对称电缆的结构计算

对称电缆的结构计算: 对称通信电缆是由许多绝缘线芯，经绞合成电缆芯后再包以护层所组成，电缆一对或多对具有相同外径及相同结构的两根绝缘线芯对地对称的排列，因此称为对称电缆。对称电缆的导电线芯是用来引导电磁波传输方向的，因此首先要求导电性能好，要有良好的柔软性和足够的机械强度，同时也应考虑其加工，敷设及使用上的方便。 下面分一次传输参数与二次传输参数来叙述对称电缆的主要电气性能： 1.一次传输参数 R.L.C.G称为电缆线路的一次传输参数：这些参数与传输电磁波的电压和电流的大小无关，而与电缆的材料结构及电流的频率有关： 1.1有效电阻.有效电阻就是当交流流过对称回路时的电阻,包括直流电阻和由通过交流而引起的附加电阻. R有=R直+R交 R交=R邻+R集+R金 -总的绞入系数 -导电线芯的电阻率 欧姆*平方毫米/米 l-电缆长度 米 s-导电线芯的截面积 平方毫米 d-导电线芯的直径 毫米 a-回路两导体中心间距离 毫米 K-为涡流系数 u-为磁导率 -为电导率 有关 H(X) F(X) G(X) K的计算详见通信电缆50页1.2对称电缆的电感 当回路通以交流电后,则在回路的导电线芯中和回路周围产生磁通 ,在导电线芯内的称为内磁通,在导电线芯外的称为外磁通.而电感为磁通 与引起磁通的电流之比,所以相应于内磁通与外磁通有内电感L内与外电感L外,总电感为 L=L内+L外.当对称电路有屏蔽层时,对称电缆屏蔽回路,除了有电感L内与电感 L外,还有屏蔽体给传输回路带来的附加电感. 1.2.1.无屏蔽: (H/Km) -总的绞入系数 d-导电线芯的直径 毫米 a-回路两导体中心间距离 毫米 K-为涡流系数 u-为磁导率 -为电导率 有关 Q(X)的计算详见通信电缆54页 1.2.2.有屏蔽: (H/Km) -总的绞入系数 d-导电线芯的直径 毫米 a-回路两导体中心间距离 毫米 K-为涡流系数 u-为磁导率 -为电导率 有关 Q(X)的计算详见通信电缆54页. 1.3对称电缆的电容电缆回的电容与一般电容器的电容相似.两根导电线芯相当于两个电极,导电线 芯间的绝缘相当于电容器极板间的介质. 当回路两导电线芯带有等量异性电荷时,此电荷的电量Q与两导电线芯间的电位差U之比,为该回路的电容,即C=U/Q. 对称电缆回路的电容是比较复杂的,因为电缆中往往包括很多线对,而且外面又有屏蔽层或金属套,所有任何相邻的线芯间或线芯与屏蔽层.金属套都会有电容的存在.回路间的电容指各部分之和. 对称电缆回路的电容有两种: 工作电容和部分电容.一次传输参数中的电容指工作电容(工作电容为部分电容所组成). 无屏蔽对称电缆(UTP)的电容可按下式计算 F/m 适用于两导体相互平行，并且周围无其它线对的理想情况. a-两导体的中心距(mm) d-中心导体的直径(mm) e-绝缘材料的等效介电常数 对于多对结构的对称电缆，应考虑线对绞合的影响以及邻近线对等因素,其电容 计算公式为 F/m -绞合系数 -校正系数,考虑邻近线对或线对屏蔽层对于电容的影响. 校正系数与各结构参数之间的关系.屏蔽对绞组 无屏蔽对绞组 a-对称电缆导体的中心距 DS-屏蔽层内径(mm)d2-对绞后的外径(mm)d1-绝缘芯线的外径(mm)1.4.对称电缆的绝缘电导. 绝缘电导G这个参数说明电缆线芯绝缘层的质量和电磁能在线芯绝缘中的损耗情况.绝缘电导是由绝缘介质的特性决定的,也就是由绝缘介质的体积绝缘电阻系数 和介质损耗角正切来决定的.绝缘电导G是由直流绝缘电导G0和交流电导G组合的.计算公式如下: G=G0+G G=*Ctg()G0-直流损耗G-交流损耗-电流频率C-工作电容tg()-介质损耗角正切 2.二次传输参数二次传输参数是用以表征传输线的特性的参数,它包括特性阻抗ZC,衰减常数,及相移常数. 2.1特性阻抗特性阻抗是电磁波沿均匀电缆线路传播而没有反射时所遇到的阻抗,其值仅与线路的一次传输参数和电流的频率有关,而与线路的长度无关,也与传输电压及电流的大小及负栽阻抗无关: 无屏蔽对称电缆(UTP) 欧 欧 屏蔽对称电缆(STP) 欧 欧当对称电缆的中心导体是绞线结构，屏蔽为编织时,公式为 欧 K3为编织影响的经验修正系数,取值为0.980.99 K1为导体修正系数,导体结构修正系数K!与导体根数之间的关系:绞线内导体的导线根数 N 1 3 7 12 19 内导体结构的修正系数 K1 1.000 0.871 0.939 0.957 0.970 绞线内导体的导线根数 N 27 37 50 70 90 内导体结构的修正系数 K1 0.976 0.980 0.983 0.986 0.988 2.2衰减: 衰减是射频电缆的最重要的参数之一,它反映了电磁能量沿电缆传输时损耗的大小.电缆的衰减表示电缆在行波状态下工作时传输功率或电压的损耗程度. 对称电缆在射频下的衰减可按高频简化公式如下计算: 2.2.1.无屏蔽对称电缆: 2.2.2.有屏蔽对称电缆: f-频率de-绞合导体的电气等效直径 d-绞合导体外径 Ds-屏蔽内径 a-对称电缆导体的中心距 e-绝缘的等效介电常数 tg()-绝缘的等效介质损耗角正切 Kp1-导体的射频电阻系数 见射频电缆结构设计中表4.5 Kp2-屏蔽的射频电阻系数 见射