同軸電纜特性相關(guān)公式

1、1.信號(hào)在電纜中的傳輸速率其中，C為光速，8為介電常數(shù)。注1： SYV是100%聚乙烯填充，介電常數(shù)=2.2-2.4左右；而SYWV也是聚乙烯填充，但 充有80%的氮?dú)鈿馀荩垡蚁┲缓?0%，宏觀平均介電常數(shù)=1.4左右；這一工藝成就 于90年代，它有效降低了同軸電纜的介電損耗。注2： SYV電纜是最早期的同軸電纜，在幾十上百年時(shí)間里一直用它傳輸，包括傳輸射頻信 號(hào)；但后來當(dāng)SYWV出現(xiàn)后，射頻以上波段就很少應(yīng)用SYV 了。因?yàn)楦哳l衰減差別太大了； 慢慢的SYV就基本上主要用在監(jiān)控視頻傳輸上了，也就把這種射頻電纜的“元老”，改稱為“視 頻電纜”了。但這絕不等于說：SYV“視頻電纜”的視頻傳輸

2、特性比SYWV好，實(shí)際情況剛好相 反，SYWV的視頻傳輸特性也全面優(yōu)于SYV電纜。這方面的誤解很普遍，且我國(guó)南方比北方 的誤解要嚴(yán)重，認(rèn)為傳輸視頻信號(hào)，必須用視頻電纜”。實(shí)測(cè)1000米電纜視頻傳輸性能， SYWV75-564 編 電纜：0.5M5.15db,6M19.12db;國(guó)標(biāo)優(yōu)質(zhì) SYV75-5/96 編 電纜： 0.5M6.43db,6M21.76db（相同編網(wǎng)結(jié)構(gòu)電纜衰減比發(fā)泡電纜大3db即大1.4倍以上）， 有一個(gè)還挺有名的廠家產(chǎn)品，SYV75-5/128編電纜，6M25.22db，衰減比發(fā)泡電纜大6db以 上一一即大2倍多。2. TDR測(cè)試系統(tǒng)的整體上升時(shí)間由下式?jīng)Q定：T =r

3、system其中，T是階躍信號(hào)的上升時(shí)間，T是示波器帶寬對(duì)應(yīng)的上升時(shí)間。stepscope通常階躍信號(hào)經(jīng)過2個(gè)相鄰的阻抗不連續(xù)點(diǎn)之間的時(shí)間大于TDR測(cè)試系統(tǒng)的上升時(shí)間（T ）的二分之一，則這2個(gè)阻抗不連續(xù)點(diǎn)是可以被此TDR系統(tǒng)分辨的。rsystem但是，不能認(rèn)為TDR激勵(lì)階躍信號(hào)源上升沿越快，則該TDR越好。（1）首先,實(shí)際的測(cè)試系統(tǒng)還要包含測(cè)試夾具（電纜、轉(zhuǎn)接器、連接器及探針等），由于測(cè)試 夾具的性能，可能會(huì)大大略化TDR實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)的上升時(shí)間，即J尸 T+ Tsystem stepscopefixture也就是說，如果測(cè)試夾具無法滿足更快的上升時(shí)間，則選擇上升沿再快的TDR也是沒有意義 的

4、。（2）選擇多快的上升沿的TDR主要取決于DUT的工作速率（或頻率范圍）。對(duì)于大多TDR 說應(yīng)用來說,DUT的工作速率95%以上的TDR應(yīng) 用,35 ps上升時(shí)間的TDR系統(tǒng)是足夠的。而且，對(duì)于本身工作速率不高的系統(tǒng)，過快的上升沿會(huì)產(chǎn)生額外的過沖和多次反射，不但不會(huì)提高測(cè)試精度，反而會(huì)引入不必要的誤差。參考文獻(xiàn)：唐亮，趙春宇.時(shí)域反射（TDR）測(cè)試問題分析J.電子測(cè)量技術(shù).2008年5月，第31 卷第 5 期，42-44.同軸電纜的特性阻抗z = :R + 沁 L G + jC其中，R、L、G、C分別表示單位長(zhǎng)度的電阻、電感、電導(dǎo)、電容。由上式可知，特性阻抗隨f不同而不同。如果我們假定內(nèi)、外導(dǎo)

5、體都是理想導(dǎo)體，即R和G忽略不計(jì)，則Z=C，特性阻抗與頻率無關(guān)，完全取決于電纜的電感和電容，而電感和電容取決于導(dǎo)體材料、內(nèi)外導(dǎo)體間的介質(zhì)和內(nèi)外導(dǎo)體直徑Z=138式中8為絕緣體的相對(duì)介電常數(shù)它隨材料的種類和密度而不同,D為外導(dǎo)體內(nèi)徑,d為內(nèi)導(dǎo)體 外徑。衰減特性信號(hào)在同軸電纜里傳輸時(shí)的衰耗與同軸電纜的尺寸、介電常數(shù)、工作頻率有關(guān),相近的 計(jì)算公式如下：A =心 K + CZ式中f為傳輸信號(hào)頻率,Z為特性阻抗,K是由內(nèi)外導(dǎo)體直徑、電導(dǎo)率和形狀決定的常數(shù)C 項(xiàng)通常較小,工程計(jì)算中通常忽略。由上式可見衰減常數(shù)與信號(hào)的工作頻率f的平均方根成 正比，即頻率越高，衰減常數(shù)越大頻率越低，衰減常數(shù)越小。參考文獻(xiàn)：

6、同軸電纜的結(jié)構(gòu)與特性及質(zhì)量檢測(cè)方法信號(hào)在同軸電纜傳輸時(shí)，由于內(nèi)導(dǎo)體存在一定的阻，絕緣介質(zhì)不可避免地存在一些漏電 流使電纜發(fā)熱而損失一部分能量，這部分能量就是電纜的損耗。其損耗隨電纜的長(zhǎng)度增加和 頻率的增加而增加。大小用衰減系數(shù)a表示，公式：a = 4.75x10-2（% + 命）打 +1.98x10-4f JT dBmf :傳輸高頻信號(hào)的頻率：K1、K2是內(nèi)、外導(dǎo)體的材料和形狀決定的常數(shù)：d、D是內(nèi)、外導(dǎo)體的直徑（單位：厘米），8 ,絕緣介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)。從公式中看出，電纜衰減與材料、 形狀和頻率及相對(duì)介電常數(shù)有關(guān)。電纜傳輸距離越長(zhǎng)、頻率高越高，損耗越大。在設(shè)計(jì)傳輸 系統(tǒng)時(shí)，要根據(jù)傳輸距離、頻

7、率選擇適合的電纜作為傳輸線。任何電纜都有使用壽命的，在 使用一段時(shí)間后，由于材料老化，導(dǎo)體電阻增加，絕緣介質(zhì)的漏電流加大，使電纜的衰減增 加。當(dāng)電纜的衰減量比標(biāo)稱值增加10%-15%時(shí)，該電纜就被淘汰更新了。屏蔽衰減是衡量同軸電纜屏蔽性能的技術(shù)參數(shù)。如果電纜的屏蔽性能不佳，其外部的電 磁噪聲干擾就會(huì)侵入，而內(nèi)部傳送的信號(hào)也會(huì)向外輻射，并影響其特性阻抗。普通編制網(wǎng)型 同軸電纜的屏蔽層是由一層金屬編制網(wǎng)組成，編制網(wǎng)的密度越大越有利于屏蔽；而采用銅箔 代替鋁箔時(shí)，則屏蔽性能更佳。采用鋁管或銅管作為屏蔽層的同軸電纜的屏蔽衰減卻可達(dá)120dB以上。反射系數(shù)P = U /U = (Z -Z )/(Z +

8、Z )-+ c 0 c 0式中，式中，Z為傳輸線路的負(fù)載阻抗,Z0為傳輸線路的特性阻抗(或稱為波阻抗)，U-反 為反射波波幅，U +為發(fā)射波波幅。得到反射系數(shù)后，根據(jù)公式可以得到傳輸線路上任意點(diǎn)的阻抗。Z 0拌6駐波比駐波比就是反應(yīng)系統(tǒng)匹配程度，駐波系數(shù)VSWR用公式表示：VSWR=Vmax/Vmin其中， Vmax：入射波與反射波的電壓相同位點(diǎn)相加的波峰；Vmin：入射波與反射波的電壓同相位 點(diǎn)相減的波谷。如果線路在阻抗匹配的情況下，損耗非常小，甚至為零，在理論上能實(shí)現(xiàn)無損耗傳輸。 但由于設(shè)計(jì)計(jì)算和生產(chǎn)工藝的誤差，致使特性阻抗不可能達(dá)到理論值：而且在使用過程中， 也無法保證所有接口都符合設(shè)計(jì)

9、值要求，達(dá)到精確匹配。電纜在設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)只是盡可能接近 理論值，在使用中，也只能盡量達(dá)到匹配。一般駐波比達(dá)到1.1-1.5已經(jīng)屬于良好匹配狀態(tài) 了。7緣介質(zhì)絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)越小，電纜的衰減量和溫度系數(shù)也越小。在各種介質(zhì)中，空氣的介電常數(shù)最小，衰減量和溫度系數(shù)也最小，但無法固定內(nèi)、外導(dǎo)體，故只能采用半 空氣心。如：竹節(jié)型或藕心型等。同軸電纜中的絕緣介質(zhì)材料的性質(zhì)對(duì)于其特性阻抗具有直接影響。當(dāng)電纜受潮或進(jìn)水 后，將會(huì)造成絕緣介質(zhì)相對(duì)電容率的變化，使電纜內(nèi)部分布電感和分布電容發(fā)生相應(yīng)的改變， 也就造成了特性阻抗的變化。所以，要嚴(yán)禁同軸電纜的受潮和進(jìn)水現(xiàn)象。8溫度特性由于導(dǎo)體電阻、絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)等都與溫度有一定的關(guān)系，因此，同軸電纜的衰減 也與溫度有關(guān)系。隨著溫度的升高，電纜衰減量隨之增大。我們把溫度升高1C時(shí)電纜衰減 的相對(duì)增加值定義為溫度系數(shù)。一般電纜的溫度系數(shù)大約為0.2%C，即溫