得多的電壓下，這種空氣間隙就會(huì)發(fā)生電暈放電，這種放電是十分有害的，它會(huì)使絕緣介質(zhì)逐步損壞，從而使得電纜壽命降低。電纜的工作電壓應(yīng)該比電暈電壓低，即可以如下選?。荷漕l(sh pn)工作電壓峰值(fn zh)工頻電暈電壓峰值0.35式中的0.35是考慮了平安因素2以及射頻耐壓強(qiáng)度比工頻耐壓強(qiáng)度降低30%而得出的。工頻電暈電壓可以通過實(shí)驗(yàn)來確定，并且應(yīng)該取電暈熄滅電壓即先加上電壓使得電暈發(fā)生，然后逐步降低電壓，直到電暈熄滅為止時(shí)的電壓。電纜在匹配狀態(tài)下，其承受的電壓與輸入功率有如下關(guān)系：V(峰值)如果電纜在失配狀態(tài)下，并且有振幅調(diào)制時(shí)，那么治安同樣功率下會(huì)產(chǎn)生更高的電壓，即V1+

21、m峰值式中P信號(hào)的載波功率 m調(diào)制度 S電壓駐波比如果電纜承受的是脈沖調(diào)制，那么峰值電壓可以直接從電纜所傳輸?shù)姆逯倒β拾凑丈鲜接?jì)算。相移當(dāng)同軸電纜受到一定的電壓(diny)時(shí)，內(nèi)導(dǎo)體外表(wibio)具有最大的電場強(qiáng)度，這是電纜的最薄弱(b ru)區(qū)域。6.1射頻電纜(dinln)的相移常數(shù)公式在射頻條件下，同軸電纜(tn zhu din ln)的相移常數(shù)可用如下簡化公式來計(jì)算： 弧度/千米 度/千米式中fMHz為以MHz為單位的使用頻率 為電纜的等效介電常數(shù)應(yīng)該注意到，電纜的相移常數(shù)是與電纜的結(jié)構(gòu)尺寸無關(guān)的參數(shù)，它僅僅取決于電纜的使用中的介質(zhì)，隨著頻率的升高而正比增大。6.2溫度引起的相移變

22、化相控陣?yán)走_(dá)、射電望遠(yuǎn)鏡、衛(wèi)星跟蹤站等特殊用途的同軸電纜，要求其相移不隨溫度、壓力等環(huán)境因素的影響，這種要求相位穩(wěn)定的電纜為穩(wěn)相電纜。在環(huán)境因素中最主要的是溫度變化，由于環(huán)境溫度的變化會(huì)引起電纜長度的變化以及介質(zhì)材料的介電常數(shù)的變化，從而引起電纜相位的變化。同軸電纜每升高1所引起的相位變化通常稱為相位變化率，這是穩(wěn)相電纜的重要指標(biāo)。電纜的相位變化率取決于電纜的結(jié)構(gòu)與介質(zhì)的材料的變化。一般說來，聚乙烯絕緣電纜具有較大的相位變化率，它通?？梢缘竭_(dá)20048010-6/，泡沫聚乙烯絕緣電纜在2565范圍內(nèi)具有18.110-6/數(shù)量級。溫度引起的相位變化取決于電纜的機(jī)械長度的熱脹冷縮引起的變化，一般為

23、正值，也取決于介質(zhì)介電常數(shù)的變化，一般是負(fù)值。因此，如果通過電纜結(jié)構(gòu)的良好設(shè)計(jì)，使兩者一致，即可以獲得高度穩(wěn)定相位的電纜結(jié)構(gòu)。6.3電纜彎曲、扭轉(zhuǎn)(nizhun)、沖擊引起的相移變化電纜根據(jù)使用場合的不同，不僅要求電纜的相位不隨溫度的變化，而且要求電纜的相位不隨彎曲、扭曲、沖擊(chngj)、振動(dòng)等機(jī)械應(yīng)力的長期而變化。反復(fù)的彎曲、扭轉(zhuǎn)等機(jī)械應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致電纜內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的機(jī)械硬化作用，使電纜的長度發(fā)生變化，從而引起相位的變化，外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及電纜各局部(jb)之間在彎曲(wnq)等機(jī)械應(yīng)力作用下發(fā)生尺寸變化或者位移會(huì)導(dǎo)致電纜的相位變化，因此高機(jī)械穩(wěn)相的射頻電纜必須采用特殊的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)形式，其內(nèi)(

24、q ni)導(dǎo)體、絕緣、外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)應(yīng)在彎曲時(shí)保持穩(wěn)定，而且相互之間結(jié)合緊密，從而保持電纜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以到達(dá)相位不隨彎 曲、沖擊、扭轉(zhuǎn)等機(jī)械應(yīng)力的變化的目的。最高使用頻率射頻電纜的使用頻率正在向更高頻率開展?，F(xiàn)在射頻電纜最高可以傳輸65GHz的頻率，這代表電纜質(zhì)量日益改善的結(jié)果。一般說來，射頻電纜可以使用的頻率范圍受到對電纜的低衰減、低駐波比要求的限制。如果通過結(jié)構(gòu)以及工藝的改良，排除上述兩大因素的限制，那么電纜最終還要受到高次比出現(xiàn)的截止頻率的限制。7.1電纜的截止頻率電纜在正常情況下是傳輸橫電磁波TEM波，如果電纜的橫向尺寸與工作頻率下的波長可以相比較時(shí)，其中還會(huì)出現(xiàn)高次波的傳輸從而大大消耗了

25、能量而不能使用。通常把高次波出現(xiàn)的頻率稱為同軸電纜的截止頻率。同軸電纜中最早出現(xiàn)的高次波是TE11波，因此，同軸電纜截止頻率是指TE11波出現(xiàn)的頻率，即： MHz式中c為光速(un s)，c3108m/s；為電纜(dinln)的等效介電常數(shù)；D、d分別(fnbi)為電纜的內(nèi)外導(dǎo)體直徑，單位(dnwi)mm因此，隨著電纜直徑的增大，截止頻率(pnl)不斷下降。如果使用頻率給定，那么電纜的直徑增大就受到限制。例如，50ohm的電纜，假設(shè)其為半空氣絕緣，介電常數(shù)為1.1,如果電纜要使用到3000MHz，那么電纜的介質(zhì)外徑最大值為128.5/342.8mm。電纜的外徑增大受限制，那么其衰減值的降低，同

26、樣也受到限制。7.2介質(zhì)結(jié)構(gòu)對于最高使用頻率的限制如果電纜的介質(zhì)是不均勻的例如絕緣墊片絕緣，那么這種絕緣結(jié)構(gòu)存在一定的周期不均勻性。受絕緣不均勻性影響的最高使用頻率按照下式計(jì)算： MHz式中，h為絕緣周期不均勻的周期長度mm7.3衰減指標(biāo)對于最高使用頻率的限制同軸電纜的衰減要求同樣也會(huì)限制電纜的最高使用頻率。衰減指標(biāo)對于使用頻率的限制，與其具體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與該指標(biāo)的大小有關(guān)。具體的使用頻率的上限確實(shí)定要視實(shí)際情況而定，不能一概而論。延遲時(shí)間射頻信號(hào)在電纜中傳輸時(shí)，其單問長度上的延遲時(shí)間可以按照下式計(jì)算：s/mns/m從上式可以看出，同軸電纜(tn zhu din ln)的延遲時(shí)間與電纜的

27、尺寸無關(guān)，僅僅取決于電纜的等效介電常數(shù)。電磁波電磁波圖譜(tp)目錄(ml) HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l 1#1 電磁波簡介(jin ji) HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l 2#2 電磁波的計(jì)算(j sun) HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l 3#3 電磁波的發(fā)現(xiàn)(fxin) HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l 4#4 電磁波譜 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1

28、015.html l 5#5 電磁輻射(din c f sh) HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l 6#6 電磁輻射對人體(rnt)的傷害 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l 7#7 電磁波的特性(txng) HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l 8#8 直觀動(dòng)態(tài)演示 HYPERLINK 電磁波的應(yīng)用 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l 9 電磁波的應(yīng)用 HYPERLINK :/baike.baidu /v

29、iew/1015.html l # 編輯本段電磁波簡介電磁波Electromagnetic)定義：從科學(xué)的角度來說，電磁波是能量的一種，但凡高于絕對零度的物體，都會(huì)釋出電磁波。 正像人們一直生活在中而卻看不見空氣一樣，除光波外，人們也看不見無處不在的電磁波。電磁波就是這樣一位素未謀面的“朋友。產(chǎn)生電磁波是的一種形態(tài)。電與磁可說是一體兩面，電流會(huì)產(chǎn)生，變動(dòng)的磁場那么會(huì)產(chǎn)生電流。變化的和變化的磁場構(gòu)成了一個(gè)不可別離的統(tǒng)一的，這就是電磁場，而變化的電磁場在的傳播形成了電磁波，電磁的變動(dòng)就如同微風(fēng)輕拂水面產(chǎn)生水波一般，因此被稱為電磁波，也常稱為。性質(zhì)(xngzh)電磁波頻率低時(shí)，主要借由有形的導(dǎo)電體才

30、能傳遞。原因是在低頻(dpn)的電振蕩中，磁電之間的相互變化比較(bjio)緩慢，其能量幾乎全部(qunb)返回原而沒有(mi yu)能量輻射出去；電磁波頻率高時(shí)即可以在內(nèi)傳遞，也可以束縛在有形的導(dǎo)電體內(nèi)傳遞。在自由空間內(nèi)傳遞的原因是在高頻率的電振蕩中，磁電互變甚快，能量不可能全部返回原振蕩電路，于是電能、磁能隨著電場與磁場的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去，不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。舉例來說，太陽與地球之間的距離非常遙遠(yuǎn)，但在戶外時(shí)，我們?nèi)匀荒芨惺艿綔嘏柟獾墓馀c熱，這就好比是“電磁輻射借由輻射現(xiàn)象傳遞能量的原理一樣。電磁波為橫波。電磁波的磁場、電場及其行進(jìn)方向三者互相

31、垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變，其強(qiáng)度與距離的平方成反比，波本身帶動(dòng)能量，任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。其速度等于c每秒310的8次方米。在空間傳播的電磁波，距離最近的電場磁場強(qiáng)度方向相同，其量值最大兩點(diǎn)之間的距離，就是電磁波的波長，電磁每秒鐘變動(dòng)的次數(shù)便是頻率f。三者之間的關(guān)系可通過公式c=f。通過不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射、反射(fnsh)、繞射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面?zhèn)鞑サ牡孛娌?，還有從空中傳播的空中波以及天波。波長(bchng)越長其衰減也越少，電磁波的波長越長也越容易繞過障礙物繼續(xù)傳播。 機(jī)械波與電磁波都能發(fā)生(fshng)折射反射(fnsh)衍射(yn

32、sh)干預(yù),因?yàn)樗械牟ǘ季哂胁上笮?折射反射屬于粒子性； 衍射干預(yù)為波動(dòng)性。能量電磁波的能量大小由坡印庭矢量決定，即S=EH,其中s為坡印庭矢量，E為電場強(qiáng)度，H為磁場強(qiáng)度。E、H、S彼此垂直構(gòu)成右手螺旋關(guān)系；即由S代表單位時(shí)間流過與之垂直的單位面積的電磁能，單位是瓦平方米。 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l # 編輯(binj)本段電磁波的計(jì)算(j sun)c=fc：波速(b s)(這是一個(gè)(y )常量，約等于310的8次方冪m/s) 單位(dnwi)：M/Sf：頻率(單位：Hz)：波長單位：M HYPERLINK :/baike.ba

33、idu /view/1015.html l # 編輯本段電磁波的發(fā)現(xiàn)1864年，科學(xué)家在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象的根底上，建立了完整的電磁波理論。他斷定電磁波的存在，推導(dǎo)出電磁波與光具有同樣的傳播速度。 1887年物理學(xué)家用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。之后，人們又進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)，不僅證明光是一種電磁波，而且發(fā)現(xiàn)了更多形式的電磁波，它們的本質(zhì)完全相同，只是和有很大的差異。 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l # 編輯本段電磁波譜按照波長或頻率的順序把這些電磁波排列起來，就是。如果把每個(gè)波段的頻率由低至高依次排列的話，它們是工頻電磁波、無線電波、紅外線、可見

34、光、紫外線、X射線及射線。以無線電的波長最長，宇宙射線的波長最短。 3000米0.3毫米(ho m)。0.3毫米(ho m)0.75微米(wi m)。0.7微米(wi m)0.4微米(wi m)。0.4微米10毫微米10毫微米0.1毫微米0.1毫微米0.001毫微米高能射線 小于0.001毫微米用的波長是36米；用的波長更短，3米到幾毫米。 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l # 編輯本段電磁輻射的電磁(dinc)通常是指電磁波頻譜而言。狹義的電磁輻射(din c f sh)是指電器設(shè)備所產(chǎn)生的輻射波，通常是指紅外線以下局部(jb)。 電磁輻射是

35、傳遞能量(nngling)的一種方式，輻射種類可分為三種： 游離(yul)輻射 有熱效應(yīng)的非游離輻射 無熱效應(yīng)的非游離輻射 基地臺(tái)電磁波 絕非游離輻射波 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l # 編輯本段電磁輻射對人體的傷害電磁輻射危害人體的機(jī)理主要是、非熱效應(yīng)和積累效應(yīng)等。 熱效應(yīng)：人體內(nèi)70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，引起機(jī)體升溫，從而影響到身體其他器官的正常工作。 非熱效應(yīng)：人體的器官和組織都存在微弱的電磁場，它們是穩(wěn)定和有序的，一旦受到外界電磁波的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場即遭到破壞，人體正常循環(huán)機(jī)能會(huì)遭受破壞。 累積(

36、lij)效應(yīng)：熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用于人體后，對人體的傷害尚未來得及自我修復(fù)之前再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會(huì)發(fā)生累積，久之會(huì)成為永久性病態(tài)或危及。對于長期(chngq)接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也會(huì)誘發(fā)想不到的，應(yīng)引起(ynq)警惕！ 各國科學(xué)家經(jīng)過長期(chngq)研究證明：長期接受電磁輻射會(huì)造成人體免疫力下降、紊亂、記憶力減退(jintu)、提前、心率失常、下降、下降、異常、產(chǎn)生斑痘、粗糙，甚至導(dǎo)致各類等；男女能力下降、婦女易患、畸胎等癥。隨著人們生活水平的日益提高，電視、等家用電器越來越普及，電磁波輻射對人體的越來越嚴(yán)重。但由于電磁波是看不見，摸不著，感覺不到

37、，且其傷害是緩慢、隱性的，所以尚未引起人們的廣泛注意。家用電器盡量勿擺放于臥室，也不宜集中擺放或同時(shí)使用。看電視勿持續(xù)超過3小時(shí)，并與屏幕保持3米以上的距離；關(guān)機(jī)后立即遠(yuǎn)離電視機(jī)，并開窗通風(fēng)換氣，以洗面奶或香皂等洗臉。用 通話時(shí)間不宜超過3分鐘，通話次數(shù)不宜多。盡量在接通1一2秒鐘之后再移至面部通話，這樣可減少 電磁波對人體的輻射危害。具有防電磁波輻射(fsh)危害的食物有：綠茶、海帶、海藻、裙菜、Va、Vc、Vb1、卵磷脂、豬血、牛奶、甲魚(jiy)、蟹等動(dòng)物性優(yōu)質(zhì)蛋白等。 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l # 編輯(binj)本段電磁波的特

38、性(txng)與聲波(shn b)和水波相似，電磁波具有波的性質(zhì)?？梢园l(fā)生折射等現(xiàn)象。它的速度，波長，頻率之間滿足關(guān)系式：速度=波長頻率。 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l # 編輯本段直觀動(dòng)態(tài)演示 .tw/demolab/java/emWave/index.html HYPERLINK :/baike.baidu /view/1015.html l # 編輯本段電磁波的應(yīng)用電磁波為橫波，可用于探測、定位、通信等等。電磁波譜(波長從長到短)是無線電波,微波,紅外線,可見光,紫外線,倫琴射線(X射線),伽瑪射線.應(yīng)用(yn

39、gyng)：無線電波(wxin dinb)用于通信(tng xn)等微波(wib)用于微波爐紅外線用于遙控(yokng)、熱成像儀、紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈等可見光是所有生物用來觀察事物的根底紫外線用于醫(yī)用消毒,驗(yàn)證假鈔,測量距離,工程上的探傷等X射線用于CT照相伽瑪射線用于治療,使原子發(fā)生躍遷從而產(chǎn)生新的射線等.無線電波。無線電播送與電視都是利用電磁波來進(jìn)行的。在無線電播送中，人們先將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后將這些信號(hào)由高頻振蕩的電磁波帶著向周圍空間傳播。而在另一地點(diǎn)，人們利用接收機(jī)接收到這些電磁波后，又將其中的電信號(hào)復(fù)原成聲音信號(hào)，這就是無線播送的大致過程。而在電視中，除了要像無線播送中那樣處理聲音

40、信號(hào)外，還要將圖像的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后也將這兩種信號(hào)一起由高頻振蕩的電磁波帶著向周圍空間傳播，而電視接收機(jī)接收到這些電磁波后又將其中的電信號(hào)復(fù)原成聲音信號(hào)和光信號(hào)，從而顯示出電視的畫面和喇叭里的聲音。電磁波的電場(或磁場)隨時(shí)間變化，具有周期性。在一個(gè)振蕩周期中傳播的距離叫波長。振蕩周期的倒數(shù)，即每秒鐘振動(dòng)(變化)的次數(shù)稱頻率。 很顯然，波長(bchng)與頻率的乘積就是每秒鐘傳播的距離，即波速。令波長為，頻率(pnl)為f，速度(sd)為V，得： =V/f波長(bchng)入的單位是米(m)，速度(sd)的單位是米/秒(m/sec)，頻率的單位為赫茲(Hertz，Hz)。 整個(gè)電磁頻譜

41、，包含從電波到宇宙射線的各種波、光、和射線的集合。不同頻率段落分別命名為無線電波(3KHz3000GHz)、紅外線、可見光、紫外線、X射線、丫射線和宇宙射線。 在19世紀(jì)末，意大利人馬可尼和俄國人波波夫同在1895年進(jìn)行了無線電通信試驗(yàn)。在此后的100年間，從3KHz直到3000GHz頻譜被認(rèn)識(shí)、開發(fā)和 逐步利用。根據(jù)不同的持播特性，不同的使用業(yè)務(wù)，對整個(gè)無線電頻譜進(jìn)行劃分，共分9段：甚低頻(VLF、低頻(LF)、中頻(MF)，高頻(HF)、甚 高頻(VHF)特高頻(uHF)超高頻(sHF)極高頻(EHF)和至高頻，對應(yīng)的波段從甚(超)長波、長波、中波、短波、米波、分米波、厘米波、 毫米波和絲

42、米波(后4種統(tǒng)稱為微波)。見下表。無線電頻譜和波段劃分段號(hào) 頻段名稱 頻段范圍含上限不含下限 波段名稱 波長范圍含上限不含下限 1 甚低頻VLF 330千赫KHz 甚長波(chngb) 10010km 2 低頻(dpn)LF 30300千赫KHz 長波(chngb) 101km 3 中頻(zhngpn)MF 3003000千赫KHz 中波(zhngb) 1000100m 4 高頻HF 330兆赫MHz 短波 10010m 5 甚高頻VHF 30300兆赫MHz 米波 101m 6 特高頻UHF 3003000兆赫MHz 分米波 微波 10010cm 7 超高頻SHF 330吉赫GHz 厘米波

43、101cm 8 極高頻EHF 30300吉赫GHz 毫米波 101mm 9 至高頻 3003000吉赫GHz 絲米波 10.1mm 波阻抗，顧名思義(g mng s y)就是波包括(boku)電壓波和電流波行進(jìn)時(shí)遇到(y do)的阻抗。而波行進(jìn)的通道是一個(gè)具有分布電感和分布電容參數(shù)(cnsh)的通道。嚴(yán)格(yng)地說，還要求前進(jìn)波電流與反回波電流相等，波的前進(jìn)通道與反回通道平行。后面一個(gè)條件有時(shí)達(dá)不到，或給忽略了。電壓波或電流波在一個(gè)具有分布電感和分布電容參數(shù)的通道中行進(jìn)時(shí)，它要遇到電感和電容兩參數(shù)組成的波阻抗。即是說，電流波與電壓波之間具要波阻抗的關(guān)系電壓等于電流乘以波阻抗，電壓和電流仍符合歐姆定律。波阻抗是一個(gè)表述分布參數(shù)電路的參數(shù)。它是一個(gè)無形參數(shù)，或分布參數(shù)。它雖然叫做“阻抗，但它的單位是電阻，因?yàn)樗床痪哂须姼行裕膊痪哂须娙菪?。說它是電阻性，可是它又不是一個(gè)通常意義下的電阻。當(dāng)電流流過它時(shí)，在它上面卻沒的電阻焦耳損耗，即不發(fā)熱，沒有功率損耗。波阻抗等于分布電感被分布電容除，再開方。不同的電路媒質(zhì)，具有不同的波阻抗。如輸電線其波阻抗取決于線路導(dǎo)線的粗細(xì)、間隔、離地高度等?？諝庖灿胁ㄗ杩梗娎|的波阻抗比較空中導(dǎo)線的波阻抗小，是因?yàn)樗碾娙荽蟆τ谘鼐€分布參數(shù)均勻不變的傳輸線，電磁波傳輸途中無反射發(fā)生，線路任一點(diǎn)電壓波與電流波的比值均相同(xin tn)，稱為波阻