高频线缆设计资料

e K1* d
e K1* d

D---外导体外径 d----内导体外径 Dw---编织导体直径 K1----导体结构修正系数
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同轴电缆设计公式
-衰减
同轴电缆衰减的计算公式: 当内外导体都为圆柱形导体时:
当内导体是绞线,外导体是编织时:
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同轴电缆设计公式
-衰减
编织系数KB还可用如下计算方法求出:
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高频对称电缆设计公式 -对内延时差计算
Intra-pair Skew
对内延时差=L1*(ε1)^0.5/C-L2*(ε2)^0.5/C
L1：芯线1长度(M) L2：芯线2长度(M) ε1：芯线1介电常数
ε2
芯线2介电常数 C：光速3*10^8 M/S 从对内延时差公式可以看出： 保持两芯线长度一致可以降低对内延时差，保持 发泡度一致可以降低对内延时差
e
lg(
2 *a d
d
)
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高频对称电缆设计公式
-特性阻抗
当对称电缆的中心导体是绞线结构，屏蔽为编织时,公
式为﹕ ZC
2 * a DS a 2 lg( * 2 ) 2 K1* d D S a K3 * e 276
2
K3为编织影响的经验修正系数,取值0.98~0.99 K1为导体修正系数：（见表1） 由对称电缆的特性阻抗计算公式可以看出： 1，发泡度越大，等效介电常数εe越小，特性阻抗越大， 2，两导体的距离a为大，特性阻抗越大 3，中心导体的直径d越大，特性阻抗越小
样。 客户提出的技术要求 电线需要符合的标准要求 电线使用温度﹐电压等级要求

使用温度是65℃﹐80℃﹐105℃﹐125℃﹐150℃中哪个温度等 级﹔使用电压要求是低压还是高压。 首先要告知所需电线的使用场合及用途情况。 有否耐热﹐耐寒﹐耐油﹐耐化学溶剂﹐耐辐射﹐防水等特殊性能 要求﹐如用在室外敷设﹐还要耐日光及耐紫外线的性能要求等。 电线在敷设和使用中有否经常受较大机械力作用(如拉伸和挤压)。 电线在使用中要经受频繁移动和弯曲的要求﹐则电线要求柔软﹐ 弯曲性能要好。
：
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同轴电缆设计公式 -电容
由于同轴电缆无外部电场,所以同轴对的工作电
容就等于同轴对内外导体间的部分电容,电容计 算可按圆柱形电容器的电容公式来计算:
55 . 56 * e 24 .13 * e 或 C C D1 Dw D1 Dw ln( ) lg( Dw=0,非理想外导体 ) Dw-外导体结构的修正系数 ( 理想外导体 Dw=编 k1 * d k1 * d
2 . 6 *10 6 * e * f * K3 K s * K p1 d a 2 * Ds * K p2 * K B a 2 * Ds * K p2 * K B [ 2 *( 1 4 * ) 4 * ] 2 4 4 2 4 4 d 2 *a Ds a Ds a 2 * a Ds a lg( * 2 2 ) d Ds a
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电气参数
3:NEXT
近端串扰(Near End Crosstalk),当信号 在线缆及连结器上传输时, 周围就会产生电磁场, 这个电磁场辐射到相邻的对线上 , 从而产生不良 信号, 干扰相邻线缆的信号传输, 特别是同在”近 端”的传送线对与接收线对上 , 这种干扰优为严 重. 其值为传输信号与串扰信号比的对数, 越大越 好. 4:FEXT 远程串扰(Far End Crosstalk), 传送对上 的信号对相邻线对远程的干扰. 其的测量是在近 段进行.
目录
一.设计依据 二.常用设计公式 1，高频对称电缆设计公式 2，同轴电缆设计公式 三.电气参数 四.设计思路 1，发泡绝缘介绍 2，HDMI线的设计 3，网络线的设计 4，USB线的设计 5，同轴线的设计
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2
设计依据
客户提供的各种产品技术规范﹐条件及规格书﹐或是电线各种实
2 * *( D 2 * DW ) KB m*n * DW *cos m---为编织的锭数
n-----为每锭编织线中的导线根数 β-----为编织角(编织导线的方向与电缆轴线方
向之间的夹角) tgζe----等效介质损耗角正切 εe-------等效介电常数
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同轴电缆设计公式
-发泡绝缘的等效介电常数的计算公式
发泡度的计算方法
l：选择线材的长度 D：发泡绝缘的直径 d：导体的直径 G：l长线材抽掉导体，绝缘的重量
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高频对称电缆设计公式
-对称电缆的电容
无屏蔽对称电缆(UTP)的电容可按下式计算﹕
ε e *10 9 C 2 *a d 36 * ln
F/M
d
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电气参数
1:Attenuation（衰减）
信号在传输过程中的损失参数. 由两部份组成﹐ 一为介质内偶极子受交变电场作用做取向运动引起的介质损耗﹐ 一 为 导 体 上 热 磁 涡 流 及 导 体 发 热 引 起 的 能 量 损 失 。 单 位 为 “ dB/m” 。 发送设备及接收设备的灵敏度确定后﹐线路的允许衰减就确定。线路衰减 越低﹐通信距离就越长。载波通讯可通过设立增音站来延长通讯距离。但 通讯距离受信号传输时间限制﹐以免影响通讯质量。 当电信号在介质中传输时, 一定会有能量损耗, 即接收到的信号将比传送的 信号小, 其值是接收信号与传输信号之比的对数值越小越好 ! 此参数与频 率，线材长度成正比。
-衰减

D，d----外导体内径.内导体外径 K1-----导体结构修正系数 ε-----绝缘介电常数 KS-----绞线引起射频电缆电阻增大的系 数,KS=1.25 KB-----编织引起射频电缆电阻增大的系数 Dw----编织外导体中的单线直径 KP1,KP2-分别表示内,外导体与标准软铜不 同时引起射频电阻增大或减小 的系数. （铜:1,银:0.98,铝:1.28,锡:2.58）
λ----绞合系数
F/M
d
φ----校正系数,考虑邻近线对或线对屏蔽层对于电容的影响.
校正系数φ与各结构参数之间的关系.
屏蔽对绞组
DS 2 a 2 2 2 DS a
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高频对称电缆设计公式
-对称电缆的电容
无屏蔽对绞组
( d2 d1 d ) 2 a 2 2 2 ( d2 d1 d ) a
2 * ε 1 2 * P ( ε 1) εe 2 * ε 1 P *( ε 1 )
ε-介质的材料的等效介电常数 2 ε ε * εe εe p %,它表示泡沫介质内,所有小气泡的体积与绝缘总 P-发泡度 2 * ε *( ε 1 ) εe *( ε 1 ) 体积之比.
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电气参数
5:ELFEXT
等电平远程串扰 (Equal Level Far End Crosstalk), 其是
FEXT与衰减的比.
6:PS NEXT
• PS(Power Sum), 综合串扰.四对线中其它三对另一对线 的同时串扰
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电气参数 7:RL(Return Loss)反射衰减(回波损耗)

电线性能方面要求
要求电线承受的载流量(A) 。 对于通信电缆在传输性能上要求(如特性阻抗﹐衰减﹐ 串音﹐回波损耗等指标) 。
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高频对称电缆设计公式
-发泡绝缘的等效介电常数的计算公式
发泡绝缘是一种组合绝缘,主要是为了降低绝缘介质的等
效介电常数,提高线材的电气性能.发泡绝缘介质的等效 介电常数介于空气绝缘与塑料绝缘的介电常数之间,在设 计的过程中可采用下面两种方法对发泡绝缘介质的等效 介电常数进行计算. 方法(1):
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高频对称电缆设计公式
-发泡绝缘的等效介电常数的计算公式
方法(2): ln( ε ) ln( εe )*( 1 P ) D泡沫----泡沫介质的比重 D材料-----介质材料本身的比重
D泡沫 ε1 e----P 实心绝缘的介电常数 D材料 ε------ 发泡绝缘的介电常数
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高频对称电缆设计公式

电线敷设及使用环境要求



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设计依据

充分考虑工厂设备特点及生产能力 充分考虑材料成本及产能 对测试图像分析完善设计 电线装配加工时的要求
电线在装配时﹐经常会有一些特殊要求﹕附着力要求 ﹔对电线成品线径公差要求﹔加工时电线要浸锡或焊 锡用﹐则需要采用镀锡导体的电线﹔如有注塑工艺要 求﹐电线外护套要求结实圆整一些(不可用挤管Βιβλιοθήκη Baidu)。
适用于两导体相互平行，并且周围无其它线对的理想情 况. a-两导体的中心距(mm) d-中心导体的直径(mm) εe-绝缘材料的等效介电常数
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高频对称电缆设计公式
-对称电缆的电容
对于多对结构的对称电缆，应考虑线对绞合的影响以及邻近线对
等因素，其电容计算公式为﹕
ε e *10 6 C * 2a * 36 * ln( )
或
ZC
120
屏蔽对称电缆(STP)﹕ （单位：欧姆）
或
2 2 D a 120 2 *a S ZC ln( * 2 ) 2 d DS a e 2 2 D a 276 2 *a S ZC lg( * 2 ) 2 d DS a e
e
ln(
2 *a d
d
)
ZC
276
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高频对称电缆设计公式
-水中电容的设计公式
C=24.12*εe/lg(a/K1*d)=55.56*εe/ln(a/K1*d)
a-两导体的中心距(mm) d-中心导体的直径(mm) εe-绝缘材料的等效介电常数 K1-修正系数（见表1）
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高频对称电缆设计公式
-特性阻抗
无屏蔽对称电缆(UTP)﹕ （单位：欧姆）
织 外导体中的单线直径) K1-内导体结构的修正系数, D1-同轴线外导体内径(mm)
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同轴电缆设计公式
-特性阻抗
1，对于斜包,铝箔纵包可近似看作是理想外导体,计算如下: 138 D 60 D ZC * lg( ) ZC * ln( ) d d e e 或
2，编织外导体,绞线内导体计算如下: D 1. 5Dw 60 D 1. 5Dw 或 138 ZC * ln( ) ZC * lg( )
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高频对称电缆设计公式
-衰减
无屏蔽对称电缆（分贝/米） 2 . 6 *10 6 e f K s * K p1 d 8 *( ) 9 . 1 * 10 * f * e * tg ( e ) 2 2 *a d e d 2 *a lg( ) de 屏蔽对称电缆 （分贝/米）
a-------对称电缆导体的中心距
DS----屏蔽层内径(mm) d2-----对绞后的外径(mm)
d1-----绝缘芯线的外径(mm) 由对称电缆的电容计算公式可以看出： 1，发泡度越大，等效介电常数εe越小，工作电容越小， 2，两导体的距离a越大，工作电容越小 3，中心导体的直径d越大，工作电容越大
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电气参数 2:Impedance(特性阻抗，波阻抗)
无反射理想回路的任一点的电压与电流的比值。均匀
线路有固有的阻抗。是由线路的一次参数和所发送的 信号频率决定﹐与线路长度﹐传输的电压电流大小及 所连接负载/设备无关。电缆的特性阻抗对于系统内的 阻抗匹配非常重要。单位为“Ω” 电流在导体上流动的遇到的阻抗总和
2 2
9 .1 * 10 8 * f * e tg ( e )
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高频对称电缆设计公式
-衰减
f-----频率 de---绞合导体的电气等效直径 d----绞合导体外径 Ds--屏蔽内径 a-----对称电缆导体的中心距 εe--绝缘的等效介电常数 tg(δ)---绝缘的等效介质损耗角正切 Kp1-----导体的射频电阻系数 （铜:1,银:0.98,铝:1.28,锡:2.58） Kp2-----屏蔽的射频电阻系数 （铜:1,银:0.98,铝:1.28,锡:2.58） Ks-------绞线导体的电阻系数 1.25 KB------编织屏蔽的电阻系数 2.0 K3------编织对阻抗影响的系数 0.98~0.99 从衰减计算公式可以看出： 1，降低εe及tg(δ)值可以降低衰减， 2，提高两导体的距离可以降低衰减 3，提高导体的外径可以降低衰减 4，提高导体的导电率可以降低衰减