一、什么是同轴电缆

同轴电缆(Coaxial Cable)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,其结构如上图所示。

二、同轴电缆的应用

同轴线缆的应用范围极为广泛,同轴电缆能以低损耗的方式传输模拟信号和数字信号,适用于各种应用,其中常见的有电视广播系统、长途电话传输系统、计算机系统之间的短距离跳线以及局域网互联等。

同轴线缆按不同阻抗值共分为两类,50Ω和75Ω,其中50Ω型号用于数字信号传输,75Ω信号用于视频信号传输。

同轴电缆作为将电视信号传播到千家万户的一种手段发展迅速,这就是有线电视网络。一个有线电视系统可以负载几十个甚至上百个电视频道,其传播范围可以达几十千米。

三、同轴电缆相关名词解释

衰减(插入损耗):衰减即是传输过程中丢失的那部分能量,通常使用”dB/长度”作为计算单位,例如:31.0dB/100inch。衰减会随着频率的增加而增加;

弯曲半径:在不影响任何性能的前提下,线缆被弯曲后所能达到的最小半径;

中心导体:指同轴线中心位置的导线,可为单股或多股。导体直径使用”AWG(美国线规)”计量;

同轴适配器:用于转换不同型号连接器或转换公母头的设备(例如:BNC至SMA适配器);

同轴连接器:位于同轴线缆组件两端的连接设备。常用的同轴连接器型号多样,如:BNC、SMA、SMB、F型;

绝缘层:绝缘材料,将中心导体和屏蔽层分隔;

电磁干扰:电能或电磁能,会对电子信号造成破坏;

阻抗:在交流或变流电路中,对电流所产生的阻碍,单位为欧姆(Ohms)。同轴线中常见的两种阻抗值为50欧姆和75欧姆,分别用于数据和视频信号传输;

插入损耗:系统输出端在与线缆、设备连接时,接入前后所测得的衰减值;

射频:频率范围在3MHz至300GHz的称为”射频”,主要用于无线及电视信号的传输;

屏蔽层:具备导电性的包覆层,材质为线材编制层或金属箔,包裹住绝缘层和中心导体,常见屏蔽层类型及屏蔽效能:1.单层编制层屏蔽(95%覆盖率)2.单层编制层屏蔽(60%)+铝箔缠绕(100%);

传播速度:通常以百分比表示,指在一定长度的线缆中,电能传播速度与光速的比值;

电压驻波比:在射频传输线中,所测得的有效电压最大值和最小值之间的比例。其比值通常会随着频率的递增而递增,比值越大,表示能力损耗越大,效率越低。

四、同轴电缆的性能

1.屏蔽特性

屏蔽特性是衡量同轴电缆抗干扰能力的一个重要参数,也是衡量同轴电缆防泄漏的一个重要参数。屏蔽性不好,将会对信号的质量造成影响。屏蔽性能主要决定于电缆外导体的结构,用一张表格进行总结:

从表格中可以看出,固态屏蔽是最好的,这种常见于刚性或半刚性同轴电缆。

2.特性阻抗

式中:R为单位长度的电阻;L为单位长度的电感;G为单位长度的电导;j是复数虚部;C为单位长度的电容。

由上式可知,特性阻抗随着频率f的变化而变化,假定内外导体都是理想导体,则R和G忽略不计,故:

即特性阻抗与频率无关,完全取决于电缆的电感和电容。

而电感和电容则与导体材料、内外导体间的介质和内外导体直径有关,用公式表示为:

式中ε为绝缘体的相对介电常数,其随着材料种类密度的不同而不同,D为外导体内径,d为外导体外径。

为保证最佳传输效果,终端负载阻抗应尽量等于电缆的特性阻抗。

3.衰减特性

同轴电缆的衰减特性通常用衰减常数来表示,即单位长度(如100m)电缆对信号衰减的分贝数。信号在同轴电缆里传输时的衰耗与同轴电缆的尺寸、介电常数、工作频率有关。

式中:f为传输信号频率;Z为特性阻抗;K是由内外导体直径、电导率以及形状决定的常数;C较小,可忽略。

即衰减常数与信号工作频率的平方根成正比,频率越高,衰减常数越大,频率越低,衰减常数越小。

4.温度系数

温度系数表示温度变化对电缆特性的影响程度。温度升高,电缆的损耗增加,温度降低,电缆的损耗减少。

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