【正文】 是一定的，因此降低εr值是減小同軸管電容的一個有效方法。 為了降低εr值，內(nèi)、外導(dǎo)體之間的絕緣介質(zhì)就要采用空氣和其他絕緣介質(zhì)組合而成，并盡可能在這種組合絕緣結(jié)構(gòu)中增加空氣的相對體積。 　　３、絕緣電導(dǎo)（G） 絕緣電導(dǎo)G是與工作電容C并聯(lián)存在在芯線間的一個參數(shù)。電纜芯線上雖然包有絕緣物，但是任何絕緣介質(zhì)都不可能絕對不導(dǎo)電，因此回路上實際總會存在著一定的絕緣電導(dǎo)。電纜回路的絕緣電導(dǎo)是由直流電導(dǎo)G0和交流電導(dǎo)G～組成的，用下式表示 G=G0+G～ （S/Km）　　　　　　　　　　(2—14)　　直流電導(dǎo)G0是由介質(zhì)的絕緣特性不完善對直流電造成漏泄途徑而引起的，不同的電纜，其G0值亦不相同。而交流電導(dǎo)G～則是由于在交流通信情況下絕緣介質(zhì)的極化而引起的。當(dāng)交流電通過電纜回路時，在絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生了變化著的電磁場，在這種磁場的作用下，介質(zhì)就被極化，造成能量的損耗，相當(dāng)于對交流電產(chǎn)生了一個電導(dǎo)G～。 　　（1）對稱式電纜回路的絕緣電導(dǎo) 不論是音頻還是高頻對稱電纜，其絕緣電導(dǎo)的計算式均為： G=G0+G～ 　=（S/Km）　　　式中：Rjue——傳輸直流對回路的絕緣電阻，即絕緣介質(zhì)的直流電阻，單位ΩKmω——傳輸電流的角頻率，ω=2πff——傳輸電流的頻率：HZC——回路的工作電容：F/Km　 tgδ——介質(zhì)損耗角的正切。 由上式可知。由于Rjue一般很大，大約在107ΩKm以上，所以G0很小，它與G～相比可以忽略不計，特別是在高頻時，隨著ω的增大，因而G～》G0。所以： G市≌ωCtgδ　　 （S/Km）　　　　（2—15） （2）同軸回路的絕緣電導(dǎo)G同 對于同軸回路的絕緣電導(dǎo)G同，可按下式計算： G=+ωCtgδ　　 （S/Km）　　 式中：ω、C、tgδ、d、D意義同前述 σ——絕緣材料的導(dǎo)電率，單位為S/Km由上式可知，因為絕緣材料的導(dǎo)電率σ很小，在107　　以下，并且同軸回路運用于幾十MHZ的頻段，所以G～》G0。即： G同= G市≌ωCtgδ　　 （S/Km）　 （2—16） 該式表明，G與傳輸電流頻率f、電纜回路的工作電容和絕緣介質(zhì)的介質(zhì)損耗角正切成正比。 絕緣電導(dǎo)不僅損耗傳輸信號的能量，而且還會引起回路間的串音，因此要盡量減少G，選用tgδ值小的絕緣材料（如聚乙烯等）并采用空氣所占空間比較大的組合絕緣結(jié)構(gòu)是一個有效的方法。 　?。?、一次參數(shù)與頻率的關(guān)系曲線 　　將我們切面討論的一次參數(shù)R、L、C、G的各種不同表現(xiàn)形式歸納起來，就可作出他們的頻率關(guān)系曲線，如圖2—15所示。這些曲線定性地描述了各參數(shù)隨頻率變化的趨勢，請大家弄清楚用物理概念怎樣來解釋它們。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2—15　 回路一次參數(shù)的頻率特性 4．2 通信電纜的二次參數(shù) 　　通信電纜的二次參數(shù)包括傳播常數(shù)、特性阻抗兩個。因為這些參數(shù)都是一次參數(shù)的函數(shù)，所以稱為二次參數(shù)。 電纜的二次參數(shù)在線路工程的設(shè)計和維護中，被用來衡量通信線路的質(zhì)量，研究它們將作為改善線路結(jié)構(gòu)和傳輸質(zhì)量的必要基礎(chǔ)。 1. 傳播常數(shù) 對于雙線回路而言，前述的R、L、C、G可以這樣來認(rèn)識：電阻和電感是串聯(lián)在回路中的，其總效應(yīng)可用單位長度的阻抗來表示，即： =R+jωL　?。é辅MKm） 而其電容和電導(dǎo)是并聯(lián)在回路中的，其總效應(yīng)可用單位長度的導(dǎo)納來表示，即： =G+jωC　　 （S/Km）? 1. 傳播常數(shù)的物理意義及其計算公式： 2. 由于電纜回路上存在著一次參數(shù)，電磁能沿回路傳輸時，其能量就要逐步衰減，電壓和電流的幅值就逐步減小，相位也響應(yīng)變化。 3. 我們將電磁波沿著無反射的均勻回路傳播1公里時，其電壓和電流振幅的衰減和相位變化的數(shù)值，稱為該回路的傳播常數(shù)，用來表示，計算公式如下： =　　?。?—17） 由式2—17可知，傳播常數(shù)是一個復(fù)數(shù)，其實部α稱為衰減常數(shù)，表示每公里長回路對傳播的電壓（或電流）引起的衰減值，單位為dB∕Km；其虛部為相移常數(shù)，表示每公里長回路對傳播的電壓（或電流）引起的相位變化數(shù)值，單位為Radin∕Km（弧度/ Km）。 傳播常數(shù)與頻率的關(guān)系 上述2—17式是計算的完全公式，因其含有復(fù)數(shù)，計算和使用比較復(fù)雜，現(xiàn)在我們來討論在不同頻段范圍內(nèi)，α和β的簡化計算法及其頻率特性。 （1）直流時：f=0　　　　　∵　 ==　　　　　∴ α=　?。╠B∕Km） 　　　　　　β=0　　 （Rad∕Km） （2）低音頻時：f≤800HZ此時有：R》ωL，G《ωC，故ωL可以忽略不計，所以： =≈　　　　 =　　　　 =　∴　 α=　　?。╠B∕Km） 　　　　β=　　?。≧ad∕Km） （3）中頻時：800HZ≤f≤30KHZ　　此時傳播常數(shù)計算式中的每一項都不能忽略，而應(yīng)采用定義式來計算： 　　=兩邊平方后有：2αβ=ω（RC+LG） 解上述聯(lián)立方程，得： α=β=（4）高頻時：f≥30KHZ　 先將式2—17變成如下形式： =? =? =jω又 ∵高頻時：ωL》R，ωC》G，所以： ?? 《1，〈〈1 由數(shù)學(xué)中所學(xué)的近似公式（當(dāng)〈〈1時)有： 　　　　　≈1+　　≈1+將它們代入上面的式子有： = jω(1+）（1+） 　= jω(1++） 　=+jωj∵RG4ω　 ∴≈0因此得到： 　　=+jω（2—18）　　　　　　 　　上式中的α又可表示為：α=，其中，=，前一項表示電磁能在導(dǎo)體及周圍金屬物中因渦流損耗引起的衰減；后一項則表示電磁能在絕緣介質(zhì)中熱損耗引起的衰減。 　　二、特性阻抗 研究回路特性阻抗的目的是，提供最大輸送電信號能量的條件，并使線路具有良好的性能。 特性阻抗的物理定義及計算公式 電磁波沿均勻傳輸線傳播而沒有反射時（即線路終端匹配時）所遇到的阻抗，稱為特性阻抗?；蛘哒f是均勻線路上任意一點的電壓波與電流波的比值，所以又稱為波阻抗，用表示，其計算式如下： ===　 （Ω）　 (2—19)由上式可知，特性阻抗是一個復(fù)數(shù)，其值決定于線路的一次參數(shù)和傳輸頻率，而與信號電壓、電流的大小及線路長度無關(guān)。 特性阻抗與頻率的關(guān)系 與分析傳播常數(shù)一樣，我們分不同的頻段來討論特性阻抗的簡化計算方法及其頻率特性。 （1）直流時：f=0=　=?。é福?即 =　 ，（2）低頻時：f≤800HZ此時有：R》ωL，G《ωC，故ωL可以忽略不計，所以： =?≈= ∴=? ，（3）中頻時：800HZ≤f≤30KHZ此時公式中的每一項都不能忽略，而應(yīng)采用定義式來計算： ==? ，（4）高頻時：f≥30KHZ ∵高頻時：ωL》R，ωC》G，所以： 則=≈= ∴=　 ，上述特性阻抗與頻率的關(guān)系，可用曲線表示，如圖2—16所示，從曲線上可以看出：當(dāng)頻率由0→∞變化時，特性阻抗的幅值由減小到；相角總是負(fù)值。最小為450，最后接近于0。 圖2—16 通信電纜特性阻抗與頻率的關(guān)系曲線 　　在一般的電纜回路中，特性阻抗的相角總是負(fù)值，其絕對值不超過450，這說明一般電纜回路顯容性；而在直流和高頻時，相角趨向于0，表明此時線路呈純阻性。 本章小結(jié) 1．各種類型的通信電纜均由回路結(jié)構(gòu)(包括芯線、芯線的絕緣、芯線的扭絞等)、纜芯結(jié)構(gòu)及護層結(jié)構(gòu)三部分組成。 2．電纜的芯線材料采用優(yōu)質(zhì)電解銅，％以上，要求有優(yōu)良的電氣性能，有一定的機械強度和彎曲性能等，以適應(yīng)傳輸及施工的要求。 3．從電纜芯線線徑來看，、。 4．芯線絕緣材料一般采用聚乙烯或聚苯烯。由于空氣的絕緣電氣特性最佳，所以通信電纜常采用聚乙烯與空氣的混合絕緣方式，如泡沫聚乙烯絕緣方式等。 5．芯線扭絞的作用有三個，其中主要的作用在于減少線對間的相互串音干擾。 6．從電纜的護層結(jié)構(gòu)來看，可分為內(nèi)護層和外護層。 全塑電纜為涂塑鋁薄膜+黑色聚乙烯護套。外護層一般為鋼帶鎧裝，用于直埋場合，鋼絲鎧裝一般用于水下敷設(shè)。外護層主要起機械保護作用。 7. 全塑電纜結(jié)構(gòu)特點主要在于芯線采用聚乙烯(或其他聚烯烴)絕緣。由于塑料易于著色，所以便于形成全塑電纜芯線的全色譜。纜芯外面加涂塑鋁帶為密封層，護層采用低密度高分子量的黑色聚乙烯。 8. 全塑電纜的芯線全色譜由十種顏色組成，a線用白、紅、黑、黃、紫；b線用藍、桔、綠、棕、灰，然后兩兩組合構(gòu)成25個線對為一個基本單位，一般稱為U單位，U單位的扎帶色譜為白／藍～紫／棕的24種組合(比芯線色譜少一個紫／灰組合)。兩個U單位構(gòu)成一個S單位(50對線)，四個U單位構(gòu)成一個SD超單位(100對線)，U單位外面用雙色塑料扎帶，S、SD單位采用單色扎帶，以區(qū)分不同的單位。 9. 全塑電纜分普通結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)兩大類。 通信電纜的一次參數(shù)為R、L、C、G。其中R為直流電阻與交流電阻之和，低頻通信時，回路電阻主要是直流電阻，高頻時回路電阻應(yīng)為直流電阻再加上交流電阻?；芈冯姼杏蓛?nèi)電感和外電感組成，內(nèi)電感隨傳輸信號頻率的升高而減小，外電感與頻率無關(guān)，高頻時回路電感主要是外電感。回路電容與回路本身結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，與通信頻率無關(guān)，因此，通信回路本身結(jié)構(gòu)一定時，回路電容為一常數(shù)值?；芈方^緣電導(dǎo)主要是交流絕緣電導(dǎo)，它隨著頻率的升高而增大。 1通信電纜的二次參數(shù)為特性阻抗和傳播常數(shù)，前者表示線路上任意一點的電壓波與電流波的比值，后者表示信號沿線路傳播過程中衰減的大小及相移的變化。 習(xí)題與思考題 1. 通信電纜的芯線為什么要進行扭絞？ 2. 寫出下面幾種電纜程式的意義： 　　?、佟　　、贖YAT600　　?、跦YFAT2002　　?、蹾YAC3001. 全塑電纜的全色譜是如何構(gòu)成的？“芯線絕緣層全色譜”和“扎帶全色譜”有何不同？ 2. 以800對全色譜電纜為例，按“(1+5+10)50”及“(1+7)100”形式畫圖說明其纜芯的組成情況，并計算出各種單位的扎帶條數(shù)(U單位用單色雙股扎帶，S、SD用單色單股扎帶)。 3. 全塑電纜有哪些類型？各有何特點？分別用于什么樣的場合？ 已知某全色譜全塑電纜的端面如下圖所示，請回答下列問題： ?、龠@是一條多少對的電纜？為什么？ ?、谡垖懗龅?87對、第887對和第1000對芯線所在單位扎帶色譜及芯線絕緣層色譜。 ?、廴鬠單位采用雙色單股扎帶，試求扎帶總股數(shù)。 ?、苓@是電纜 的A端還是B端？為什么？ ⑤這條電纜的備用線對有多少？色譜為何？請寫出。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　繪圖說明通信電纜的一次參數(shù)與頻率的關(guān)系曲線，并從物理概念上進行解釋。 通信電纜的特性阻抗與頻率的關(guān)系怎樣？請畫圖說明之。 α、β與頻率的關(guān)系如何？請對教材中各種表達式綜合后繪圖說明之。 已測得一有損耗傳輸線在100MHZ時的下列特性參數(shù)為： =50+j0　 （Ω)　α=10dB/Km　 `　β=(rad/Km)　且存在GL=RC的關(guān)系，試求該傳輸線的一次參數(shù)。 31 / 31