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通信電纜-講義 - 無(wú)圖版
19801122 --- 2024-12-28 10:04:56
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數(shù)據(jù)電纜講義
目前，信息技術(shù)突飛猛進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)工業(yè)日趨完善，是高速發(fā)展和強(qiáng)大后勁的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)�，F(xiàn)代通信分為有線通信和無(wú)線通信，而作為信息傳輸有線通信主要載體的通信電纜也將會(huì)日新月異和迅猛發(fā)展。本次講義將著重對(duì)通信電纜的傳輸原理、基本參數(shù)、型號(hào)種類、各自特點(diǎn)等做簡(jiǎn)單的論述。
通信電纜的主要技術(shù)要求：
---在寬頻帶內(nèi)電纜的衰減應(yīng)該盡可能小。
---線路產(chǎn)生的失真要小。
---對(duì)相互干擾及外界干擾的防衛(wèi)度高。
由此可以確定通信電纜的發(fā)展方向：有較寬的頻帶、多用戶的通訊，高保真的傳輸，屏蔽效果極佳。
一、 傳輸理論：
一次參數(shù)：R、L、C、G。在均勻的電纜線路中，電阻（有效
電阻）和電感在導(dǎo)線上是沿其長(zhǎng)度均勻分布的，而電容和絕緣電導(dǎo)是在導(dǎo)線之間沿其長(zhǎng)度均勻分布的。這些參數(shù)與傳輸電磁波的電壓和電流的大小無(wú)關(guān)，而與電纜的材料結(jié)構(gòu)及電流的頻率有關(guān)。
二次參數(shù)：1.波阻抗ZC：是電磁波沿均勻電纜傳播而沒(méi)有反射
時(shí)所遇到的阻抗。其值與線路的一次參數(shù)和傳輸?shù)碾娏黝l率有關(guān)，與傳輸?shù)碾妷杭半娏鞯拇笮〖柏?fù)載阻抗無(wú)關(guān)。
2.傳播常數(shù)γ：電磁波沿線路傳輸時(shí)幅值和相位的
變化程度。它只與傳輸線路的一次參數(shù)及信號(hào)頻率有關(guān)。傳播常數(shù) 的實(shí)部為傳輸線的衰減常數(shù)α，虛部稱為傳輸線的相移常數(shù)β。
傳輸原理：電磁波沿內(nèi)外導(dǎo)體方向在內(nèi)外導(dǎo)體間的介質(zhì)內(nèi)傳輸?shù)倪^(guò)程。
失真：接收端所接收的信號(hào)波形與發(fā)送端所發(fā)出的信號(hào)波形不一致的現(xiàn)象。是考核通信傳輸質(zhì)量的重要部分。分振幅失真、相位失真等。
傳輸質(zhì)量與材料之間的關(guān)系：
1. 導(dǎo)體：用來(lái)引導(dǎo)電磁波傳輸方向，要求導(dǎo)電性能好，有良好
的柔軟性和足夠的機(jī)械強(qiáng)度。銅是最好的導(dǎo)體。由于集膚效應(yīng)及強(qiáng)度的要求，在同軸電纜中，銅包鋼、銅包鋁也已被廣泛使用。
2. 絕緣：為了防止電纜內(nèi)各導(dǎo)電線芯之間的接觸，保證電磁波
的順利傳輸，同時(shí)可使線芯的相互位置固定，減少回路間的串音。要求絕緣材料的體積電阻高，相對(duì)介電常數(shù)小，介質(zhì)損耗角正切值小及耐電強(qiáng)度高�？諝馐亲罾硐氲慕^緣介質(zhì)。絕緣體由實(shí)心PE、藕芯PE，化學(xué)發(fā)泡、物理發(fā)泡等。
3.屏蔽：既可以防止外界對(duì)傳輸?shù)挠绊懸部煞乐箓鬏攲?duì)外界的影響。在同軸電纜的設(shè)計(jì)中屏蔽也作為外導(dǎo)體。屏蔽層越厚、屏蔽密度越高，防衛(wèi)度越高。屏蔽材料有鋁塑復(fù)合帶繞包、銅絲編織、銅帶繞包等。目前，為增加強(qiáng)度及降低成本，同軸電纜中已采用了鋁鎂合金絲的編織。
二次參數(shù)與頻率間關(guān)系：隨著傳輸頻率的增加，波阻抗的值趨
向于L/C的平方根值，電感與電纜的結(jié)構(gòu)有關(guān)，電容除了與結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與材料有關(guān)。
衰減隨著頻率的增加而增加且隨長(zhǎng)度的增加而增加。
二、 對(duì)稱通信電纜：
對(duì)絞：目的在于當(dāng)電纜彎曲的情況下，由于線芯的相對(duì)位移，使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、圓整，傳輸參數(shù)穩(wěn)定；并減少線路間的電磁耦合，提高回路之間的防干擾能力。
對(duì)稱通信電纜種類：
1.計(jì)算機(jī)電纜：DJYVP等。計(jì)算機(jī)電路控制系統(tǒng)用。使用頻率為10KHz以下。有時(shí)也有聚氯乙烯絕緣和分相屏蔽。相對(duì)內(nèi)導(dǎo)體截面較大，傳輸要求較低但穩(wěn)定性要求高。
2.市內(nèi)通信電纜：HYA等。主要用于電話通信系統(tǒng)。使用頻率為1MHz以下。也有局用及配線用通信電纜和自承式電纜。導(dǎo)體主要為0.4、0.5mm直徑。傳輸要求較高。
3.數(shù)據(jù)傳輸電纜：數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)用。使用頻率為100MHz以下。結(jié)構(gòu)多樣，內(nèi)導(dǎo)體及屏蔽種類多樣。導(dǎo)體多為軟線結(jié)構(gòu)。要求較低，但目前也有了寬帶的數(shù)據(jù)傳輸。
4.網(wǎng)絡(luò)線：UTP等。數(shù)字信號(hào)傳輸用。使用頻率為500MHz以
下。主要為4對(duì)8芯0.51mm線。工藝要求特別高。
以下著重介紹UTP電纜：
UTP稱為非屏蔽對(duì)絞電纜。STP為屏蔽對(duì)絞電纜，主要用于令
牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)中。UTP一般分1—5類，越高類別的電纜有更大的帶寬和更好的防外部干擾能力。5類電纜能以100M比特速率傳輸。目前已有超5類、6類、7類電纜的出現(xiàn)。7類電纜的傳輸速率高達(dá)1G比特。
1. 標(biāo)準(zhǔn)：EIA/TIA 568綜合布線標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)較多地從傳輸布線
的角度規(guī)定電纜的要求。
絕緣導(dǎo)體：最大直徑：1.22mm；
線對(duì)配置：限定為4對(duì)，節(jié)距應(yīng)不同，具體有廠家選擇。
顏色：白/藍(lán)，藍(lán)；白/橙，橙；白/綠，綠；白/棕，棕。
電纜直徑：6.35mm。
拉斷力（ASTM D 4565）：最小40.82kg。
彎曲半徑（ASTM D 4565）：-20±1℃時(shí)，彎曲半徑最大25.4mm。
直流電阻（20℃）：最大28.6Ω/305m。
直流不平衡電阻（ASTM D 4566，20℃）：不超過(guò)5%。
線的電容（ASTM D 4566，20℃）：1KHz下不超過(guò)20nF/305m。
對(duì)地不平衡電容（ASTM D 4566，20℃）：不超過(guò)1000pF/305m。
衰減： 頻率(MHz) 最大衰減（dB/100m）
1.0 2.10
4.0 4.30
8.0 5.90
10.0 6.60
16.0 8.20
20.0 9.20
25.0 10.50
31.3 11.80
62.5 17.00
100.0 22.00
特性阻抗：100 MHz以內(nèi)100±15%Ω
近端串音損耗： 頻率(MHz) 近端串音（dB /100m）
1.0 62.0
4.0 53.0
8.0 48.0
10.0 47.0
16.0 44.0
20.0 42.0
25.0 41.0
31.3 40.0
62.5 35.0
100.0 32.0
2. 結(jié)構(gòu)： 雙絞多對(duì)結(jié)構(gòu)。導(dǎo)體為1/0.51，絕緣為PE或發(fā)泡PE。
對(duì)絞采用特定小節(jié)距。有采用對(duì)絞及成纜一次工藝的群絞工藝。聚氯乙烯護(hù)套，可抽拉式紙箱包裝。
3. 使用范圍及發(fā)展趨勢(shì)：多使用于局域網(wǎng)的水平布線。它比光
纜更具競(jìng)爭(zhēng)力，因?yàn)橛懈碌膫鬏敿夹g(shù)和壓縮技術(shù)并已能滿足大多數(shù)商業(yè)用戶的帶寬要求。在大樓里由于使用長(zhǎng)度比室外短得多，使得UTP電纜有更大的帶寬。對(duì)超5類以上的電纜敷設(shè)要求較高，當(dāng)電纜彎曲過(guò)分時(shí)會(huì)大大減少帶寬的容量。1998年5類電纜占美國(guó)室內(nèi)用線纜的72%，1999年占53%，2000年占41.6%，預(yù)計(jì)到2003年只占21.8%。而同時(shí)超5類、6類、7類電纜在2000年占47.1%，預(yù)計(jì)到2003年將占74.1%。
4. 與同軸電纜比較優(yōu)缺點(diǎn)：
干擾多：對(duì)絞電纜由于其開放式的電力線及磁力線的分布特性
決定了對(duì)絞電纜抗干擾能力差，同時(shí)又對(duì)其它線對(duì)有干擾。同軸電纜由于其屏蔽特性，外界干擾叫較少，同時(shí)其的電力線及磁力線是同心式的相對(duì)比較均勻。
工藝要求高：相對(duì)于高頻信號(hào)傳輸，對(duì)絞線要求線對(duì)間的距離保持恒定，因此要求節(jié)距穩(wěn)定。工藝要求較高。
傳輸距離短：對(duì)絞線在高頻下的傳輸距離應(yīng)不超過(guò)500m。
價(jià)格便宜：同等情況下是同軸電纜的約1/3價(jià)格。
接口處理方便：對(duì)絞線的RJ45接口比B/N接口對(duì)線的連接和接口間的連接要方便得多。而同軸電纜由于其不同用處有不同的尺寸而減少了其通用性。
三、 同軸電纜：
同軸電纜由一個(gè)內(nèi)導(dǎo)體被絕緣材料以及屏蔽（外導(dǎo)體）圍繞而形成。因?yàn)閮?nèi)導(dǎo)體和屏蔽共有一個(gè)中心軸而稱為同軸。信號(hào)在兩導(dǎo)體間的絕緣內(nèi)傳輸。
同軸電纜種類：
1. SYV實(shí)心聚乙烯絕緣射頻電纜。
2. SYKV藕芯聚乙烯絕緣射頻電纜。
3. SYFV發(fā)泡聚乙烯絕緣射頻電纜。
4. RG6-Q四屏蔽發(fā)泡聚乙烯絕緣射頻電纜。
以75歐姆電纜為例看各類電纜的區(qū)別：
項(xiàng)目 | SYV-75-5 | SYKV-75-5 | RG6 |
導(dǎo)體 | 1/0.75 | 1.00 | 1.02 |
絕緣體材料 | 實(shí)心聚乙烯 | 藕芯聚乙烯 | 發(fā)泡聚乙烯 |
絕緣外徑 mm | 4.8±0.2 | 4.8±0.2 | 4.78±0.13* |
屏蔽材料 | 0.15編織 | 鋁塑復(fù)合帶 鍍錫銅絲 | 鋁塑復(fù)合帶 鍍錫銅絲* |
屏蔽要求 | 大于95% | 大于40% | 第一層大于59% 第二層大于32% |
電纜外徑mm | 7.2±0.3 | 7.2±0.3 | 7.54±0.2（6.9） |
特性阻抗 | 75±3 | 75±3 | 75±2 |
衰減 dB/100m | 200MHz 15.0 | 50 MHz 5.3 200MHz 10.8 800MHz 22.9 | 55 MHz 5.25 211 MHz 10.10 300 MHz 12.14 400 MHz 14.11 550 MHz 16.70 750 MHz 25.00 870 MHz 21.33 1000 MHz 22.97 |
回波損耗 dB | --- | 最小20.0 | 最小20.0 |
由上述表格可以分析：
1. 由于內(nèi)導(dǎo)體消耗了70%的信號(hào)能量，增大內(nèi)導(dǎo)體直徑可以減
少衰減。
2. 絕緣介電常數(shù)越小越好。同時(shí)材料的消耗也將減少。
3. 由于采用了鋁塑復(fù)合帶，重疊為18%以上，可減少編織用銅。
4. 整個(gè)電纜外徑減小。
5. 雖然回波損耗的值是一樣的，但由于其測(cè)試頻率范圍不同，
因此相對(duì)的RG6的要求要偏高。
6. 衰減的值越來(lái)越小以及考核的范圍都是變大了。
同軸電纜的展望：同軸電纜目前受到了雙絞線和光纜的兩面夾
擊，其銷售已越來(lái)越減少。但由于同軸電纜傳輸信息可靠性好的優(yōu)點(diǎn)，目前還不會(huì)被完全取消。拋開同軸電纜的干線和饋線部分，光是象RG6類的引線同軸電纜，主要用于CATV系統(tǒng)，它的銷售量是不斷增加的。預(yù)計(jì)年增長(zhǎng)為1.5%。我國(guó)CATV電纜的年需求量在60萬(wàn)公里左右。
why004 --- 2025-01-09 08:43:54
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carey210 --- 2025-05-24 10:24:06
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