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2019-09-27

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  电信电缆(telecommunication cable)电信号的传输线,是各种电子系统中不可缺少的传输媒介。

  电信号的传输线,它是各种电子系统中不可缺少的传输媒介;电信电缆用途遍及电子技术各个领域。

  电信号的传输线。它是各种电子系统中不可缺少的传输媒介。电信电缆用途遍及电子技术各个领域。

  发展简况最早出现的电信电缆,是1851年敷设在英国多佛尔到法国加莱之间的英吉利海峡海底电报电缆。它采用铜导体和马来橡胶绝缘,利用海水构成回归导体,在40公里距离内成功地进行了电报信号的传输。1892年出现了纸绝缘多对数电线路电话的载波对称电缆。为适应通信容量大幅度增长的需要,1929年发明了同轴电缆,先后开通480线路电线年代出现射频电缆,用来代替早期无线电台采用的架空平行双线或硬同轴管作为发射机至天线的馈线。第二次世界大战以后,由于电子技术的进步和聚乙烯、聚四氟乙烯等高频介质的出现,射频电缆的品种增加、性能提高。应计算机、核子技术和航天技术发展的要求,现代又有各种具有独特结构和特殊性能的电缆,例如重量轻、体积小的带状电缆,耐辐照、耐高温电缆和低噪声电缆等许多新品种。

  导体用以传导电信号。它应具有良好的电性能,足够的机械强度和一定的柔软性。导体材料采用高电导率的铜、铝等金属。微小型电缆为了提高机械强度,采用铜包钢线或铜合金作导体。根据不同要求,导体的结构有实心单线、多股绞线、编织套管、无缝光管、纵包光管和皱纹管等多种形式。在铜导体表面镀银可以提高电导率和抗氧化能力,镀锡可提高耐腐蚀性和可焊性,镀镍可提高耐温等级。

  绝缘用以支撑和分隔导体使各对导体分别构成传输信号的电回路。绝缘材料应具有良好的电绝缘性,较高的机械强度,有一定的柔软性,容易加工。常用的绝缘材料有纸(纸绳、纸带、纸浆)、橡胶和塑料(聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯等)。现代电信电缆多数采用各种优质塑料或塑料与空气绝缘。

  屏蔽用于改善电缆的抗干扰性能。屏蔽结构通常有金属线编织,金属带纵包或绕包和金属管等几种形式。采用铜-铁-铜组成的多层屏蔽体可进一步提高屏蔽性能。

  护层和铠装对电缆芯提供保护,承受压力和拉力,并提高电缆对各种环境的适应能力。护层可由橡胶、塑料、金属、塑料-金属、玻璃丝、棉纱等材料制成。铠装有细钢丝编织、钢丝绞合和钢带绕包等形式。现代又有氩弧焊钢管护层,能抵御潮气入侵和鼠、蚁等生物破坏,效果良好。

  电性能包括一次参数、二次参数和其他参数。一次参数有电阻、电容、电感和绝缘电导,它们是电缆回路的基本参数,取决于电缆的结构、材料和传输信号的频率。二次参数指特性阻抗、衰减常数和相移常数,是表征电缆回路传输特性的重要参数,直接影响使用。二次参数可由一次参数导出。其中,特性阻抗表示沿电缆的各点行波信号的电压与电流之比,即无限长电缆回路所呈现的输入阻抗。当电缆回路的特性阻抗与负载阻抗相同时便不存在终端反射,电缆可向负载输送最强的信号。衰减常数表示行波信号沿单位长度电缆回路传输后的损耗程度。通常要求电缆衰减尽可能小,以提高传输效率。相移常数表示行波信号沿单位长度电缆回路传输后相位滞后的程度。它对于相敏电子系统是很重要的指标。除一次、二次参数外,还有电压驻波比、耐电强度、功率容量、速比、串音衰减和屏蔽衰减等其他表征电缆电气性能的参数。电缆回路的不均匀会产生反射波,并沿电缆回路形成驻波。驻波的波腹点与波节点的电压之比称为电压驻波比。它与电缆的制造精度有关。电压驻波比对信号的传输质量(特别对电视图像的清晰度)很有影响,必须采取有效措施加以降低。耐电强度表示电缆回路可以安全承受的电压值,它取决于电缆的绝缘质量,是高压电缆的主要指标。功率容量表示电缆可以安全传输而不会发生电击穿或热损坏的最大允许功率,对于通信、广播、电视用的大功率馈线电缆这一指标十分重要。速比表示信号在电缆中和在自由空间中传输的速度之比,它与电缆绝缘的介质常数有关。串音衰减和屏蔽衰减均表征电缆回路的抗干扰能力。通常用串音衰减来衡量多对电缆内部各回路之间的干扰程度,而用屏蔽衰减来表征电缆回路对外界电信号的抗干扰能力。后者对于多对数电缆和电子设备密集系统中所用的电缆十分重要。

  电信电缆的机械特性包括弯曲性能、抗张、抗压、抗振、抗冲击和耐磨等性能。物理性能包括尺寸、重量、阻燃、耐热、耐寒、耐光老化、耐腐蚀、防潮湿、防盐雾、防霉菌、防雷击、防鼠、防蚁等。电缆要有良好的机械、物理性能,能承受各种机械应力,并在恶劣环境下电性能不恶化,从而保证长期可靠地工作。

  分类电信电缆种类繁多,一般可按结构特点、使用频率、绝缘形式、敷设方式和护层形式进行分类。从结构上分,有对称电缆和同轴电缆两大类。前者,组成电回路的二根芯线对地是对称的;后者则是由同心套置的两个金属导体构成电回路。按使用频率可分成低频、高频和射频三种电缆。低频电缆用于传输低频或音频信号,信号频率约在 3千赫以下;高频电缆(又称载波电缆)用于传输载波信号,使用频率已达60兆赫;射频电缆主要用于传输频率在0.5兆赫以上的信号,最高频率可达20吉赫。从绝缘形式上可分成实芯绝缘、空心绝缘和半空气绝缘电缆;从敷设方式上可分成架空、埋地、管道和海底电缆;从护层形式上可分成铅包、铝套、塑料护套和综合护层电缆等。

  市话电缆用于市内、近郊和厂矿等局部地区的电话线路。其通信距离短,芯线对数多,一般传输音频信号。作为电话局间中继线时,也可传送脉码调制信号,进行多路通信。市线毫米的软铜线作导体,用纸、聚乙烯、泡沫聚乙烯及聚丙烯等作绝缘,保护层有铅、铝金属、金属-塑料综合护层等。当电缆直接埋在地下或水中时,还需要加上钢带或钢丝铠装。

  长途通信电缆用途广泛,品种繁多。低频对称通信电缆用作中继线和铁路调度电话用户线等,一般传输音频电话。载波对称通信电缆用作长途载波通信干线千赫。这两种对称通信电缆结构基本相同,但后者的电性能和制造精度要求较高。导体一般采用0.8~1.2毫米的软铜单线,绝缘用纸绳-纸带或泡沫聚乙烯。载波对称通信电缆的绝缘还有聚苯乙烯绳-带、聚乙烯绳-管和聚乙烯鱼泡等形式。绝缘芯线控星绞方式绞合成四线组,最后将若干个四线组绞合成缆后再包上护层和铠装层。

  同轴通信电缆在高频下有良好的抗干扰性能,传输频带宽,衰减小,容量大,各国均广为使用。按照同轴对的结构尺寸可分成大、中、小、微等四种同轴通信电缆。其中大同轴通信电缆用的不多,中同轴通信电缆的同轴对尺寸为2.6/9.4毫米,小同轴为1.2/4.4毫米,微同轴为0.7/2.9毫米。中同轴通信电缆的最高复用频率为9、12、18及60兆赫四种,分别开通1800、2700、3600及10800路电话,一般用作大容量长途通信干线。小同轴通信电缆的最高复用频率为1.3、4、12及18兆赫,分别开通360、960、2700及3600路电话,用作中继线和长途通信干线。微同轴电缆用于数字通信系统。

  中、小、微同轴电缆的同轴对一般由铜单线作内导体,纵包铜带构成外导体。绝缘结构分别为聚乙烯垫片,聚乙烯鱼泡及泡沫聚乙烯。整个电缆一般由同轴对、四线组及信号线为中同轴综合通信电缆同轴对结构和断面图。 海底通信电缆用来实现陆地与岛屿、岛屿之间以及洲际跨洋的有线通信。它和卫星通信一起构成当代的环球通信网。海底电缆历史悠久,技术成熟,现代最大通信容量已达4000路电话。海底通信电缆有同轴和对称两种结构,前者用于长距离大容量线路,后者相反。海底电缆容易遭受海潮涨落的冲击和舰船抛锚、捕鱼活动的损伤,应有重型钢丝铠装保护(图2)。但敷设深度超过1000米时便不会受到这种危害,可采用无铠装(内铠)结构,即在内导体中放入高强度钢丝绞线来承受敷设和修理时起吊的电缆自重和跨越海底深沟所造成的张力。 射频电缆用于无线电频率的各种电信电缆,包括对称、同轴和螺旋三种结构。其中同轴射频电缆工作频率范围宽,是最主要的结构形式。

  柔软射频同轴电缆用于小型电台收发天线的馈线和电子设备的连接线,是规格最多、用途最广的基本射频电缆系列。这一系列电缆的尺寸较小,内导体一般为铜单线或绞线,外导体多为铜丝编织。根据耐温等级的不同,绝缘可由聚乙烯或聚四氟乙烯构成。电缆护套层采用聚乙烯、聚氯乙烯或玻璃丝编织后浸渍硅有机漆等。

  大功率射频同轴电缆用作通信电台、电视发射台天线的馈线,具有大功率、低衰减等优点。它的尺寸较大,柔软性稍差,一般用于固定敷设的场合。为了改善电缆的柔软性,导体常采用皱纹铜管或皱纹铝管,并采用空气绝缘。采用耐高温介质或空气绝缘和增大电缆结构尺寸是提高功率容量的最有效的途径。

  共用天线电视电缆又称电缆电视电缆,用于大楼、电视盲区等共用天线电视接收系统、闭路电视系统和城市有线电视系统。这类电缆包括干线、分支、分配和用户引入电缆等多个品种。它应具有电压驻波比小、屏蔽性和经济性好等特点。电缆为75欧同轴结构,干线电缆多采用泡沫塑料绝缘,铝管外导体;支线电缆多选用泡沫或实芯塑料绝缘,铝-塑复合带纵包或铜丝编织外导体结构。

  漏泄同轴电缆与传统的同轴电缆相反,在电缆的外导体上规律地开有各种形状的槽孔,信号既沿电缆向终端传输,又有一部分通过槽孔发射出来。同时,外部信号也可通过槽孔被接收并沿电缆传输。这种电缆兼有传输线和收发天线两种功能,用于地下铁道和隧道等空间电磁波传播不良的环境,可与移动对象进行通信和实行控制,图3为典型的漏泄同轴电缆。 对称射频电缆用作无线电台对称天线的馈线和高频设备对称回路的连接线。它的两根绝缘芯线可以绞合或平行配置。这种电缆可带有屏蔽层,其形式可以是单根芯线屏蔽、绞合回路屏蔽或二者兼有,当屏蔽性能要求较高时亦可采用双层屏蔽。

  带状电缆由多根导线以一定间距排列并固定在同一平面内构成的多芯电缆。与圆形电缆相比,具有布线整齐,便于识别,成本低廉,端接方便等优点。在各种电子设备中广泛采用。

  低噪声电缆特点是当受到冲击、振动、压力和弯曲等机械力作用时,电缆产生的噪声很小,用于振动场合进行测量和微弱信号检测系统。降低噪声的措施一般是在外导体与绝缘之间引进硅油之类润滑膜,以减小摩擦系数。此外,在绝缘与导体间加一层石墨之类的半导体层,可以泄漏所产生的分离电荷。

  耐辐照电缆适用于原子能反应堆、高能加速器、核武器试验场和航天器等各种具有强烈辐射的环境。核辐射使电缆的绝缘电阻和机械性能下降。耐辐照电缆的关键是选择耐辐照的材料,主要是绝缘材料。它必须能承受中子、质子、电子等高能辐射作用。无机材料远比有机材料耐辐照性能优越。在不少情况下还要求耐辐照电缆耐高温。耐高温的关键也是选用合适的材料。通常,耐辐照性能好的材料也具有耐高温性能。

  超导同轴电缆用铌、铅等超导金属作内外导体。它的特点是在深低温下电阻几乎完全消失,可用作延迟线、超屏蔽的信号传输线等。