同轴电缆结构、参数、发展和应用

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用于闭路电视系统的引入线,测试频率到400MHz 常用规格 75Ω: RG11/U,RG6/U,RG59/U 93Ω: RG62/U
RG型射频电缆
RG:Radio Frequency Cable,General Specification 标准依据:Mil-C-17G 用于通信系统及信号控制力系统 常用规格
绝缘
☆ 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
☆ 实芯绝缘
* 实芯绝缘是指电缆内外导体间充满密实介质
* 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
* 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 前言
二 同轴电缆结构 三 同轴电缆的传输方程 四 同轴电缆的主要性能参数 五 同轴电缆的选取和使用 六 同轴电缆的发展和应用
S:内导体为绞线构成 Z: 1层编织(无被覆)
CS:内导体为铜包钢 T: 3层编织 + PVC被覆
型号表示
SYV同轴射频电缆
同轴射频电缆 PE绝缘 (2,3,4,5)芯线绝缘外径
S Y V - 75 - 2 – 1
V:PVC护套 特性阻抗 (1,2,3)外导体(编织层数) Y: PE护套
标准依据﹕ GB/T 14864-93
SFYV-75-2-1x8 SFYZ-75-2-1x8 SYV-75-2-1x8 SYV-75-2-2x8
☆ 标准依据 FILOTEX ET 298998 LUCENT,PHKIPS JNL 900-10175
一 前言
二 同轴电缆结构 三 同轴电缆的传输方程 四 同轴电缆的主要性能参数 五 同轴电缆的选取和使用 六 同轴电缆的发展和应用
* 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-55℃~90℃ 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℃
☆ 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
内导体
☆ 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
1THz
f带宽
☆ 同轴电缆的主要用途
* 用作射频传输和接收设备的天馈线,涉及移
* 通信设备的内部连接组件 * 传统的CATV应用 (75欧引入线,配线,干线) * LAN/计算器电缆 * 视频电缆 * 射频电缆 * 特种用途电缆,如﹕地铁﹑隧道用漏泄电缆
☆ 同轴电缆的分类
* 按种类分 * 按绝缘形式分 * 按绝缘外径尺寸分 * 按充许传输的功率分 * 按柔软程度分
* 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;
* 半空气绝缘结构的优点: 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;
☆ 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 * 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
三 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﹕
Rdx
Ldx
i(x,t) di dx dx
u(x,t)
Gdx
u(x,t)+ du dx
绝大部分都是空气或其它气体
* 空气绝缘结构的缺点: • 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:
同轴电缆结构、参 数、发展和应用
一 前言
二 同轴电缆结构 三 同轴电缆的传输方程 四 同轴电缆的主要性能参数 五 同轴电缆的选取和使用 六 同轴电缆的发展和应用
一 前言
☆ 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
☆ 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
SFYVP数字传输设备电缆
型号表示
V:PVC护套
同轴射频电缆
总屏蔽层
芯线绝缘外径
S F Y V P - 75 - 2 x 8
绝缘材料:
特性阻抗
F:内层实心氟塑料
Y:外层实心PE
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
☆ 常用规格型号
SFYV-75-2-1 SFYZ-75-2-1 SYV-75-2-1 SYV-75-2-2
二 同轴电缆结构
☆ 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 * 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
内导体 绝缘 外导体 护套
☆ 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
☆ 绝缘是信号传输的介质,要求其有尽可能低的 损耗(ε、tgδ)
同轴电缆及对称电缆的电磁场
同轴电缆
对称电缆
E
H
内导体磁场 外导体磁场
同轴对磁场
内导体电流密度分布
同轴对电流密度分布
外导体电流密度分布
同轴对中的工作 电流与干扰电流
各种线路的衰 减频率特性
α衰减 (dB/km )
100
铜对绞电缆
10
(1)
同轴电缆
1
(2)
0.1
波导 (3)
0
1MHz
1GHz
单模光纤
☆ 空气绝缘
* 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
* 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,
☆ 1938年研制开发的PVC﹑PE,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
☆ 同轴电缆是电线电缆的主要品种之一
☆ 同轴电缆首先在通信领域获得应用和发展,作为
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
* 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
DBS:Direct Broadcasting Satellite Cable
标准依据: UL1655,UL444
GHz
常用规格 75Ω: RG11/U, RG6/U, RG59/U
CCTV闭路电视用电 缆
CCTV :Close Circuit Television C44
* 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,酸等性 能,并对火焰有自灭性,适于-40℃~+70℃使用
JIS可挠性同轴电缆
JIS :Japanese Industrial Standard 标准依据: JIS C 3501 主要用于高频机器之配线. 尺寸表示: PE绝缘
绝缘径 3 C - 2 V CS 导体种类
特性阻抗 PVC被覆
C: 75Ω
V: 1层编织 + PVC被覆
D: 50Ω
W: 2层编织 + PVC被覆
(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
☆ 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
常见同轴线型号
CATV公用天线电视宽带电缆 DBS卫星广播用电缆 CCTV闭路电视电缆 RG型射频电缆 JIS可挠性同轴电缆 SYV同轴射频电缆 SFYVP数字传输设备电缆
CATV 公用天线电视宽带电缆
CATV: Community Antenna Television Cables
标准依据: SCTE IPS-SP-001, UL 1655,UL444
用于CATV,MATV系统的接入电缆,测试频率到 1GHz
常用规格 75Ω: RG11/U, RG6/U, RG59/U
SCTE: Society of Cable Telecommunication Engineers
DBS卫星广播用电缆
☆ 同轴电缆的分类(按绝缘尺寸分)
mm mm mm mm
☆ 同轴电缆的分类(按传输的功率分)
* 小功率 * 中功率
≦ 0.5 KW 0.5 ~5KW
* 大功率 > 5 KW
☆ 同轴电缆的分类(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
☆ 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﹑ 三网合一,信息高速公路的理想接 入网之一
☆ 同轴电缆的结构特点
* 传输频带宽,可在较低衰减下传输高频信号 * 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
50Ω: RG58A/U,RG174/U,RG5B/U 75Ω: RG59/U,RG6/U 93Ω: RG62/U 其中: A,B…..表示对基本型的修改
U: General Utility 通用型 R: Means Radio Frequency 射频 G:Means Government 政府批准
☆ 同轴电缆的分类(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(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
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