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電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與物料用量計(jì)算 電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是把線材各組成部分參數(shù)書面化.在設(shè)計(jì)過程中,主要是根據(jù)線材的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合本廠的生產(chǎn)能力,盡量滿足客戶要求.并把結(jié)果以書面形式表達(dá)出來,為生產(chǎn)提供依據(jù). 物料用量計(jì)算是根據(jù)設(shè)計(jì)線材時(shí)選用的材料及結(jié)構(gòu)參數(shù),計(jì)算出各種材料的用量,為會(huì)計(jì)部計(jì)算成本及倉儲(chǔ)發(fā)料提供依據(jù).

導(dǎo)體部分有關(guān)設(shè)計(jì)與計(jì)算:

導(dǎo)體在結(jié)構(gòu)上有實(shí)心及絞線兩種,而其成份方面有純金屬.合金.鍍層及漆包線等.在設(shè)計(jì)過程中,對(duì)于不同的線材選用這些導(dǎo)體材料時(shí),基于下面幾個(gè)方面:

1.線材的使用場所及后序加工方式. 2.導(dǎo)體材料的性能:導(dǎo)電率,耐熱性.抗張強(qiáng)度.加工性.彈性系數(shù)等. 1.導(dǎo)體絞合節(jié)距設(shè)計(jì): 絞線中絞合節(jié)距大小一般根據(jù)絞合導(dǎo)體線規(guī)選取(主要針對(duì)UL電子線系列, 電源線,UL444系列,CSA TR-4系列對(duì)導(dǎo)體的節(jié)距有要求,需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)),有時(shí)為了改善某種性能可選其它的節(jié)距.如通信線材為了降衰減選用小節(jié)距,為了提供好的彎曲性能選用較小的節(jié)距.

2.多根絞合導(dǎo)體絞合外徑計(jì)算:

導(dǎo)體絞合采用束絞方式進(jìn)行,絞合外徑采用下面兩種方法計(jì)算: 方法1: 方法2: d----單根導(dǎo)體的直徑 D---絞合后絞合導(dǎo)體外徑 N---導(dǎo)體根數(shù) 上述兩種方法中,方法2比較適合束絞方式導(dǎo)體絞合外徑計(jì)算： 3.導(dǎo)體用量計(jì)算: 1.單根導(dǎo)體 2.絞合導(dǎo)體 d----單根導(dǎo)體直徑 ρ—導(dǎo)體密度 N---導(dǎo)體絞合根數(shù) λ---導(dǎo)體絞入系數(shù) 注:用量計(jì)算為單芯時(shí)導(dǎo)體用量,當(dāng)多芯時(shí)須考慮芯線絞合時(shí)的絞入系數(shù). 4.導(dǎo)體防氧化. 為防止導(dǎo)體氧化, 可在導(dǎo)體絞合時(shí), 加BAT或DOP油（如電源線，透明線）。 擠出部分有關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算: 押出部分包括絕緣押出.內(nèi)被押出及外被押出,在押出過程中,因?qū)�線材要求不同采用押出方式不同.一般情況下,絕緣押出采用擠壓式,內(nèi)護(hù)層與外護(hù)層采用半擠管式.有時(shí)為了滿足性能要求采用擠管式.其具體選擇方法,參照押出技術(shù). 1.押出料的選擇: 設(shè)計(jì)過程中押出料的選擇主要根據(jù)膠料的用途、耐溫等級(jí)、光澤性、軟硬度、可塑劑耐遷移性、無毒性能等來選擇. 2.押出外徑: D2=D+2*T D------押出前外徑 D2----押出后外徑 T------押出厚度 押出厚度(T)主要根據(jù)線材有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合廠內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)能力盡量滿足客戶要求. 3.膠料用量: 采用不同的押出方式,押出膠料用量計(jì)算公式也有不同. 擠管式 擠壓式 W=(S成品截面-S纜芯內(nèi)容物)*ρ ρ-----膠料密度. 考慮到線材的公差, 現(xiàn)期線纜企業(yè)一般采用下面計(jì)算方法. W=3,14159*1.05*T*(2*D+T)* ρ 芯線絞合有關(guān)設(shè)計(jì)與計(jì)算: 芯線絞合國內(nèi)稱為成纜，是大多數(shù)多芯電纜生產(chǎn)的重要工序之一。由若干絕緣線芯或單元組絞合成纜芯的過程稱芯線絞合。其原理類似如導(dǎo)體絞合，芯線絞合的一般工藝參數(shù)計(jì)算及線芯在絞合過程中的變形與絞線相似。芯線絞合根據(jù)絞合絕緣線芯直徑是否相同分為對(duì)稱絞合和不對(duì)稱絞合。因?yàn)樾揪�在絞合過程中有彎曲變形,有些較粗絕緣芯線在絞合過程采用退扭。如UL2919、CAT.5、IEEE1394、DVI芯線及其它高發(fā)泡絕緣芯線。以下分幾個(gè)方面敘述芯線絞合的工藝參數(shù)計(jì)算: 1.對(duì)絞: 對(duì)絞線的等效外徑: D=1.65d或1.71d (軟質(zhì)用1.65d,硬質(zhì)用1.71d),sometimes D=1.86d 復(fù)對(duì)絞線等效外徑﹕ D=2.6d 多對(duì)數(shù)絞線等效外徑﹕ 對(duì)絞節(jié)距. 根據(jù)對(duì)絞組對(duì)數(shù),芯線外徑選取. 2. 多芯絞合: 絞合外徑當(dāng)芯線根數(shù)不多時(shí),按正規(guī)絞合計(jì)算.見下表. 芯線排列方式及芯線絞合外徑計(jì)算可根據(jù)下表: 當(dāng)芯線根數(shù)較多并線徑較小的情況下,可按束絞近似計(jì)算(導(dǎo)體絞合外徑計(jì)算公式) 絞合節(jié)距 一般絞合節(jié)距取絞合外徑的15~20倍.有時(shí)為了改善線材性能,可選擇合適的節(jié)距.如為了改善線材的彎曲性能降低絞合節(jié)距.USB電纜為了減小芯線變形,采用大節(jié)距.

3. 有關(guān)絞合中的基圓直徑.節(jié)圓直徑.絞合外徑

基圓直徑:對(duì)于某一絞線層,絞線前芯線直徑稱基圓直徑.

節(jié)圓直徑:單線絞合在直徑為D0的圓柱體上,以單線軸線至絞線軸線的距離為半徑的圓為節(jié)圓,其直徑為節(jié)圓直徑.

絞合外徑:該層絞線的外接圓直徑為絞線外徑.

圖中對(duì)于第三層絞合: 基圓直徑為D0(即第二層(1+6)絞合的絞合外徑)

節(jié)圓直徑為D’ D’=D0+d

絞合外徑為D D=D’+d

4.絞入系數(shù):

芯線絞合的絞入系數(shù)為1+(圓周率X絞合外徑/絞合節(jié)距)的二次方.

D----絞合外徑.

H----絞合節(jié)距.

在絞線過程中,對(duì)于多芯并芯線分層的情況,雖然為束絞,各層芯線絞入系數(shù)并不相同.為了保守起見,增大安全系 數(shù),并且減化計(jì)算,所以在上述絞入系數(shù)的計(jì)算中D采用芯線絞合的絞合外徑(理論上,各層的絞合系數(shù)應(yīng)為節(jié)圓直徑代入上式計(jì)算).

斜包有關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

斜包在線材中主要起屏蔽作用，有時(shí)作為同軸電纜的外導(dǎo)體。

屏蔽目的是將外界干撓消除，對(duì)于同軸電纜，由于有屏蔽層而使阻抗得以匹配,降低信號(hào)或傳輸能量之損失。

從屏蔽效果來講，斜包不如編織，其屏蔽效果具有方向性，彎曲時(shí)屏蔽特性發(fā)生變化但其具有完成外徑小、線材柔軟、價(jià)格也比較低特點(diǎn)。適用于低頻屏蔽。以下從幾個(gè)方面敘述斜包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):

1.斜包的銅線根數(shù)近似計(jì)算:

整數(shù)部分

D-----斜包前外徑.

d------斜包銅線的直徑.

如果是二、三芯絞合，絞合后不圓整，D(斜包前)外徑為等效外徑。

此設(shè)計(jì)中的D斜包前外徑，相當(dāng)絞線中基圓直徑。從理論計(jì)算上講,要達(dá)到100%斜包D應(yīng)采用節(jié)圓直徑，但為了防止有時(shí)因節(jié)距選取較少及其它因素而產(chǎn)生過滿(容易起股)。所以D采用斜包前外徑(基圓直徑)。在實(shí)際生產(chǎn)中，因斜包銅絲一般為0.10mm、0.12mm的細(xì)線，其值在上述計(jì)算中忽略影響不大。采用上面公式計(jì)算，其斜包滿度可達(dá)90%以上，對(duì)線材的性能影響很少。

2.斜包節(jié)距的選擇:

斜包節(jié)距根據(jù)斜包前外徑大小選擇，一般按下面優(yōu)化節(jié)距選取(此優(yōu)化節(jié)距考慮到成本、附著力、外觀等方面，并通過長時(shí)間生產(chǎn)驗(yàn)證)。

成品外徑 斜包節(jié)距

d<1.0mm

15.5mm左右

1.0<=d<1.2mm

18mm左右

1.2<=d<2.0mm

22mm左右

2.0<=d<2.2mm

25mm左右

2.2<=d<2.4mm

27mm左右

2.4<=d<3.0mm

32mm左右

3.0<=d<3.5mm

36mm左右

3.絞入系數(shù):

斜包的絞入系數(shù)為1+(圓周率X斜包后外徑/斜包節(jié)距)的二次方.

D----斜包后外徑.

H----斜包節(jié)距.

4.斜包銅線的用量:

d----斜包導(dǎo)體直徑

ρ—斜包導(dǎo)體密度

N----斜包導(dǎo)體根數(shù)

λ---斜包導(dǎo)體絞入系數(shù)

5.斜包方向選擇.

斜包一般采用與成纜的反方向：斜包線材生產(chǎn)過程中，斜包銅絲與斜包前線材轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，如果斜包方向與成纜方向相同時(shí)，斜包過程中會(huì)先把成纜線材先反扭，使線材松散，以致斜包易出現(xiàn)不良。 不過采用反方向斜包線材相對(duì)較硬，彎曲性能差。對(duì)于那些成纜芯線少,芯線線徑較大，沒有隔離層的線材只能采用與成纜反方向。

6.斜包線材外被押出:

斜包線材在外被押出前需通過倒軸， 防止斷絲在過押出眼模時(shí)引起斷線

編織有關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

編織與斜包相似，在線材中主要起屏蔽作用，防止外界電場與磁埸的影響，提高線材的干撓防衛(wèi)度，與斜包、鋁箔相比具有以下特點(diǎn)：

1.屏蔽無方向性.

2.高頻屏蔽特性良好,適用于高頻屏蔽.

3.通過多層屏蔽,屏蔽效果可達(dá)100%.

4.彎曲時(shí)屏蔽特性無變化.

1.編織有關(guān)的計(jì)算公式:

編織角正切:

編織系數(shù):

編織密度:

編織用量:

h-----編織節(jié)距.

d-----編織單線直徑.

a-----編織半綻子數(shù).

n----編織并線根數(shù).

α—編織角

2.編織各參數(shù)的確定:

1.根據(jù)纜芯外徑大小，及編織密度大小選定編織機(jī)類型(16錠或24錠高低速編織機(jī))

2.選定適應(yīng)編織機(jī)的編織單根銅線(鍍錫或裸銅線Φ0.08mm,Φ0.10mm, Φ.12mm)。

3.密度M.編織角度α.節(jié)距H的確定.

注:每錠中的根數(shù)應(yīng)在3-9根的范圍內(nèi)，因?yàn)楦鶖?shù)少編織易斷線，而根數(shù)太多使得編織層同層內(nèi)的銅線重疊，編織角度通常在50-70的范圍內(nèi)，為提高生產(chǎn)效率則編織角度去接近70的值，由上述公式預(yù)算各參數(shù)，采用湊算法確定的適當(dāng)?shù)木幙椄鶖?shù)、編織角度、編織節(jié)距、編織密度。計(jì)算部分中的編織計(jì)算便是采用上述公式，采用枚舉法計(jì)算得出 其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算:

在線纜設(shè)計(jì)中，有時(shí)為了改善線材質(zhì)量需加入其它的材料。為了使線材圓整，在芯線絞合時(shí)加入填充物；為了防止導(dǎo)體氧化在導(dǎo)體絞合時(shí)表面涂B.T.A為了改善線材附著力絕緣押出時(shí)在導(dǎo)體表面涂DOP或硅油，外被押出時(shí)在芯線表面拖滑石粉或云母粉。下面根據(jù)其作用不同分類敘述:

1.填充物設(shè)計(jì)與計(jì)算:

填充物主要有棉紗線和PP繩，設(shè)計(jì)時(shí)主要根據(jù)填充空隙大小、線材性能要求及材使用場所，選擇填充棉紗、PP繩或其它。

填充物根數(shù)計(jì)算

N=(S空隙/S單根填物)整數(shù)部分

填充物用量

W=單根重量*N*λ

λ-----為芯線絞合的絞入系數(shù).

2.隔離層的設(shè)計(jì)與計(jì)算:

隔離材料的選擇：紙帶在線材中只起分隔作用；鋁箔在線材中有分隔作用與屏蔽作用。當(dāng)線材只需分隔開時(shí)，選用紙帶；否則選用鋁箔。有時(shí)在一些高性能的通信線中隔離層采用無紡布或發(fā)泡PP帶(如SISC)

工藝方式

在分隔層的制造過程中,為了節(jié)約工時(shí),可根據(jù)情況采用繞包.拖包.縱包三種不同方式.(注繞包.拖包時(shí)角度α=40-60;縱包時(shí)角度α=90).

物料用量

n-----為隔離層數(shù).

t-----為隔離帶厚度.

ρ---為隔離材料密度.

k-----為隔離帶重疊率.

3.有關(guān)的絞入率計(jì)算:

m-----為節(jié)徑比.

h------為節(jié)距.

d------線材的絞合外徑.

說明1:上面的絞入系數(shù)計(jì)算都為一個(gè)工序的計(jì)算,在實(shí)際計(jì)算物量時(shí),應(yīng)考慮整個(gè)個(gè)生產(chǎn)過程,所以總的絞入系數(shù)可能為多個(gè)工序的絞入系數(shù)的乘積.

說明2: 設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)取節(jié)距范圍的下限值,以在定額中爭取最大之絞入系數(shù)(而生產(chǎn)中采用接近最大之節(jié)距值,則既利于提高效率,又可減低正常生產(chǎn)中的材料消耗).

電氣性能計(jì)算部分

隨當(dāng)代電氣通信事業(yè)的飛速發(fā)展，傳輸信號(hào)用的電線電纜電氣性能要求也越來越高，所以在通信線材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，線材的電氣性能應(yīng)為重點(diǎn)考慮對(duì)象，下面部分主要介紹常用的通信線材基本的電氣性能理論計(jì)算方法：

發(fā)泡絕緣的等效介電常數(shù)的計(jì)算公式:

發(fā)泡絕緣是一種組合絕緣，主要是為了降低絕緣介質(zhì)的等效介電常數(shù)，提高線材的電氣性能。發(fā)泡絕緣介質(zhì)的等效介電常數(shù)介于空氣絕緣與塑料絕緣的介電常數(shù)之間，在設(shè)計(jì)的過程中可采用下面兩種方法對(duì)發(fā)泡絕緣介質(zhì)的等效介電常數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

方法(1):

ε-介質(zhì)的材料的等效介電常數(shù)

P-發(fā)泡度%,它表示泡沫介質(zhì)內(nèi),所有小氣泡的體積與絕緣總體積之比.

方法(2):

D泡沫-----泡沫介質(zhì)的比重

D材料-----介質(zhì)材料本身的比重

εe----- 實(shí)心絕緣的介電常數(shù)

ε------ 發(fā)泡絕緣的介電常數(shù)

對(duì)稱電纜的結(jié)構(gòu)計(jì)算:

對(duì)稱通信電纜是由許多絕緣線芯，經(jīng)絞合成電纜芯后再包以護(hù)層所組成，電纜一對(duì)或多對(duì)具有相同外徑及相同結(jié)構(gòu)的兩根絕緣線芯對(duì)地對(duì)稱的排列，因此稱為對(duì)稱電纜。對(duì)稱電纜的導(dǎo)電線芯是用來引導(dǎo)電磁波傳輸方向的，因此首先要求導(dǎo)電性能好，要有良好的柔軟性和足夠的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)也應(yīng)考慮其加工，敷設(shè)及使用上的方便。

下面分一次傳輸參數(shù)與二次傳輸參數(shù)來敘述對(duì)稱電纜的主要電氣性能：

1.一次傳輸參數(shù)

R.L.C.G稱為電纜線路的一次傳輸參數(shù)：這些參數(shù)與傳輸電磁波的電壓和電流的大小無關(guān)，而與電纜的材料結(jié)構(gòu)及電流的頻率有關(guān)：

1.1有效電阻.

有效電阻就是當(dāng)交流流過對(duì)稱回路時(shí)的電阻,包括直流電阻和由通過交流而引起的附加電阻.

R有=R直+R交

R交=R鄰+R集+R金

λ----總的絞入系數(shù)

ρ----導(dǎo)電線芯的電阻率 歐姆*平方毫米/米

l------電纜長度 米

s------導(dǎo)電線芯的截面積 平方毫米

d-----導(dǎo)電線芯的直徑 毫米

a-----回路兩導(dǎo)體中心間距離 毫米

K------為渦流系數(shù)

u------為磁導(dǎo)率

σ----為電導(dǎo)率

1.2對(duì)稱電纜的電感

當(dāng)回路通以交流電后,則在回路的導(dǎo)電線芯中和回路周圍產(chǎn)生磁通 ,在導(dǎo)電線芯內(nèi)的稱為內(nèi)磁通,在導(dǎo)電線芯外的稱為外磁通.而電感為磁通 與引起磁通的電流之比,所以相應(yīng)于內(nèi)磁通與外磁通有內(nèi)電感L內(nèi)與外電感L外,總電感為 L=L內(nèi)+L外.當(dāng)對(duì)稱電路有屏蔽層時(shí),對(duì)稱電纜屏蔽回路,除了有電感L內(nèi)與電感 L外,還有屏蔽體給傳輸回路帶來的附加電感.

1.2.1.無屏蔽:

(H/Km)

λ----總的絞入系數(shù)

d-----導(dǎo)電線芯的直徑 毫米

a-----回路兩導(dǎo)體中心間距離 毫米

K------為渦流系數(shù)

u------為磁導(dǎo)率

σ----為電導(dǎo)率

有關(guān) Q(X)的計(jì)算詳見通信電纜54頁

1.2.2.有屏蔽:

(H/Km)

λ----總的絞入系數(shù)

d-----導(dǎo)電線芯的直徑 毫米

a-----回路兩導(dǎo)體中心間距離 毫米

K------為渦流系數(shù)

u------為磁導(dǎo)率

σ----為電導(dǎo)率

1.3對(duì)稱電纜的電容

電纜回的電容與一般電容器的電容相似.兩根導(dǎo)電線芯相當(dāng)于兩個(gè)電極,導(dǎo)電線

芯間的絕緣相當(dāng)于電容器極板間的介質(zhì).

當(dāng)回路兩導(dǎo)電線芯帶有等量異性電荷時(shí),此電荷的電量Q與兩導(dǎo)電線芯間的電位差U之比,為該回路的電容,即C=U/Q.

對(duì)稱電纜回路的電容是比較復(fù)雜的,因?yàn)殡娎|中往往包括很多線對(duì),而且外面又有屏蔽層或金屬套,所有任何相鄰的線芯間或線芯與屏蔽層.金屬套都會(huì)有電容的存在.回路間的電容指各部分之和.

對(duì)稱電纜回路的電容有兩種: 工作電容和部分電容.一次傳輸參數(shù)中的電容指工作電容(工作電容為部分電容所組成).

無屏蔽對(duì)稱電纜(UTP)的電容可按下式計(jì)算﹕

F/m

適用于兩導(dǎo)體相互平行，并且周圍無其它線對(duì)的理想情況.

a-兩導(dǎo)體的中心距(mm)

d-中心導(dǎo)體的直徑(mm)

εe-絕緣材料的等效介電常數(shù)

對(duì)于多對(duì)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱電纜，應(yīng)考慮線對(duì)絞合的影響以及鄰近線對(duì)等因素, 其電容

計(jì)算公式為﹕

F/m

λ----絞合系數(shù)

φ----校正系數(shù),考慮鄰近線對(duì)或線對(duì)屏蔽層對(duì)于電容的影響.

校正系數(shù)φ與各結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系.

屏蔽對(duì)絞組

無屏蔽對(duì)絞組

a-------對(duì)稱電纜導(dǎo)體的中心距

DS----屏蔽層內(nèi)徑(mm)

d2-----對(duì)絞后的外徑(mm)

d1-----絕緣芯線的外徑(mm)

1.4.對(duì)稱電纜的絕緣電導(dǎo).

絕緣電導(dǎo)G這個(gè)參數(shù)說明電纜線芯絕緣層的質(zhì)量和電磁能在線芯絕緣中的損耗情況.絕緣電導(dǎo)是由絕緣介質(zhì)的特性決定的,也就是由絕緣介質(zhì)的體積絕緣電阻系數(shù) 和介質(zhì)損耗角正切來決定的.絕緣電導(dǎo)G是由直流絕緣電導(dǎo)G0和交流電導(dǎo)G~組合的.計(jì)算公式如下:

G=G0+G~

G~=ω*Ctg(δ)

G0------直流損耗

G~------交流損耗

ω------電流頻率

C-------工作電容

tg(δ)---介質(zhì)損耗角正切

2.二次傳輸參數(shù)

二次傳輸參數(shù)是用以表征傳輸線的特性的參數(shù),它包括特性阻抗ZC,衰減常數(shù)α,及相移常數(shù).

2.1特性阻抗

特性阻抗是電磁波沿均勻電纜線路傳播而沒有反射時(shí)所遇到的阻抗,其值僅與線路的一次傳輸參數(shù)和電流的頻率有關(guān),而與線路的長度無關(guān),也與傳輸電壓及電流的大小及負(fù)栽阻抗無關(guān):

無屏蔽對(duì)稱電纜(UTP)﹕

歐

歐

屏蔽對(duì)稱電纜(STP)﹕

歐

歐

當(dāng)對(duì)稱電纜的中心導(dǎo)體是絞線結(jié)構(gòu)，屏蔽為編織時(shí),公式為﹕ 歐

K3為編織影響的經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù),取值為0.98~0.99

K1為導(dǎo)體修正系數(shù),導(dǎo)體結(jié)構(gòu)修正系數(shù)K!與導(dǎo)體根數(shù)之間的關(guān)系:

絞線內(nèi)導(dǎo)體的導(dǎo)線根數(shù)

N

1

3

7

12

19

內(nèi)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的修正系數(shù)

K1

1.000

0.871

0.939

0.957

0.970

絞線內(nèi)導(dǎo)體的導(dǎo)線根數(shù)

N

27

37

50

70

90

內(nèi)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的修正系數(shù)

K1

0.976

0.980

0.983

0.986

0.988

2.2衰減 :

衰減是射頻電纜的最重要的參數(shù)之一,它反映了電磁能量沿電纜傳輸時(shí)損耗的大小.電纜的衰減表示電纜在行波狀態(tài)下工作時(shí)傳輸功率或電壓的損耗程度.

對(duì)稱電纜在射頻下的衰減可按高頻簡化公式如下計(jì)算:

2.2.1.無屏蔽對(duì)稱電纜:

2.2.2.有屏蔽對(duì)稱電纜:

f-----頻率

de---絞合導(dǎo)體的電氣等效直徑

d----絞合導(dǎo)體外徑

Ds--屏蔽內(nèi)徑

a-----對(duì)稱電纜導(dǎo)體的中心距

εe--絕緣的等效介電常數(shù)

tg(δ)---絕緣的等效介質(zhì)損耗角正切

Kp1-----導(dǎo)體的射頻電阻系數(shù) 見射頻電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中表4.5

Kp2-----屏蔽的射頻電阻系數(shù) 見射頻電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中表4.5

Ks-------絞線導(dǎo)體的電阻系數(shù) 1.25

KB------編織屏蔽的電阻系數(shù) 2.0

K3------編織對(duì)阻抗影響的系數(shù) 0.98~0.99

同軸電纜的電氣參數(shù)計(jì)算:

同軸電纜的一個(gè)回路是同軸對(duì),它是對(duì)地不對(duì)稱的.在金屬圓管(稱為外導(dǎo)體)內(nèi)配置另一圓形導(dǎo)體(稱為內(nèi)導(dǎo)體),用絕緣介質(zhì)使兩者相互絕緣并保持軸心重合,這樣所構(gòu)成的線對(duì)稱同軸對(duì)。同軸電纜可用于開通多路栽波通信或傳輸電視節(jié)目,也可用同軸電纜傳輸高數(shù)碼的數(shù)據(jù)信息(如UL2919屏幕線)

1.一次傳輸參數(shù):

同軸電纜的一次傳輸參數(shù)主要隨電流的頻率及電纜結(jié)構(gòu)尺寸D/d變化而變化.

(1).有效電阻,隨頻率的增大而增大.而與內(nèi)外導(dǎo)體直徑比沒直接的關(guān)系.

(2).電感隨頻率的增大而減小,隨內(nèi)外導(dǎo)體直徑比增大而增大.

(3).電容與頻率無關(guān),隨直徑比的增大而減小.

(4).電導(dǎo)與頻率基本上成正比,隨直徑的增大而減小.

具體計(jì)算公式如下:

1.1.有效電阻:

同軸電纜的有效電阻包括內(nèi)導(dǎo)體的有效電阻及外導(dǎo)體的有效電阻,當(dāng)內(nèi)外導(dǎo)體都是銅導(dǎo)體時(shí),總的有效電阻為:

(歐姆/公里)

1.2有效電感:

同軸回路的電感由內(nèi).外導(dǎo)體的內(nèi)電感和內(nèi)外導(dǎo)體之間的外電感組成,當(dāng)內(nèi)外導(dǎo)體都是銅時(shí),回路的電感為:

(亨/公里)

同軸電纜的電氣參數(shù)計(jì)算:

同軸電纜的一個(gè)回路是同軸對(duì),它是對(duì)地不對(duì)稱的.在金屬圓管(稱為外導(dǎo)體)內(nèi)配置另一圓形導(dǎo)體(稱為內(nèi)導(dǎo)體),用絕緣介質(zhì)使兩者相互絕緣并保持軸心重合,這樣所構(gòu)成的線對(duì)稱同軸對(duì)。同軸電纜可用于開通多路栽波通信或傳輸電視節(jié)目,也可用同軸電纜傳輸高數(shù)碼的數(shù)據(jù)信息(如UL2919屏幕線)

1.一次傳輸參數(shù):

同軸電纜的一次傳輸參數(shù)主要隨電流的頻率及電纜結(jié)構(gòu)尺寸D/d變化而變化.

(1).有效電阻,隨頻率的增大而增大.而與內(nèi)外導(dǎo)體直徑比沒直接的關(guān)系.

(2).電感隨頻率的增大而減小,隨內(nèi)外導(dǎo)體直徑比增大而增大.

(3).電容與頻率無關(guān),隨直徑比的增大而減小.

(4).電導(dǎo)與頻率基本上成正比,隨直徑的增大而減小.

具體計(jì)算公式如下:

1.1.有效電阻:

同軸電纜的有效電阻包括內(nèi)導(dǎo)體的有效電阻及外導(dǎo)體的有效電阻,當(dāng)內(nèi)外導(dǎo)體都是銅導(dǎo)體時(shí),總的有效電阻為:

(歐姆/公里)

1.2有效電感:

同軸回路的電感由內(nèi).外導(dǎo)體的內(nèi)電感和內(nèi)外導(dǎo)體之間的外電感組成,當(dāng)內(nèi)外導(dǎo)體都是銅時(shí),回路的電感為:

(亨/公里)

1.3同軸電纜電容﹕

同于同軸電纜無外部電場,所以同軸對(duì)的工作電容就等于同軸對(duì)內(nèi)外導(dǎo)體間的部分電容,電容計(jì)算可按圓柱形電容器的電容公式來計(jì)算:

Dw-外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的修正系數(shù)(理想外導(dǎo)體Dw=0,非理想外導(dǎo)體Dw=編織外導(dǎo)體中的單線直徑)

K1-內(nèi)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的修正系數(shù),

D1-同軸線外導(dǎo)體內(nèi)徑(mm)

1.4絕緣電導(dǎo):

同軸對(duì)的絕緣導(dǎo)體G由兩部分組成: 一是由絕緣介質(zhì)極化作用引起的交流電導(dǎo)G~,另一個(gè)部分是由于絕緣不完善而引起的直流電導(dǎo)G0:

G=G0+G~

G~=ωCtg(δ)

G0------直流損耗

G~------交流損耗

ω------電流頻率

C-------工作電容

tg(δ)---介質(zhì)損耗角正切

2.二次傳輸參數(shù):

二次傳輸參數(shù)是用以表征傳輸線的特性參數(shù),它包括特性阻抗ZC,衰減常數(shù)α,及相移常數(shù).

2.1.同軸電纜特性阻抗﹕

2.1.1.對(duì)于斜包,鋁箔縱包可近似看作是理想外導(dǎo)體,計(jì)算如下:

2.1.2.編織外導(dǎo)體,絞線內(nèi)導(dǎo)體計(jì)算如下:

D---外導(dǎo)體外徑

d----內(nèi)導(dǎo)體外徑

Dw---編織導(dǎo)體直徑

K1----導(dǎo)體結(jié)構(gòu)修正系數(shù)

2.2同軸電纜衰減的計(jì)算公式:

αR-導(dǎo)體電阻損耗引起的衰減分量,導(dǎo)體衰減(電阻衰減)

當(dāng)內(nèi)外導(dǎo)體都為圓柱形導(dǎo)體時(shí):

db/km

當(dāng)內(nèi)導(dǎo)體是絞線,外導(dǎo)體是編織時(shí):

db/km

D.d----外導(dǎo)體內(nèi)徑.內(nèi)導(dǎo)體外徑

K1-----導(dǎo)體結(jié)構(gòu)修正系數(shù)

ε-----絕緣介電常數(shù)

KS-----絞線引起射蘋電纜電阻增大的系數(shù),KS=1.25

KB-----編織引起射蘋電纜電阻增大的系數(shù)

Dw----編織外導(dǎo)體中的單線直徑

KP1,KP2-分別表示內(nèi),外導(dǎo)體與標(biāo)準(zhǔn)軟銅不同時(shí)引起射頻電阻增大或減小

的系數(shù).

編織系數(shù)KB還可用如下計(jì)算方法求出:

m----為編織的錠數(shù)

n-----為每錠編織線中的導(dǎo)線根數(shù)

β-----為編織角(編織導(dǎo)線的方向與電纜軸線方向之間的夾角)

αG----介質(zhì)損耗而引起的衰減分量,稱為介質(zhì)衰減(電導(dǎo)衰減)

tgσe----等效介質(zhì)損耗角正切

εe-------等效介電常數(shù)

2.3延時(shí)﹕

延時(shí)是指信號(hào)沿電纜傳輸時(shí),其單位長度上的延遲時(shí)間.

同軸電纜的延時(shí)與電纜尺寸無關(guān),僅僅取決于介質(zhì)的介電常數(shù).

秒/米

V-----信號(hào)在電纜中的傳播速度

εe----等效介電常數(shù)

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