4通信电缆的电气性能参数
R市= R0+ R~≌R0=
8000 d 2
ห้องสมุดไป่ตู้(Ω/Km)
(2—4)
(2) 同轴电缆的回路电阻R同
同轴电缆的回路电阻由内导体的有效电阻Ra和外导体的有效电阻Rb构成, 而内、 外 导体的有效电阻也同样是由直流电阻和交流电阻两部分组成,即:
R同=Ra0+Ra+Rb0+Rb
由于同轴回路的特殊结构, 高频时内导体的集肤效应和外导体的临近效应都非常显 著,根据推证结果,对于内、外导体均采用铜的同轴回路,其回路有效电阻表达式为:
L=L内+L外=La+Lb+Lab
根据推导,对称型回路中导体a与导体b的内电感相等,均为:
(2—6)
La= Lb= r Q(kr ) 10 4
1 2
(H/Km)
式中:μr——芯线材料的相对导磁系数 Q(kr)——随kr变化的贝塞尔函数(k为涡流系数,r为导线半径(mm) ) 而导体a、b间的电感为: Lab=4ln
R同=8.36 f
( 1 1 )×10-2
d D
(Ω/Km)
(2—5)
式中:f——传输信号频率(HZ) D——外导体直径(mm) d——内导体直径(mm) 式(2—5)表明: ①有效电阻与频率的平方根成正比,就是说,虽然它也随频率的升高而增大,但不 是线性增大的; ②有效电阻中,附加的交流电阻远大于直流电阻。 2、回路电感(L) 载流导体所产生的磁通Φ可分为导体的内部磁通和外部磁通两部分,而电感L等于单 位电流I产生的磁链nΦ数,即L=Nφ/I,因此,回路电感也相应分为内电感和外电感。内电 感等于导线内部的磁链与流经导线内电流的比值; 而外电感则等于导线外部的磁链与导线内 电流的比值。所以,对于双线回路来说,回路的电感就包括三部分:导体a的电感La、导体b 的电感Lb以及a、b间的电感Lab:
(H/Km)
(2—7)
(1)音频电缆的回路电感: 在音频范围内,因Q(kr)≌1,因此音频电缆的回路电感可按下式计算:
L=λ[4ln
2a d 1] 10 4 d
(H/Km)
(2—8)
由上式(2—8)可见,括号内第一项为外电感,它仅决定于导线直径和线间距离, 而与传输频率无关;第二项为内电感,它决定于导线本身的特性及传输的频率,在音频范围 内近似为1。 (2) 同轴电缆的回路电感 同轴回路的电感也是由内电感和外电感两部分组成的, 而内电感又包括内导体a的电 感La、导体b的电感Lb以及a、b间的电感Lab。 根据电磁理论,如果内、外导体均采用铜,对于采用空气——塑料混合绝缘的同轴来 说,它们的近似计算式为:
2
式2—2是在温度为+20°C时使用的(因ρ值为0.0175是20°C时的值),温度为t°C 时,R0变为:
Rt=R20[1+α(t—20)]
(Ω/Km)
(2—3)
式中:Rt——温度为t°C时的直流电阻值 R20————温度为+20°C时的直流电阻值 α——导体的电阻温度系数,铜的α值为0.004 t——计算时的实际温度 交流电阻R~的计算式,因各种电缆的工作频段不同而不同。 (1) 音频电缆的回路电阻R市: 音频电缆运用于音频范围,频率较低(f<5KHZ)交流附加电阻可以不计,因此:
2
l 2000 8000 = S d 2 d2 4
2
(Ω/Km)
(2—2)
对于铜导线,20°C时ρ=0.01748Ω·㎜ /m(一般按0.0175Ω·㎜ /m计算,这个数值请 大家记住) 。扭绞系数的取值见表2-17。
表2-17 电缆直径 (mm) λ值 1.01 1.015 1.025 1.037 1.050 1.070 <30 30—40 40—50 电缆芯线扭绞系数 50—60 60—70 70—80
2a d 10 4 d
(H/Km)
式中:d——导线直径(㎜) a——回路两根导线中心间的距离(㎜) 因而,对称回路的总电感为:
L=λ[4ln
2a d r Q(kr )] 10 4 d
(H/Km)
对于铜导线,μr=1,故有:
L=λ[4ln
2a d Q(kr )] 10 4 d
L同=L外= Lab=2ln
D 10 4 d
(H/Km)
(2—10)
这样,同轴回路的电感仅由电缆的结构尺寸决定。 3、回路电容(C) 电缆内的各芯线间,由于用绝缘介质隔开,因此可以理解为许许多多的电容器均匀分 布在导线回路中。由于电缆芯线间的距离比明线小得多,而且又有绝缘介质,因此电缆回路 的电容比明线要大得多。另外,由于一条电缆中有许多芯线密集地排列在一起,并且缆芯外 还有金属护套(或屏蔽层)等,任何相临芯线间及芯线与金属护套(或屏蔽层)间都会有电 容存在,情况比较复杂。为了分析方便,一般将电缆回路的电容分为工作电容和部分电容两 类。 工作电容是指被研究回路两芯线间存在的等效电容,它是决定电缆传输质量的主要参 数,也就是一般测试仪器测出来的电容。 部分电容是指电缆各芯线间或芯线与金属护套(或屏蔽层)间孤立存在时的电容,是 工作电容的组成部分。 (1)音频电缆的回路电容C市 音频电缆回路的工作电容可按下式计算: C市=
(Ω/Km)
2
设构成通信回路的两芯线的线径均为d(mm)、扭绞系数为λ、电阻率为ρ(Ω·㎜ /m), 则由电阻定律R=ρl/s可得公式中的各参数为:
2 d S= d 4 2
对于1Km长的电缆,一对对扭芯线的长度为: l=1000X2Xλ=2000λ(m) ∴ 直流电阻R0=ρ
2.2 通信电缆的电气性能参数
一、通信电缆的一次参数 1、 回路电阻 构成通信回路的两根导线的电阻之和称为回路电阻,一般用Ω/Km计算。要提醒大家 的是这里的“Km”指的是电缆皮长,而不是指芯线长度。 回路电阻R由直流电阻R0和交流电阻R~(交流电信号通过回路时所引起的附加电阻) 两部分组成,即:
R= R0+ R~
L内= La+Lb= L外= Lab=2ln
133.2 1 1 ( ) 10-2 f d D
(H/Km)
(H/Km)
D 10 4 d
因此,同轴回路的总电感为:
L=L内+L外=[2ln
-4 D 133.2 1 1 ( ) ]×10 d f d D
(H/Km)
(2—9)
由于同轴电缆传输频率很高,达几时十MHZ,因此内电感很小,可以不计,于是: