同軸電纜介紹

同軸電纜介紹第一頁，共114頁?！?744年電線誕生,電線電纜進(jìn)入實(shí)用化,至今已有250多年的歷史

☆1938年研制開發(fā)的PVC﹑PE,使電線電纜進(jìn)入大量應(yīng)用塑料的時(shí)代☆20世紀(jì)70年代光纖的出現(xiàn),近期超導(dǎo)和納米技朮的進(jìn)展,更使電線電纜的生產(chǎn)﹑發(fā)展﹑應(yīng)用進(jìn)入一個(gè)全新的階段和領(lǐng)域☆1925年,內(nèi)外導(dǎo)體為硬銅管,采用玻璃片支撐絕緣的第一根同軸電纜制造成功一前言第二頁，共114頁?！钔S電纜首先在通信領(lǐng)域獲得應(yīng)用和發(fā)展,作為長途干線開通多路載波或傳輸電視節(jié)目.目前這種應(yīng)用基本已被光纖光纜取代

☆現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)已是有線和無線緊密相連的網(wǎng)絡(luò),它是以光纜為干線,輔助以電纜,衛(wèi)星,蜂窩狀移動(dòng)通信等多媒體﹑多接入的傳輸系統(tǒng)☆同軸電纜在現(xiàn)代通信的電信網(wǎng)絡(luò)中起著重要的作用,采用HFC網(wǎng)方式的CATV網(wǎng)絡(luò),成為電視﹑電腦﹑電話三網(wǎng)合一,信息高速公路的理想接入網(wǎng)之一☆同軸電纜是電線電纜的主要品種之一第三頁，共114頁。*傳輸頻帶寬,可在較低衰減下傳輸高頻信號(hào)☆同軸電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

*抗干擾性高,對外界干擾的防衛(wèi)性高*小的天線效應(yīng),輻射損耗小*結(jié)構(gòu)和安裝簡單﹑經(jīng)濟(jì)第四頁，共114頁。EH同軸電纜及對稱電纜的電磁場同軸電纜對稱電纜第五頁，共114頁。內(nèi)導(dǎo)體磁場外導(dǎo)體磁場同軸對磁場第六頁，共114頁。內(nèi)導(dǎo)體電流密度分布同軸對中的工作電流與干擾電流外導(dǎo)體電流密度分布同軸對電流密度分布第七頁，共114頁。銅對絞電纜(1)同軸電纜(2)波導(dǎo)(3)單模光纖α衰減（dB/km）f帶寬0.111010001MHz1GHz1THz各種線路的衰減頻率特性第八頁，共114頁。*通信設(shè)備的內(nèi)部連接元件☆同軸電纜的主要用途

*傳統(tǒng)的CATV應(yīng)用(75歐引入線,配線,干線)*LAN/計(jì)算機(jī)電纜*用作射頻傳輸和接收設(shè)備的天饋線,涉及移動(dòng),微波,廣播,電視.微波中繼等領(lǐng)域

*視頻電纜*射頻電纜*特種用途電纜,如﹕地鐵﹑隧道用漏泄電纜第九頁，共114頁。*按種類分☆同軸電纜的分類

*按絕緣形式分*按絕緣外徑尺寸分*按充許傳輸?shù)墓β史?按柔軟程度分第十頁，共114頁?！钔S電纜的分類(按種類分)*低噪音電纜適用于振動(dòng)條件下測量系統(tǒng)*高壓脈沖電纜應(yīng)用于高壓脈沖場合,峰值功率可達(dá)幾十兆瓦*漏泄電纜(LCX)地鐵﹑隧道等場合,實(shí)現(xiàn)無線和有線的轉(zhuǎn)換第十一頁，共114頁?！钔S電纜的分類(按絕緣形式分)*實(shí)芯絕緣絕緣層全部是固體介質(zhì)*空氣絕緣絕緣層大部分是空氣*半空氣絕緣介于實(shí)芯與空氣之間第十二頁，共114頁?！钔S電纜的分類(按絕緣尺寸分)*微型≦1.0mm*小型1.5~3.0mm*中型3.7~11.5mm*大型>11.5mm第十三頁，共114頁?！钔S電纜的分類(按傳輸?shù)墓β史?*小功率≦0.5KW*中功率0.5~5KW*大功率>5KW第十四頁，共114頁?！钔S電纜的分類(按柔軟程度分)*柔軟適于移動(dòng)使用*半柔軟可承受多次彎曲*半硬固定使用,只能承受一次彎曲第十五頁，共114頁。常見同軸線型號(hào)CATV公用天線電視寬頻電纜DBS衛(wèi)星廣播用電纜CCTV閉路電視電纜RG型射頻電纜JIS可撓性同軸電纜SYV同軸射頻電纜SFYVP數(shù)字傳輸設(shè)備電纜第十六頁，共114頁。CATV公用天線電視寬頻電纜CATV:CommunityAntennaTelevisionCables標(biāo)準(zhǔn)依據(jù):SCTEIPS-SP-001,UL1655,UL444用于CATV,MATV系統(tǒng)的接入電纜,測試頻率到1GHz常用規(guī)格75Ω:RG11/U,RG6/U,RG59/U

SCTE:SocietyofCableTelecommunicationEngineers

第十七頁，共114頁。DBS衛(wèi)星廣播用電纜DBS:DirectBroadcastingSatelliteCable標(biāo)準(zhǔn)依據(jù):UL1655,UL444用作衛(wèi)星系統(tǒng)電纜,測試頻率到2.2GHz常用規(guī)格75Ω:RG11/U,RG6/U,RG59/U第十八頁，共114頁。CCTV閉路電視用電纜CCTV:CloseCircuitTelevisionCable

標(biāo)準(zhǔn)依據(jù):UL1655,UL444用于閉路電視系統(tǒng)的引入線,測試頻率到400MHz常用規(guī)格75Ω:RG11/U,RG6/U,RG59/U93Ω:RG62/U第十九頁，共114頁。RG型射頻電纜RG:RadioFrequencyCable,GeneralSpecification標(biāo)準(zhǔn)依據(jù):Mil-C-17G用于通信系統(tǒng)及信號(hào)控制力系統(tǒng)常用規(guī)格50Ω:RG58A/U,RG174/U,RG5B/U75Ω:RG59/U,RG6/U93Ω:RG62/U其中:A,B…..表示對基本型的修改U:GeneralUtility通用型

R:MeansRadioFrequency射頻

G：MeansGovernment政府批準(zhǔn)第二十頁，共114頁。JIS可撓性同軸電纜JIS:JapaneseIndustrialStandard標(biāo)準(zhǔn)依據(jù):JISC3501主要用于高頻機(jī)器之配線.尺寸表示:PE絕緣

絕緣徑3C-2

VCS導(dǎo)體種類

特性阻抗PVC被覆

C:75ΩV:1層編織+PVC被覆D:50ΩW:2層編織+PVC被覆S:內(nèi)導(dǎo)體為絞線構(gòu)成Z:1層編織(無被覆)CS:內(nèi)導(dǎo)體為銅包鋼T:3層編織+PVC被覆第二十一頁，共114頁。SYV同軸射頻電纜型號(hào)表示

同軸射頻電纜PE絕緣(2,3,4,5)芯線絕緣外徑

SYV-75-2–1

V:PVC護(hù)套特性阻抗(1,2,3)外導(dǎo)體(編織層數(shù))Y:PE護(hù)套

標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)﹕GB/T14864-93第二十二頁，共114頁。

SFYVP數(shù)字傳輸設(shè)備電纜

SFYVP-75-2x8用于數(shù)字傳輸設(shè)備,長途數(shù)字程控交換機(jī)及其配線架間的連接,傳輸速率20Mb/s絕緣材料:F:內(nèi)層實(shí)心氟塑料Y:外層實(shí)心PEV:PVC護(hù)套特性阻抗同軸射頻電纜芯線絕緣外徑總屏蔽層型號(hào)表示第二十三頁，共114頁。☆標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)FILOTEXET298998LUCENT,PHKIPSJNL900-10175☆常用規(guī)格型號(hào)SFYV-75-2-1SFYV-75-2-1x8SFYZ-75-2-1SFYZ-75-2-1x8SYV-75-2-1SYV-75-2-1x8SYV-75-2-2SYV-75-2-2x8第二十四頁，共114頁。一前言三同軸電纜的傳輸方程二同軸電纜結(jié)構(gòu)四同軸電纜的主要性能參數(shù)五同軸電纜的選取和使用六同軸電纜的發(fā)展和應(yīng)用第二十五頁，共114頁。二同軸電纜結(jié)構(gòu)內(nèi)導(dǎo)體絕緣外導(dǎo)體護(hù)套☆同軸電纜主要由導(dǎo)體、絕緣、護(hù)套及鎧裝組成*導(dǎo)體起電信號(hào)的引導(dǎo)作用*絕緣是電信號(hào)賴以傳輸?shù)拿浇橘|(zhì)*護(hù)套及鎧裝對導(dǎo)體和絕緣提供保護(hù),使電纜能承受各種使用環(huán)境的要求第二十六頁，共114頁。第二十七頁，共114頁?！钔鈱?dǎo)體同時(shí)起著導(dǎo)電和屏蔽作用,它的機(jī)械、物理性能以及密封性能對于電纜成品的質(zhì)量有很大影響☆護(hù)套及鎧裝是保護(hù)電纜,使其不受機(jī)械損傷及潮氣,高低溫環(huán)境等因素的影響☆絕緣是信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì),要求其有盡可能低的損耗(ε、tgδ)☆內(nèi)導(dǎo)體是主要的導(dǎo)電元件,內(nèi)導(dǎo)體電阻所引起的損耗是電纜總損耗的主要部分第二十八頁，共114頁。☆內(nèi)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形式*實(shí)心內(nèi)導(dǎo)體,其電氣性能好,結(jié)構(gòu)簡單,加工方便,成本低;缺點(diǎn)是不能用于柔軟性要求高的使用場合*絞線內(nèi)導(dǎo)體,多根導(dǎo)線絞合而成,柔軟性好,但電阻損耗增加,成本增加*管狀內(nèi)導(dǎo)體,用于大功率,低衰減電纜中,以減輕內(nèi)導(dǎo)體重量,節(jié)約材料,但其柔軟性差,制造加工麻煩*皺紋管內(nèi)導(dǎo)體,管狀導(dǎo)體表面壓螺旋形或圓環(huán)皺紋改善導(dǎo)體的彎曲性能,改善柔軟性,可連續(xù)加工制造內(nèi)導(dǎo)體

第二十九頁，共114頁?！钇渌Y(jié)構(gòu)形式:中波廣播饋線采用銅包鋁雙金屬管狀內(nèi)導(dǎo)體高壓脈沖電纜采用塑料芯上多根銅線編織的柔軟內(nèi)導(dǎo)體多根細(xì)漆包線絞合制成高頻里茨線內(nèi)導(dǎo)體第三十頁，共114頁?！?/p>

內(nèi)導(dǎo)體材料:*裸銅線,它導(dǎo)電﹑導(dǎo)熱性好,加工制造方便*銅包鋼線,兼具銅的優(yōu)良電性能和鋼的高強(qiáng)度*銅包鋁線,兼具銅的良導(dǎo)電性和鋁比重小*鍍銀銅線,提高導(dǎo)電性且耐高溫,連續(xù)工作溫度可達(dá)200度*鍍錫銅線提高抗氧化及耐腐蝕性,使焊接容易*鍍鎳銅線,耐高溫,工作溫度可達(dá)260度

*銅合金線,高強(qiáng)度銅合金,主要是鉻銅,鋯銅和鎘銅,應(yīng)用于微小型電纜中*高阻線,采用鎳、鎳鉻合金線作大衰減電纜內(nèi)導(dǎo)體第三十一頁，共114頁?！罱^緣是信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì),要求其材料和結(jié)構(gòu)選擇得保證電纜有盡可能低的損耗,并須有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以保證內(nèi)外導(dǎo)處于同軸位置☆

絕緣結(jié)構(gòu)型式可分為:*實(shí)芯絕緣*空氣絕緣*半空氣絕緣絕緣第三十二頁，共114頁。*實(shí)芯絕緣是指電纜內(nèi)外導(dǎo)體間充滿密實(shí)介質(zhì)☆實(shí)芯絕緣*絕緣介質(zhì)可以是均一的,也可由多層同芯組合成,絕緣介質(zhì)同心緊密的擠包在內(nèi)導(dǎo)體上*聚乙烯是實(shí)芯絕緣最常用的絕緣介質(zhì),它具有損耗低,優(yōu)秀的耐電強(qiáng)度,良好的使用壽命等一系列優(yōu)點(diǎn),得到最廣泛的應(yīng)用第三十三頁，共114頁。*實(shí)芯絕緣結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)穩(wěn)定電氣強(qiáng)度高熱阻小不易受潮氣影響它適于經(jīng)常承受彎曲的場合使用*實(shí)芯絕緣結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn):材料消耗多介電常數(shù)大,電纜衰減大第三十四頁，共114頁。*空氣絕緣是指電纜內(nèi)外導(dǎo)體間,除了以一定間隔或螺旋式固定在內(nèi)導(dǎo)體上的支持物外,余均為空氣*空氣絕緣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是可以從一個(gè)導(dǎo)體不經(jīng)過固體介質(zhì)而到達(dá)另一導(dǎo)體☆空氣絕緣*典型的空氣絕緣結(jié)構(gòu)型式:(a)墊片(b)螺旋(c)迭帶螺旋(d)罩子第三十五頁，共114頁。*空氣絕緣結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn):有效介電常數(shù)和介質(zhì)損耗小,電纜衰減低允許傳輸?shù)钠骄β蚀蟛牧舷纳?介質(zhì)僅用來保證內(nèi)外導(dǎo)體同心,絕大部分都是空氣或其它氣體*空氣絕緣結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn):因它大部分是空氣,耐電性能差由于它的導(dǎo)體(內(nèi),外)通常采用管狀結(jié)構(gòu),電纜柔軟性較差縱向易受潮氣侵入,必須使用密封性能良好的連接器和必要的充氣維護(hù)易受過大的壓力,彎曲,扭轉(zhuǎn)等機(jī)械應(yīng)力作用,而使電纜變形,電性能變差第三十六頁，共114頁?！畎肟諝饨^緣*半空氣絕緣有多種結(jié)構(gòu)型式:(a)星形和管(b)螺旋繩管(c)編織和管(d)縱向空洞(e)泡沫塑料第三十七頁，共114頁?！钔鈱?dǎo)體結(jié)構(gòu)形式:*編織外導(dǎo)體是由多根細(xì)導(dǎo)線相互交替地編織構(gòu)成,其柔軟性好,根據(jù)屏蔽要求,可雙層或不同材質(zhì)的多層編織*管狀外導(dǎo)體是電氣上理想結(jié)構(gòu),電阻低,屏蔽性好,密封防潮,缺點(diǎn)是柔軟性差,不能承受多次彎曲,主要作硬同軸應(yīng)用外導(dǎo)體第三十八頁，共114頁。*半空氣絕緣結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn):它兼具空氣絕緣衰減小,電容低和實(shí)芯緣電氣機(jī)械強(qiáng)度高,彎曲性能好；*泡沫絕緣是半空氣絕緣的主要形式,它柔軟性好,使用方便.它比實(shí)芯絕緣衰減小,重量輕,而又不需空氣絕緣充氣維護(hù)；*半空氣絕緣是指電纜內(nèi)外導(dǎo)體間,除支持物外,從內(nèi)導(dǎo)體到達(dá)外導(dǎo)體至少通過一層固體介質(zhì)；第三十九頁，共114頁。*皺紋管外導(dǎo)體目的和作用同皺紋管內(nèi)導(dǎo)體,它主要應(yīng)用于大功率低衰減電纜

*鋁箔縱包及鋁鎂絲編織外導(dǎo)體,具有電性能良好,成本低的優(yōu)點(diǎn),電視電纜廣泛采用這種結(jié)構(gòu)

*其它,如電鍍銅,絞合扁銅線等第四十頁，共114頁。護(hù)套及鎧裝☆護(hù)套材料必須根據(jù)電纜的使用環(huán)境條件要求選擇☆常用的護(hù)套有:*聚氯乙烯護(hù)套,它具有良好耐磨,耐油,酸等性能,并對火焰有自滅性,適于-40℃~+70℃使用*聚乙烯護(hù)套,它不含增塑劑等助劑,不會(huì)沾污電纜的絕緣介質(zhì),使電纜電性能不劣化,適用于-55℃~+85℃使用第四十一頁，共114頁。*聚氨酯護(hù)套,它柔軟而堅(jiān)韌,能在-55℃~90℃範(fàn)圍內(nèi)保持柔軟性,其耐磨性是聚乙烯的四倍*氟塑料護(hù)套,它是聚全氟乙丙烯(FEP)擠出或聚四氟乙烯帶繞包,適用于-70℃~200℃*其它,如硅橡膠,尼龍,玻璃絲編織等第四十二頁，共114頁?！罡鶕?jù)要求,可在護(hù)套外加鎧裝以提供高的機(jī)械強(qiáng)度或其它特殊的保護(hù)*鍍鋅鋼絲編織鎧裝,增加電纜抗張和耐磨保護(hù)*鋼帶繞包鎧裝,提供抗張及抵抗白蟻,老鼠的侵蝕*皺紋鋼管鎧裝,具有高強(qiáng)度,省材,密封的優(yōu)點(diǎn)第四十三頁，共114頁。一前言三同軸電纜的傳輸方程二同軸電纜結(jié)構(gòu)四同軸電纜的主要性能參數(shù)五同軸電纜的選取和使用六同軸電纜的發(fā)展和應(yīng)用第四十四頁，共114頁。三同軸電纜的傳輸方程☆同軸電纜,從電氣特性上可看為一個(gè)四端網(wǎng)絡(luò),

它的等效電路﹕dxxu(x,t)u(x,t)+RdxLdxGdxCdx第四十五頁，共114頁。---dx的電壓變化取決于串聯(lián)電阻和電感上的電壓降☆在距離x+dx處的電壓和電流變化及dx上變化為﹕---dx的電流變化是由于導(dǎo)體間的漏電導(dǎo)Gdx的傳導(dǎo)電流和電容Cdx上的位移電流引起第四十六頁，共114頁。得出傳輸方程復(fù)數(shù)形式☆對于傳輸方程求解,可應(yīng)用正弦波電壓﹑電流相量形式-(R+jωL)I-(G+jωC)Uu=UCos(ωt+ψ)=Re(U)i=ICos(ωt+ψ)=Re(I)第四十七頁，共114頁。---方程式的解為：☆對于傳輸方程進(jìn)行x微分,可得波動(dòng)方程的復(fù)數(shù)形式---通過邊界條件可獲得A,B,C,D積分常數(shù)(R+jωL)(G+jωC)U=U(R+jωL)(G+jωC)I=IU=A+BI=C+D第四十八頁，共114頁。---Uo,Io分別是電纜線路始端電壓和電流相量---Zc是電纜波阻抗.入射電壓與電流之比及反射電壓與電流之比都是此常數(shù)☆電壓和電流沿電纜線路的變化方程式﹕同軸電纜上任意一點(diǎn)的電壓和電流都是由入射波和反射波組成,即電纜上同時(shí)存在入射波和反射波I=1/Zc[0.5(Uo+IoZc)+0.5(Uo-IoZc)]U=0.5(Uo+IoZc)+0.5(Uo-IoZc)第四十九頁，共114頁。---R,L,G,C分別是電纜單位長度的有效電阻,電感,絕緣電導(dǎo)和電容；---R,L,G,C稱為電纜的一次參數(shù)；☆特性阻抗Zc和傳播常數(shù)γ稱為電纜線路的二次參數(shù)信號(hào)在電纜上的傳輸情況主要取決于電纜的特性阻抗Zc和傳播常數(shù)γ電纜線路的二次參數(shù)第五十頁，共114頁。---Ul,Il分別是電纜線路終端電壓和電流相量☆電壓和電流沿電纜線路的變化,也可用終端電壓Ul和電流Il表述當(dāng)Ul-IlZc=0時(shí),即電纜終端與電纜特性阻抗Zc匹配時(shí),終端無反射,電纜線上只有入射波,線上的波即稱為行波行波U=0.5(Ul+IlZc)+0.5(Ul-IlZc)I=1/Zc[0.5(Ul+IlZc)+0.5(Ul-IlZc)]第五十一頁，共114頁。電壓行波隨著時(shí)間t的變化,電壓分布波形曲線不斷向著x增加方向即終端前進(jìn),這定性地反映了行波這一概念t=0t=T/4t=T/2X=0X=λ/4X=λ/2X=3λ/4X=λX=5λ/4X=3λ/2X=7λ/4Uo-Uoβx第五十二頁，共114頁?！罘瓷洳ㄅc入射波電壓之比稱為反射系數(shù)Γ,終端處反射系數(shù)為﹕☆電纜終端負(fù)載與電纜特性阻抗Zc不匹配時(shí),電纜線路上存在反射波---反射系數(shù)Γ越大,反射越大.Γ=1,全反射駐波---Zc=Zl時(shí)(匹配),Γ=0,無反射,線路處于行波工作狀態(tài)Γ=第五十三頁，共114頁?！铖v波使電壓和電流分布曲線只是隨時(shí)間上下振動(dòng),而不沿x軸方向傳播☆一般電纜線路終端只發(fā)生部分反射,線路是有損耗的,此時(shí)電纜線路上既有行波傳輸又有駐波現(xiàn)象.電壓和電流的波幅也是逐步減小的,電壓波節(jié)點(diǎn)上的電壓不為0駐波☆駐波比是最大電壓與最小電壓之比☆存在反射波的情況下,反射波與入射波會(huì)相互迭加,使線路上電壓和電流發(fā)生波動(dòng),出現(xiàn)駐波第五十四頁，共114頁。無耗開路線上的電壓﹑電流振幅U1U1/ZcxU,I0λ/4λ/23λ/4λβx0π/2π3π/25π/2第五十五頁，共114頁。無耗開路線上的瞬時(shí)電壓﹑電流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/8βxuxi第五十六頁，共114頁。---K=0代表純駐波---K=1代表行波---K=1/3代表電壓波節(jié)點(diǎn)上的固定分量在總的電壓振幅中占1/3行波系數(shù)K可以反映出波的行波分量在整個(gè)波形中所占的比例駐波駐波比S的倒數(shù)稱為行波系數(shù)K

K=1/S=(1-Γ)/(1+Γ)第五十七頁，共114頁。電壓相量及駐波分布(無耗線Z1=3Zc)λ/25λ/83λ/8λ/4λ/800π/4π/23π/4π5π/4UlUl/3第五十八頁，共114頁。一前言三同軸電纜的傳輸方程二同軸電纜結(jié)構(gòu)四同軸電纜的主要性能參數(shù)五同軸電纜的選取和使用六同軸電纜的發(fā)展和應(yīng)用第五十九頁，共114頁。四同軸電纜的主要性能參數(shù)一次參數(shù)☆同軸電纜的內(nèi)外導(dǎo)體是同心圓柱放置的,從麥克斯韋爾方程出發(fā),應(yīng)用圓柱坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算可得到同軸電纜的一次參數(shù)的工程計(jì)算式。有效電阻電感工作電容絕緣電導(dǎo)第六十頁，共114頁。☆同軸電纜的有效電阻,等于內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體電阻之和R=Ra+Rb=6.33×歐/米第六十一頁，共114頁。☆同軸電纜的電感由內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的電感La,Lb及導(dǎo)體間的電感Le組成：隨f增加,La,Lb在高頻下可以忽略L=La+Lb+Le=亨/米≒第六十二頁，共114頁。☆同軸電纜的工作電容C=24.12×ε微微法/米第六十三頁，共114頁?！钔S電纜的絕緣電導(dǎo)*同軸電纜使用的絕緣介質(zhì)一般絕緣性能較好,故其直流電導(dǎo)很小,可以忽略G=Go+G~≒G~≒2πfctgδr歐/米第六十四頁，共114頁。☆信號(hào)在電纜上的傳輸情況,主要通過電纜的二次參數(shù)﹕特性阻抗Zc和傳播常數(shù)γ來表征的二次參數(shù)第六十五頁，共114頁?！钐匦宰杩筞c對于絞線內(nèi)導(dǎo)體和編織外導(dǎo)體組成的柔軟同軸電纜,其特性阻抗Zc為：歐/米歐/米第六十六頁，共114頁。☆衰減同軸電纜的衰減它反映了電信號(hào)沿電纜傳輸時(shí)的損耗大小,電纜的衰減越大,表明電信號(hào)損耗越嚴(yán)重,電纜的傳輸效率也越差。當(dāng)內(nèi)外導(dǎo)體都是銅時(shí),考慮各種結(jié)構(gòu)因素α=αR+αGα=αRd+αRD+αGtgδ分貝/米分貝/米第六十七頁，共114頁?！钔S電纜的相位移β度/公里第六十八頁，共114頁。符號(hào)說明d-----電纜內(nèi)導(dǎo)體直徑(mm)D-----電纜外導(dǎo)體直徑(mm)μa,μb-內(nèi)外導(dǎo)體材料相對磁導(dǎo)率φa,φb-內(nèi)外導(dǎo)體材料相對電導(dǎo)率(ohm.mm2/m)f------頻率(Hz)εr----絕緣等效介電常數(shù)tgδr--絕緣等效介質(zhì)損耗角正切k1-----內(nèi)導(dǎo)體直徑有效系數(shù)dw-----外導(dǎo)體編織線的單根直徑(mm)kz-----內(nèi)導(dǎo)體因絞線引起的衰減增加的系數(shù)kb-----外導(dǎo)體因絞線引起的衰減增加的編織系數(shù)kt1,kt-內(nèi)外導(dǎo)體材料與標(biāo)準(zhǔn)軟銅不同時(shí)使衰減增中的系數(shù)第六十九頁，共114頁。同軸電纜性能參數(shù)測試☆同軸電纜性能參數(shù)測試是鑒定,考核電纜結(jié)構(gòu)和性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)要求的唯一準(zhǔn)繩;測試方法和測試儀器正確選用及其先進(jìn)性和準(zhǔn)確性,反映一個(gè)國家或企業(yè)的技朮水平?！钜酝S電纜性能參數(shù)測試方法主要是用諧振法和電橋法,通過測電容和諧振頻率等來測定電纜的電容,阻抗,衰減等,這種方法和儀器存在誤差大,費(fèi)時(shí)費(fèi)工,不直觀等缺點(diǎn)。第七十頁，共114頁。☆LTK生產(chǎn)一流的同軸電纜,配備一流的HP8753D

HP8753ES矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對產(chǎn)品進(jìn)行型式考核測試;生產(chǎn)現(xiàn)場配備有DCMCMS-COAX同軸電纜測試系統(tǒng)對產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控測試?！頓CMCMS-COAX測試系統(tǒng),在30KHz~3GHz內(nèi)可直觀快速測試并打印以下性能參數(shù):*特性阻抗*衰減*傳輸速率*輸入阻抗*轉(zhuǎn)移阻抗*回波損耗*反射系數(shù)*阻抗不均勻性*內(nèi)導(dǎo)體電阻*外導(dǎo)體電阻*電容第七十一頁，共114頁。DCMCMS-COAX測試系統(tǒng)第七十二頁，共114頁。☆HP8753ES矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,測試頻率可在30KHz~6GHz測試顯示相位,群延遲,駐波比等,從SmithChart(史密斯圓圖)顯示反射和傳輸參數(shù)等,以供分析比較.☆HP8753系列矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,具有測試快速,測試精度高,操作簡便.并可從頻域變換為時(shí)域,直觀電纜內(nèi)部特性,確定失配出現(xiàn)的位置和幅值。第七十三頁，共114頁。HP8753ES矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀第七十四頁，共114頁。一前言三同軸電纜的傳輸方程二同軸電纜結(jié)構(gòu)四同軸電纜的主要性能參數(shù)五同軸電纜的選取和使用六同軸電纜的發(fā)展和應(yīng)用第七十五頁，共114頁。五同軸電纜的選取和使用☆同軸電纜選取的電性能參數(shù)考慮特性阻抗傳輸效率電容和延遲回波損耗工作電壓傳輸功率最高使用頻率(截止頻率)屏蔽特性第七十六頁，共114頁。☆特性阻抗*特性阻抗,定義為電纜處于匹配狀態(tài)(即線路無反射波)時(shí),沿線的電壓與電流的比值,實(shí)際上它代表無限長線路始端呈現(xiàn)的阻抗*特性阻抗,取決于電纜導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)尺寸和絕緣結(jié)構(gòu)的等效介電常數(shù)*同軸電纜應(yīng)盡可能選用三種標(biāo)準(zhǔn)阻抗值﹕50±2Ω用于射頻及微波,測試儀表及同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器75±3Ω用于視頻及脈沖數(shù)據(jù)傳輸﹑CATV電纜電視系統(tǒng)100±5Ω用于低電容電纜以及其它特種電纜第七十七頁，共114頁。☆傳輸效率(衰減)*電纜的衰減表示電纜在行波狀態(tài)下工作時(shí)傳輸功率或電壓的損耗程度,它反映了電信號(hào)沿電纜傳輸?shù)男?電纜的衰減越大,則電信號(hào)損耗越嚴(yán)重,電纜的傳輸效率也越差---當(dāng)電纜總衰減為3dB時(shí),則表明信號(hào)沿電纜傳輸后電流或電壓的幅度約下降30%,信號(hào)功率下降50%*空氣或半空氣絕緣結(jié)構(gòu)和管狀內(nèi)外導(dǎo)體,可使衰減降低,但電纜的柔軟性降低,成本增加*選取電纜衰減指標(biāo)時(shí),還要考慮價(jià)格,外徑尺寸,柔軟性等因素第七十八頁，共114頁?！铍娙莺脱舆t*電容是同軸電纜的一個(gè)重要的參數(shù)*信號(hào)沿同軸電纜傳輸時(shí),單位長度上的延遲時(shí)間*低電容有利于減少信號(hào)的波形畸變,特別是在傳輸脈沖信號(hào)的示波器﹑計(jì)算機(jī)等使用場合*同軸電纜的延遲時(shí)間與電纜尺寸無關(guān),僅取決于介質(zhì)的等效介電常數(shù)T毫微秒/米第七十九頁，共114頁?！顐鬏敼β?電纜在傳輸大功率時(shí),電纜在承受很高電壓的同時(shí),還會(huì)有大電流通過,電纜充許傳輸功率會(huì)受到電壓擊穿以及電流發(fā)熱的限制*電纜的額定峰值功率,即代表電纜可以長期運(yùn)行而不發(fā)生電壓擊穿的峰值功率的規(guī)定值V---電纜運(yùn)行時(shí)最大工作電壓Zc---電纜的特性阻抗第八十頁，共114頁。☆傳輸功率*電纜的額定平均功率,即代表電纜長期安全運(yùn)行而不發(fā)生熱損壞的平均功率值,電纜在額定功率下運(yùn)行時(shí),內(nèi)導(dǎo)體的溫度不應(yīng)超過所規(guī)定充許值*電纜的平均功率過大時(shí),電纜內(nèi)部過熱,使得﹕---絕緣介質(zhì)變軟,內(nèi)導(dǎo)體偏心,嚴(yán)重時(shí)至使內(nèi)外導(dǎo)體短路---引起電纜各部分的熱膨脹程度不同,造成機(jī)械損壞---絕緣介質(zhì)發(fā)生化學(xué)損壞,使電纜壽命下降*電纜的額定平均功率,取決于電纜內(nèi)部發(fā)熱﹑散熱能力和絕緣介質(zhì)的耐高溫能力第八十一頁，共114頁。☆傳輸功率*電纜的衰減越低,則內(nèi)部發(fā)熱就低﹔電纜的散熱能力取決于電纜的熱力學(xué)特性以及敷設(shè)條件,環(huán)境溫度﹔絕緣介質(zhì)的耐高溫能力越高,則允許傳輸?shù)墓β示驮酱?電纜內(nèi)部發(fā)熱最高處是內(nèi)導(dǎo)體,加之散熱困難,內(nèi)導(dǎo)體是最熱的地方.內(nèi)導(dǎo)體本身雖可承受高溫,但與其接觸的介質(zhì)受不了.因此,電纜的發(fā)熱限制主要是指內(nèi)導(dǎo)體上的溫度不超過絕緣介質(zhì)的允許值第八十二頁，共114頁?！钭罡呤褂妙l率*同軸電纜在正常情況下是傳輸橫電磁波(TEM),如果電纜的橫向尺寸與工作頻率下的波長可相比擬時(shí),會(huì)出現(xiàn)高次波的傳輸從而大大消耗能量而不能使用,通常把高次波出現(xiàn)的頻率稱之為同軸電纜的最高使用頻率(截止頻率)*同軸電纜的使用頻率正在不斷地向更高頻率以及微波波段發(fā)展,現(xiàn)代的射頻同軸電纜已可使用到高達(dá)65GHz第八十三頁，共114頁。☆最高使用頻率*同軸電纜的直徑增大,截止頻率fc不斷下降*同軸電纜的截止頻率是指TE11波出現(xiàn)的頻率﹕(MHz)*同軸電纜的使用頻率受到對電纜的低衰減﹑低駐

駐波要求的限制第八十四頁，共114頁。☆最高使用頻率*各種介質(zhì)結(jié)構(gòu)的截止頻率(計(jì)算值)第八十五頁，共114頁?！钇帘翁匦?同軸電纜的一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是屏蔽性能好,從它的電磁場分布看,它是封閉型電磁場,即同軸外部完全不存在電磁場*同軸電纜在高功率雷達(dá)﹑廣播電臺(tái)﹑電力線路或其它工業(yè)用電裝置附近使用時(shí),它會(huì)從這些外界干擾吸收噪聲信號(hào)而影響其正常工作第八十六頁，共114頁?！钇帘翁匦酝S電纜可以通過以下途徑接收干擾﹕*通過接地回路來接收干擾噪聲,因?yàn)橥鈱?dǎo)體常會(huì)在電源﹑負(fù)載或其它中間點(diǎn)上接地,從而在外導(dǎo)體上構(gòu)成接地回路,干擾場在這個(gè)回路中會(huì)產(chǎn)生干擾電流,通過外導(dǎo)體產(chǎn)生干擾作用；*通過電容性的或高頻輻射場接收干擾噪聲；*通過磁性的或低頻輻射場接收干擾噪聲。第八十七頁，共114頁?！钇帘翁匦?同軸電纜的屏蔽性能好壞,可以用屏蔽系數(shù)﹑屏蔽衰減﹑轉(zhuǎn)移阻抗來反映。*屏蔽系數(shù)定義為屏蔽層設(shè)置前后的場強(qiáng)之比：---E,H表示無屏蔽時(shí)某點(diǎn)上的場強(qiáng)；---E’,H’表示屏蔽后同一點(diǎn)上的場強(qiáng)；---S=1代表無屏蔽作用,S=0代表屏蔽最佳；第八十八頁，共114頁。☆屏蔽特性*屏蔽衰減---屏蔽衰減越大,表示電纜的屏蔽性能越好。αsdB分貝第八十九頁，共114頁。☆屏蔽特性---UT外導(dǎo)體外表面上單位長度上的電壓；---I內(nèi)導(dǎo)體上流通的電流；---ZT越小,表示一定的電流在外導(dǎo)體外表面上產(chǎn)生的電壓越小,電纜的的屏蔽性能越好。ZT單位長度UTII轉(zhuǎn)移阻抗第九十頁，共114頁。☆回波損耗*電纜的阻抗內(nèi)部的不均勻性,采用有效特性阻抗Ze與額定特性阻抗Zc的偏差來表示,偏差越大,反映電纜內(nèi)部不均勻性越厲害。*回波損耗SRL越大,表明反射系數(shù)Γ越小,即電纜的輸入駐波比越小,電纜內(nèi)部的均勻性越好；

SRL=-20lgΓ分貝*回波損耗SRL表征了電纜的阻抗內(nèi)部的不均勻性第九十一頁，共114頁?！罨夭〒p耗*電纜的有效特性阻抗Ze,國際電工委員會(huì)定義為﹕---ΔZ是電纜有效特性阻抗Ze與額定特性阻抗Zc之偏差---Γ代表輸入端反射系數(shù)*電纜內(nèi)部不均勻性,用電纜輸入駐波比S來表示S=(1+Γ)/(1-Γ)Ze=---電纜終端短路時(shí)的輸入阻抗---電纜終端開路時(shí)的輸入阻抗第九十二頁，共114頁。☆回波損耗

*電纜的阻抗不均勻性會(huì)引起輸入阻抗變化外,還存在二次反射的惡劣影響,影響主信號(hào)的傳輸質(zhì)量*電纜制造時(shí),導(dǎo)體直徑﹑絕緣外徑總是或多或少存在著變化,絕緣的介電常數(shù)也會(huì)沿長度而變化,加之可能存在的偏心等影響,使得電纜上每一處的阻抗都不一定一樣,即電纜任意截面處的特性阻抗(局部特性阻抗)不相等,從而沿電纜存在阻抗不均勻性*電纜的內(nèi)部阻抗不均勻性的大小,實(shí)則反映電纜結(jié)構(gòu)的不均勻程度,也就是電纜制造工藝水平第九十三頁，共114頁。☆駐波比﹑反射系數(shù)與回波損耗第九十四頁，共114頁?！罟ぷ麟妷?最大允許工作場強(qiáng)E(千伏/厘米)*同軸電纜的允許工作電壓(計(jì)算值)V=0.115Edlg(D/d)千伏(峰值)U=0.081Edlg(D/d)千伏(有效值)*同軸電纜承受一定電壓時(shí),內(nèi)導(dǎo)體表面具有最大的電場強(qiáng)度,這是電纜的薄弱區(qū)域,必須考慮介質(zhì)形式

工作條件實(shí)心絕緣或內(nèi)導(dǎo)體包有介質(zhì)的半空氣絕緣空氣.半空氣絕緣氧化鎂礦物絕緣單芯內(nèi)導(dǎo)體絞線內(nèi)導(dǎo)體直流40056010脈沖10014010射頻507010第九十五頁，共114頁?！罟ぷ麟妷?同軸電纜使用的工作電壓應(yīng)不超過電暈放電電壓(實(shí)際試驗(yàn)以取電暈熄滅為止時(shí)電壓)；*同軸電纜實(shí)際使用時(shí),允許工作電壓應(yīng)考慮:---介質(zhì)與內(nèi)導(dǎo)體間或介質(zhì)內(nèi)部往往存在的空氣隙,在比介質(zhì)擊穿電壓低得多的電壓下,氣隙發(fā)生電暈放電,使介質(zhì)逐漸損壞并產(chǎn)生損耗和噪聲,影響傳輸質(zhì)量；---電纜允許工作電壓應(yīng)比發(fā)生電暈放電電壓低---電暈放電電壓一般是允許工作電壓值(計(jì)算值)的二分之一；*同軸電纜在射頻使用時(shí):工作電壓=電(滅)暈電壓X0.35；第九十六頁，共114頁。☆

同軸電纜選取的使用條件要求考慮---環(huán)境溫度---敷設(shè)條件---特殊性能*同軸電纜的使用環(huán)境溫度不同,決定了電纜應(yīng)使用不同耐溫等級(jí)的絕緣和護(hù)套材料第九十七頁，共114頁?！瞽h(huán)境溫度*常用的絕緣材料所適于使用溫度範(fàn)圍:

---聚乙烯絕緣-55℃~+85℃---輻照交聯(lián)聚乙烯絕緣-55℃~+125℃---聚四氟乙烯與六氟丙烯共聚物-55℃~+200℃---聚四氟乙烯絕緣-55℃~+250℃

*常用護(hù)套材料所適于使用溫度範(fàn)圍:---普通聚氯乙烯護(hù)套-40℃~+65℃---特殊用途聚氯乙烯護(hù)套-40℃~+105℃---聚乙烯護(hù)套-40℃~+85℃---聚全氟乙烯護(hù)套-55℃~+200℃---聚四氟乙烯護(hù)套-55℃~+250℃第九十八頁，共114頁。*同軸電纜為適應(yīng)不同環(huán)境溫度使用要求,除在絕緣和護(hù)套材料作相應(yīng)適配外,部分結(jié)構(gòu)元件也須作相應(yīng)適配,如耐高溫電纜使用鍍銀銅線內(nèi)導(dǎo)體和編織外導(dǎo)體；

*同軸電纜因敷設(shè)使用條件不同,對電纜結(jié)構(gòu).使用會(huì)有不同要求；---經(jīng)常承受彎曲,移動(dòng)場合使用,選用實(shí)芯絕緣.編織外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；---較少移動(dòng)彎曲場合,可選用空氣或半空氣絕緣,管狀外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；---戶外或埋地敷設(shè)使用,應(yīng)使用耐潮,防紫外老化和阻水結(jié)構(gòu)和材料；

第九十九頁，共114頁。一前言三同軸電纜的傳輸方程二同軸電纜結(jié)構(gòu)四同軸電纜的主要性能參數(shù)五同軸電纜的選取和使用六同軸電纜的發(fā)展和應(yīng)用第一百頁，共114頁。*同軸電纜從結(jié)構(gòu)上,有向大小兩極發(fā)展的趨勢。

*同軸電纜為滿足通常使用,已經(jīng)發(fā)展成標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的品種就有幾百種,還有適應(yīng)滿足各種特殊性能要求的各類品種層出不窮；

*同軸電纜隨著信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,電子設(shè)備在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛使用,為滿足各類電子系統(tǒng)和不同使用場合的需求,同軸電纜的品種和數(shù)量還在迅猛發(fā)展；

六同軸電纜的發(fā)展和應(yīng)用第一百零一頁，共114頁。*編織型結(jié)構(gòu)的柔軟射頻同軸電纜,電纜外徑已可做到1.3毫米左右*半硬型鍍銀銅管外導(dǎo)體同軸電纜,電纜外徑做到了0.2毫米,這種電纜具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,衰減小.屏蔽性能好的特點(diǎn)；新型的編織屏蔽浸錫半軟軟，正在取代半硬電纜；*鍍銅外導(dǎo)體同軸電纜,外徑可達(dá)0.25毫米,這種電纜解決了柔軟性和屏蔽性間矛盾主要應(yīng)用于航天、航空領(lǐng)域。

☆電纜的小型化是為適應(yīng)電子設(shè)備小型化.徽型化需要而發(fā)展的。第一百零二頁，共114頁。*采用氟-46或聚四氟乙烯撐腳,皺紋管內(nèi)外導(dǎo)體的電纜外徑曾做到了312毫米,其平均傳輸功率可達(dá)2200千瓦(30兆赫)；.☆電纜的大型化