C_F型物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆的衰减设计计算.pdf

3 男 1951年出生 工程师 珠海汉胜特种电线有限公司 珠海市南山区七栋 519015 收稿日期 1996 02 06 C2F型物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆的 衰减设计计算 王达明 3 摘 要 介绍了在C2F型物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆的衰减设计计算中 如何合理选 择等效介电常数 r 等效介质损耗角正切tg r 外导体的材料系数 k 等参数 关键词 同轴电缆 物理发泡绝缘 衰减 Design and Calculation of Attenuation for Type C2F Physically2foamed Polyethylene Insulation Coaxial Cable Wang Daming Abstract This article describes the optimum choice of equivalent dielectric constant r equiva2 lent dielectric loss tangent tg r outer conductor material coefficientk for C2F type physicallyfoamed polyethlene insulation coaxial cable in the attenuation design and calculation1 Keywords Coaxial cable Physically foamed insulation Attenuation 1 主要参数选择的依据 C2F型物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆是一种采用新型绝缘结构的射频同轴电缆 该产品 设计计算中的主要参数选取有它的特殊性 下面就在产品设计中如何恰到好处地进行参数的 选取作几点介绍 物理发泡聚乙烯绝缘介质的等效介电常数 r是由聚乙烯和氮气的等效介电常数组合而 成 射频同轴电缆用聚乙烯的介电常数必须 213 一般原料厂家提供的优质聚乙烯才能达到 这个水平 所以取聚乙烯介电常数 213 氮气的介电常数 D 1 而氮气在聚乙烯中所含的 量 我们通常用发泡度来衡量 发泡度P的大小是根据产品规格和生产设备能力来确定的 我们以电子工业部第23所起草的行业标准征求意见稿为基础 7525电缆取P 015 7527电 缆取P 017 7529电缆取P 0172 75212电缆取P 0175 然后采用等效介电常数 r合成 公式进行计算 一般聚乙烯绝缘的等效介质损耗角正切tg r 以及每cm长度电缆的介质损耗Wd可按 下式计算 Wd U2 Ctg 1 由式 1 转化为正切值的关系式 tg Wd CU2 2 光纤与电缆及其应用技术 1996年第3期 Optical Fiber tg 为绝缘的介质损耗角正切 为施加的角频率 2 f f单位 为Hz C为等效介质的单位电容 单位pF m U为施加的电压 单位V 由上式可以看出当介质损耗 施加电压 电缆电容不变时 等效介质损耗角正切tg 随频 率升高而减小 聚乙烯的介质损耗随频率升高而变大 当频率升高到一定值时聚乙烯的介质损 耗角正切值基本上保持在4 10 4水平 不再升高 而物理发泡聚乙烯的等效介质损耗角正 切tg r就有明显的不同 它与含气量和施加频率有关 在频率高和发泡度大的情况下 tg r会 下降 这种现象的出现是跟气体和结构有关 在电容 施加电压一定时 物理发泡聚乙烯中聚 乙烯只含30 而气体含量70 的情况下 施加频率高到一定时 介质内部微型气泡中的气体 分子开始游离 此时再增大频率 气 体分子会因激烈地游离而产生热效应 使气泡内的压力 增大 同时游离又得到某种程度的抑制 因此当频率增大至某一限度时 等效介质损耗角正切 值升至最大而趋于稳定 并随频率再增大而发生明显的下降 根据上述理论我们对介质损耗 角正切tg r作了修正 使计算更合理化 试制产品的测试结果表明 测试值符合计算要求 当发泡度P 70 时 tg r修正至2 10 4 P 70 时 tg r修正至1 10 4比较适中 2 计算公式的选取和简化 根据C2F物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆的结构形式 我们采用管状外导体结构模式 虽 然FB型是编织外导体 但在编织层与绝缘层之间增加一层铝塑复合箔 近似地像一个导电率 稍差于铝管的管状外导体 参照GB11323289射频同轴电缆设计指南 采用电子工业部第23所1976编制的射频同轴 电缆设计计算资料中的有关公式和参数选取方法进行 依据行业标准征求意见稿 确定各系列产品的基本结构尺寸 进行计算 再从产品的价值 工程观点来优化结构尺寸 达到降低产品成本的目的 简化后的衰减计算公式 2161f r 10log D d 1 d k D 911f rtg r dB 100m 3 式中 是电缆在20 情况下的衰减总量 单位dB 100m f是电缆工作频率 单位MHz r为 电缆绝缘介质的等效介电常数 k 为外导体材料的材料系数 tg r为绝缘介质的等效介质损 耗角正切 1 等效介电常数的计算公式 r 2 1 2 P 1 2 1 P 1 4 式中 r为发泡聚乙烯等效介电常数 为聚乙烯介电常数 P 为物理发泡的发泡度 聚乙烯的介电常数为213 代入式 4 得式 5 r 12188 5189P 12188 2199P 5 2 外导体的材料系数k 考虑到外导体采用铝合金材料 取1128 3 等效介质损耗角正切的计算公式 82 光纤与电缆及其应用技术1996年第3期 tg r tg 2 tg 1 P 2 1 2 P 1 tg 2 P 2 1 P 1 6 式中tg r为物理发泡介质的等效介质损耗角正切 为聚乙烯介质的介电常数 tg 为聚乙烯 介质的介质损耗角正切值 取聚乙烯的介质损耗角正切tg 4 10 4 代入式 6 得式 7 tg r 4 1814 1 P 516 216P 912 2 P 516 113P 10 4 7 3 计算实例 行标征求意见稿采用SYWV275型号 以下表中用752代表 我公司的产品用C2F型号 以 下表中用C2F代表 三种产品的具体计算值和标称值对比如表1 3所示 表1 7527电缆计算值 参数D mmd mmP r tg r 10 4 dB 100m 1 50MHz200MHz550MHz800MHz 7527 标称值 7125116601711341164312061401017013130 7527 计算值 712511660171134116421695155915711178 7C2FB 标称值 618011600171134116431361501019013150 7C2FB 计算值 6180116001711341164218551871011212144 7C2FB 修正值 618011600171134110021815174917511190 7C2FB 实测值 6175116001681136110021715171917311183 表2 7529电缆计算值 参数D mmd mmP r tg r 10 4 dB 100m 1 50MHz200MHz550MHz800MHz 7529 标称值 9100211501721131115521405100815010140 7529 计算值 910021150172113111552114414571739154 9C2FB 标称值 8160210501721131115521505120817010180 9C2FB 计算值 816021050172113111552124416481059193 9C2FB 修正值 816021050172113111002121415371739147 9C2FB 实测值 815321060172113111002121414571759147 下转第59页 92 王达明 C2F型物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆的衰减设计计算 以适量的G 653单模光纤 优先选用全色谱的带状单模光纤和全色 谱的一次涂覆单模光纤 612 光缆 光缆结构以中心束管式光缆为主 并适 度采用松套层绞式光缆和骨架式光缆 光缆 护套材料以高密度聚乙烯 HDPE 加涂塑钢 带和阻水带为主 光缆内应有压力填充油 膏 光缆芯数 不少于10芯单模光纤 并按 需要依偶数递增 或按十年内的需求选用少 芯数光缆 参 考 文 献 1 ITU T recommendation G 651 G 652 G 653 G 654 G 975 1993 2 国家标准 同步数字体系SDH光缆线路系统进网要求 征求意见稿 GBxx xx 3 屠世桢 光纤区域网原理与设计 北京 人民邮电出版 社 1992 4 董孝义 王廷尧 新一代光纤通信与同步网 原理与 发展 天津 天津科学技术出版社 1994 上接第29页 表3 75212电缆计算值 参数D mmd mmP r tg r 10 4 dB 100m 1 50MHz200MHz550MHz800MHz 75212 标称值 1115021770175112811411190319061708120 75212 计算值 1115021770175112811411167314861097154 12C2FT 标称值 1115021800175112811411190319061708110 12C2FT 计算值 1115021800175112811411166314861097154 12C2FT 修正值 1115021800175112811001165314051867120 12C2FT 实测值 1113921770175112911001162313051807110 从以上3表中可以看出 物理发泡聚乙烯等效介质损耗