第10讲 .同轴电缆的结构与类型
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同轴电缆结构与材料电缆最重要的电气性能是衰减低、阻抗均匀、回波损耗高,对于漏泄电缆还有很关键的一点是其最佳的耦合损耗。
电缆的主要作用是传输信号,因此,应使电缆结构和材料保证在电缆整个使用期限内都有很好的传输特性,这一点非常重要.1、内导体铜是内导体的主要材料,可以是以下形式:退火铜线、退火铜管、铜包铝线。
通常,小电缆内导体是铜线或铜包铝线,而大电缆用铜管,以减少电缆重量和成本。
对大电缆外导体进行轧纹,这样可获得足够好的弯曲性能。
内导体对信号传输影响很大,因为衰减主要是内导体电阻损耗引起的。
其电导率,尤其是表面电导率,应尽可能高,一般要求是58MS/m(+20℃),因为在高频下,电流仅在导体表面的一个薄层内传输,这种现象称为趋肤效应,电流层的有效厚度称为趋肤深度。
表1表示铜管和铜包铝线作为内导体时在特定频率下的趋肤深度值。
内导体用的铜材质量要求很高,要求铜材应无杂质,表面干净、平整、光滑。
内导体直径应稳定且公差很小。
直径的任一变化都会降低阻抗均匀性和回波损耗,因此应精确控制制造工艺。
2、外导体外导体有两个基本的作用:第一是回路导体的作用,第二起屏蔽作用。
漏泄电缆的外导体还决定了其漏泄性能。
同轴馈线电缆和超柔电缆的外导体是由轧纹铜管焊接而成的,这些电缆的外导体完全封闭,不允许电缆有任何辐射。
外导体通常由铜带纵向包覆而成。
在外导体层上,开有纵向或横向的槽口或小孔。
外导体开槽在轧纹型电缆中比较常见。
通过沿轴向方向对轧纹波峰进行等距离切削开槽形成。
削去的部分所占比例很小,且槽孔间距远远小于传输的电磁波长。
显然,将非漏泄型电缆按以下方法加工可制成漏泄电缆:以120度夹角对非漏泄型电缆中常见的普通皱纹型电缆的外导体波峰进行切削,获得一组合适的槽孔结构。
漏泄电缆的外形、宽度及槽孔结构决定了其性能指标。
外导体用的铜材也应质量很好,导电率高,无杂质。
外导体尺寸应严格控制在公差范围内,以保证均匀的特征阻抗和高的回波损耗。
同轴电缆名词解释一、同轴电缆是什么?同轴电缆(Coaxial Cable)是一种常用的传输信号的电缆,由内部导体、绝缘层、外层导体和保护层组成。
内部导体和外层导体共享同一个轴线,因此称为同轴电缆。
它具有灵活性、带宽大、抗干扰性强等优点,在通信、电视和计算机网络等领域得到广泛应用。
二、同轴电缆的结构及特点同轴电缆的结构主要包括以下几个部分:1.内部导体(Conductor):传输电流和信号的主要部分,通常由纯铜或铜合金制成,也有一些应用中使用铝或铝合金。
2.绝缘层(Insulation):用于隔离内部导体和外层导体,通常采用聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)等材料。
3.外层导体(Shield):起到屏蔽作用,防止外界电磁干扰,通常由铜箔或铜网编织而成。
4.保护层(Jacket):保护整个电缆,增强抗拉性和耐磨损性,通常由聚氯乙烯(PVC)或低烟无卤材料制成。
同轴电缆的特点如下:•带宽大:同轴电缆可以传输多个频段的信号,其频率范围通常从几十兆赫兹到几吉赫兹。
•抗干扰性强:外层导体的屏蔽结构可以有效防止电磁干扰对信号的影响。
•信号传输距离远:同轴电缆的损耗较小,可以传输信号长达数百米甚至上千米。
•安装方便:同轴电缆柔软,容易弯曲和安装,并且较为耐用。
•价格适中:同轴电缆的制造成本相对较低,适合广泛应用。
三、同轴电缆的应用同轴电缆在各个领域都有广泛的应用,下面是一些常见的应用场景:1.有线电视传输:同轴电缆被广泛用于有线电视网络的信号传输,能够传输高清电视信号,提供丰富的电视频道选择。
2.电信网络传输:同轴电缆在电信网络中承载宽带信号的传输,为用户提供互联网接入服务和电话通信服务。
3.监控系统:同轴电缆在安防监控系统中扮演重要角色,能够传输高清视频信号,用于监测、录像和远程观察。
4.无线电频率传输:同轴电缆常用于连接天线和无线设备,将高频信号传输到天线或接收天线接收到的信号传输到接收设备。
5.雷达和航天领域:同轴电缆在雷达系统和航天领域中用于高频信号的传输和接收。
同轴电缆的结构与特性及其质量检测方法同轴电缆是有线电视系统中用来传输射频信号的主要媒质,它是由芯线和屏蔽网筒构成的两根导体,因为这两根导体的轴心是重合的,故称同轴电缆或同轴线。
目前,在不能完全实现光纤到户的情况下,同轴电缆的使用量相当大,多方位了解同轴电缆的特性,对于有线电视工作者特别是刚刚从事有线电视工作的同志更是大有益处。
1同轴电缆的结构射频同轴电缆由内导体、绝缘介质、外导体(屏蔽层)和护套4部分组成。
1.1内导体内导体通常由一根实心导体构成,利用高频信号的集肤效应,可采用空铜管,也可用镀铜铝棒,对不需供电的用户网采用铜包钢线,对于需要供电的分配网或主干线建议采用铜包铝线,这样既能保证电缆的传输性能,又可以满足供电及机械性能的要求,减轻了电缆的重量,也降低了电缆的造价。
1.2绝缘介质绝缘介质可以采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)和氟塑料等,常用的绝缘介质是损耗小、工艺性能好的聚乙烯。
1.3外导体同轴电缆的外导体有双重作用,它既作为传输回路的一根导线,又具有屏蔽作用,外导体通常有3种结构。
(1)金属管状。
这种结构采用铜或铝带纵包焊接,或者是无缝铜管挤包拉延而成,这种结构形式的屏蔽性能最好,但柔软性差,常用于干线电缆。
(2)铝塑料复合带纵包搭接。
这种结构有较好的屏蔽作用,且制造成本低,但由于外导体是带纵缝的圆管,电磁波会从缝隙处穿出而泄漏,应慎重使用。
(3)编织网与铝塑复合带纵包组合。
这是从单一编织网结构发展而来的,它具有柔软性好、重量轻和接头可靠等特点,实验证明,采用合理的复合结构,对屏蔽性能有很大提高,目前这种结构形式被大量使用。
1.4护套室外电缆宜用具有优良气候特性的黑色聚乙烯,室内用户电缆从美观考虑则宜采用浅色的聚乙烯。
常用同轴电缆结构如表1所示。
表1常用同轴电缆结构尺寸型号SYKV-75SYWV-75-5-7-9-12内导体(mm)1.001.602.002.601.001.662.152.77绝缘介质(mm)4.807.259.0011.54.807.259.0011.5外导体(mm)5.808.3010.012.65.808.3010.112.6护套(mm)7.5010.612.615.67.2010.312.215.0重量(kg/km)4675108165437093142 2同轴电缆的分类及命名方式2.1按照同轴电缆在CATV系统中的使用位置可分为3种类型(1)干线电缆:其绝缘外径一般为9 mm以上的粗电缆,要求损耗小,柔软性要求不高。
同轴电缆结构介绍
同轴电缆是一种常用的电信传输电缆,广泛应用于通信、电视、无线通信、军事以及计算机领域。
同轴电缆由多个部分组成,包括中心导体、绝缘体、外导体和护套。
下面将详细介绍同轴电缆的结构。
1. 中心导体
中心导体是同轴电缆的第一层结构,通常由铜、铝或铜合金制成,它是传输信号的基础。
中心导体的直径通常很小,一般在 0.5 ~ 2.0mm 之间,因为直径越小,电阻越大,信号传输的速度就越慢。
2. 绝缘体
绝缘体是中心导体与外导体之间的介质,通常由聚乙烯、聚氯乙烯或其它塑料制成。
绝缘体的作用是隔离中心导体和外导体,防止信号泄漏和干扰。
外导体是指与中心导体相互包围的金属屏蔽层,通常由铝箔或镀锡铜制成。
外导体的作用是防止信号外泄,防止外界干扰。
外导体的设计是电缆性能的重要因素之一。
4. 护套
护套是最外层的包覆层,通常由PVC塑料、聚氯乙烯、尼龙等材料制成,它用于保护整个电缆,防止机械损坏和外部环境侵蚀。
护套的颜色一般为黑色或白色。
总之,同轴电缆的结构决定了它的传输性能和使用效果,因此在选购时,必须根据不同的应用环境和具体需求来选择合适的电缆。
同轴电缆原理详解1. 引言同轴电缆是一种常用的传输信号和能量的电缆,它由内部导体、绝缘层、外部导体和保护层组成。
同轴电缆具有较低的传输损耗、良好的屏蔽性能和抗干扰能力,广泛应用于通信、电视、广播等领域。
本文将详细解释同轴电缆的基本原理,并探讨其工作原理及特点。
2. 同轴电缆结构同轴电缆结构如下图所示:•内部导体(中心导体):内部导体是同轴电缆中传输信号或能量的主要部分,通常由铜或铝制成。
它位于同心圆形的绝缘层内。
•绝缘层:绝缘层是内部导体与外部导体之间的介质隔离层,它可以防止信号泄露以及与外界环境发生干扰。
常见的绝缘材料有聚乙烯、聚氯乙烯等。
•外部导体(屏蔽层):外部导体是同轴电缆中的第二个导体,通常由编织金属网或铝箔制成。
它起到屏蔽信号免受外界干扰的作用。
•保护层:保护层是一层外部绝缘材料,用于保护电缆免受机械损伤和环境影响。
3. 同轴电缆工作原理同轴电缆的工作原理基于两个重要的物理原理:电场和磁场。
3.1 电场传输当同轴电缆中有信号通过时,内部导体会在其表面形成一个电场。
这是因为信号在导体中传输时,会引起周围空间中的电荷分布。
由于内部导体上有一个正向电荷和一个负向电荷,因此形成了一个均匀且相等大小的电场。
绝缘层起到了隔离内部导体和外部导体之间的作用,防止了信号泄露。
绝缘材料具有较高的介电常数,使得信号在绝缘层中传播时速度较慢。
这导致了信号在同轴电缆中的传播速度较低。
3.2 磁场传输当信号通过同轴电缆时,会在内部导体周围产生一个磁场。
这是由于信号流动时,电流会形成一个环绕导体的磁场。
根据安培定律,电流和磁场之间存在着密切的关系。
外部导体(屏蔽层)起到了屏蔽信号免受外界干扰的作用。
外部导体能够吸收或反射来自周围环境的电磁辐射,从而保护内部导体中的信号不受干扰。
4. 同轴电缆特点同轴电缆具有以下几个特点:4.1 较低传输损耗由于同轴电缆内部导体和外部导体之间有绝缘层隔离,使得信号在传输过程中几乎没有能量损耗。
从零开始学布线:同轴电缆介绍上方~同轴电缆同轴电缆(coaxialcable)是由一根空心的外圆柱导体及其所包围的单根内导线所组成。
柱体同导线用绝缘材料隔开,其频率特性比双绞线好,能进行较高速率的传输。
由于它的屏蔽性能好,抗干扰能力强,通常多用于基带传输。
同轴电缆可分为两种基本类型:基带同轴电缆(粗同轴电缆)和宽带同轴电缆(细同轴电缆)。
粗同轴电缆,其屏蔽线是用铜做成网状的,特性阻抗为50Ω,如RG-8、RG-58等;细同轴电缆,其屏蔽层通常是用铝冲压成的,特性阻抗为75Ω,如RG-59等。
01.同轴电缆的物理结构同轴电缆由中心导体、绝缘材料层、网状织物构成的屏蔽层以及外部隔离材料层组成,其结构如下图所示。
同轴线缆结构图同轴电缆具有足够的可柔性,能支持254mm(10in)的弯曲半径。
中心导体是直径为2.17mm℃0.013mm的实心铜线。
绝缘材料要求是满足同轴电缆电气参数的绝缘材料。
屏蔽层是由满足传输阻抗和ECM规范说明的金属带或薄片组成,屏蔽层的内径为6.15mm,外径为8.28mm。
外部隔离材料一般选用聚氯乙烯(如PVC)或类似材料。
02.50Ω同轴电缆的主要电气参数同轴电缆的特性阻抗:同轴电缆的平均特性阻抗为50Ω±2Ω,沿单根同轴电缆阻抗的周性变化可达±3Ω的正弦波中心平均值,其长度小于2m。
同轴电缆的衰减:当用10MHz的正弦波进行测量时,500m长的电缆段的衰减值不超过8.5dB(17dB/km),而用5MHz的正弦波进行测量时不超过6.0dB(12dB/km)。
同轴电缆的传播速度:最低传播速度为0.77c(c为光速)。
同轴电缆直流回路电阻:电缆的中心导体的电阻,加上屏蔽层的电阻总和不超过10mΩ/m(在20℃时测量)。
03.50Ω同轴电缆的物理参数1)同轴电缆具有足够的可柔性;2)能支持254mm(10in)的弯曲半径;3)中心导体是直径为2.17mm±0.013mm的实心铜线。
同轴电缆结构-------------------------------------------------------------------------------同轴电缆是用来传输射频信号的主要媒质,它是由芯线和屏蔽网筒构成的两根导体,因为这两根导体的轴心是重合的,故称同轴电缆。
同轴电缆由内导体、绝缘、外导体和护层四个部分组成。
1)、内导体内导体呈圆柱型结构,具有较高的电导率、足够的机械强度和必要的柔软性。
通常由一根实心铜导体构成,内导体的主要材料:退火铜线、退火铜管、铜包铝线。
内导体用的铜要求杂质总含量不允许超过0.038‰,铜线表面干净光滑、圆整,不应有污垢、碰伤及弯曲等现象。
内导体直径应稳定且公差很小(±0.005mm),因为直径公差对固有衰减和波阻抗影响较大(国际标准规定波阻抗ZC=75Ώ)。
2)、绝缘射频同轴电缆绝缘决定着内外导体的同芯性,因此绝缘介质除了具有较高的绝缘性能,还应具有优良的机械性能。
因此介质材料的选择和其结构非常重要。
目前重要采用聚乙烯塑料绝缘。
绝缘材料的选用要求: 相对介电常数低,尽可能的接近理想介质空气的特性 较高的耐电强度、很低的吸水性 结构一致,以及在长期运用过程中的性能稳定性3)、外导体外导体是关键的结构元件,当外导体的形状是沿全长理想均匀一致的空心圆柱体时,则信号能量沿线缆轴向传输而无附加损耗和畸变。
同轴电缆的外导体有双重作用,它既作为传输回路的一根导线,又具有屏蔽作用,外导体通常有3种结构:(1)金属管状。
这种结构采用铜或铝带纵包焊接,或者是无缝铜管挤包拉延而成,这种结构形式的屏蔽性能最好,但柔软性差,常用于干线电缆。
(2)铝塑料复合带纵包搭接。
这种结构有较好的屏蔽作用,且制造成本低,但由于外导体是带纵缝的圆管,电磁波会从缝隙处穿出而泄漏,应慎重使用。
(3)编织网与铝塑复合带纵包组合。
这是从单一编织网结构发展而来的,它具有柔软性好、重量轻和接头可靠等特点,目前这种结构形式被大量使用。
同轴电缆从用途上分可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆(即网络同轴电缆和视频同轴电缆)。
同轴电缆分50Ω基带电缆和75Ω宽带电缆两类。
基带电缆又分细同轴电缆和粗同轴电缆。
基带电缆仅仅用于数字传输,数据率可达10Mbps。
工作原理:同轴电缆由里到外分为四层:中心铜线(单股的实心线或多股绞合线),塑料绝缘体,网状导电层和电线外皮。
中心铜线和网状导电层形成电流回路。
因为中心铜线和网状导电层为同轴关系而得名。
同轴电缆传导交流电而非直流电,也就是说每秒钟会有好几次的电流方向发生逆转。
如果使用一般电线传输高频率电流,这种电线就会相当于一根向外发射无线电的天线,这种效应损耗了信号的功率,使得接收到的信号强度减小。
同轴电缆的设计正是为了解决这个问题。
中心电线发射出来的无线电被网状导电层所隔离,网状导电层可以通过接地的方式来控制发射出来的无线电。
同轴电缆也存在一个问题,就是如果电缆某一段发生比较大的挤压或者扭曲变形,那么中心电线和网状导电层之间的距离就不是始终如一的,这会造成内部的无线电波会被反射回信号发送源。
这种效应减低了可接收的信号功率。
为了克服这个问题,中心电线和网状导电层之间被加入一层塑料绝缘体来保证它们之间的距离始终如一。
这也造成了这种电缆比较僵直而不容易弯曲的特性。
基本信息:同轴电缆(Coaxial)是指有两个同心导体,而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。
最常见的同轴电缆由绝缘材料隔离的铜线导体组成,在里层绝缘材料的外部是另一层环形导体及其绝缘体,然后整个电缆由聚氯乙烯或特氟纶材料的护套包住。
目前,常用的同轴电缆有两类:50Ω和75Ω的同轴电缆。
75Ω同轴电缆常用于CATV网,故称为CATV电缆,传输带宽可达1GHz,目前常用CATV电缆的传输带宽为750MHz。
50Ω同轴电缆主要用于基带信号传输,传输带宽为1~20MHz,总线型以太网就是使用50Ω同轴电缆,在以太网中,50Ω细同轴电缆的最大传输距离为185米,粗同轴电缆可达1000米。