通讯电缆的电性能与设计计算.docVIP

通信电缆的电性能与设计计算 1.通信电缆的基本概念 1.1 电缆通信线路的传输概念 通信的过程就是把人们需要传输的各种信号如声音(说话、音乐、广播节目等)、图像（人物像、电影、电视节目等）、数字符号（数据、电报等），在发送端通过发送机变换为电磁能，这电磁能通过各种传输线路，送达接收端，再通过接收机（变换器）和信号接收器把电磁能变换为原来的信号（声音、图像或数字符号）的过程。如图4-2-1所示： 发送机 接收机 图4-2-1 通信过程示意图 在长途通信系统中，发送端与接收端往往相距几百公里、几千公里甚至上万公里。这就需要很好地选择舆线路。传输线路一般分为无线传输与有线传输两大类。有线传输万其是电缆线路传输，虽初次投资较大、施工和维护也比较困难，但不受大气变化直接影响，比无线传输要稳定，必威体育官网网址性好，且受外界的干扰也比较少，工作寿命比较长，在战争期间也不易受到破坏。故当肖我国国内通信正大力发展电缆线路。 长途电缆的发展方向主要是扩展传输频带,使每一个回路可以复用更多的通路,使通信能力更强,通信理加经济,以便更好地适应国民经济迅速发展的需要.目前纸强纸带绝缘的HEQ-156电缆可以在一个回路中复用到12个话路,频率到156kHz；HEQ-252电缆可以用双电缆制在两个回路中复用到60个话路，频率到252 kHz；小同轴电缆在两个同轴回路中可以开通300个话路，频率到1.3MHz；中同轴电缆在两在同轴回路中可以开通1800个话路，频率到8.5MHz。 在保证传输质量的前提下，扩展电缆线路的使用频带，以便更经济有效地复用更多的话路，传送更多的住处必须降低线路的衰减，减少回路间的相互干扰（串音），减少在传输过程中由于不均匀性引起的失真、畸变等现象的产生。而降低线路的衰减，减少相互干扰的失真等现象，道德必须在电缆的设计和制造过程中保证一定的技术指标。随后在电缆线路安装过程中，还需要采取一些适当的措施以保证达到整个线路的传输标准。 1.2 通信电缆的等效电路 通信电缆在电特性上可看成是一个四端网络。而这一个四端网络又是由无数无限小的四端网络（也就是无数无限小的电缆段）串联组成的。 由于回路导线上存在着均匀分布的电阻和电感，回路导线间存在着均匀分布的电容和电导，因此这些无限小的四端网络（即无限小的电缆段）的结构型式如图4-2-2所示。 图4-2-2无限小电缆段等效电路图 图4-2-2中R为电缆回路每公里的有效电阻，L为电缆回路每公里的电感，C为电缆回路每公里的电容，G为电缆回路每公里的绝缘电导dl为无限小电缆段的长度。 对同轴电缆来说，由于两根导线是不对称的，因此R、L在两根导线上的分布也将不同。 对于电缆全长来说，它的等效电路就是无数这样无限小的四端网络的串联。如图4-2-3所示。 图4-2-3 电缆的等效电路 1.3 均匀电缆的基本方程式 根据上述等效电路，建立和解出微分方程，可得到由始端作参考的电压和电流方程式 UX =U0chγχ-I0ZCshγχ (4-2-1) Ix =I0chγχ-(U0/Zc) shγχ (4-2-2) 式（4-2-1）及式（4-2-2）中 U0、I0—线路始端的电压和电流； Ux、Ix—距离始端χ处的电压和电流； Zc—电缆波阻抗； γ—电缆传播常数。 Zc和γ都是电缆的二次传输参数，在一定频率时，取决于电缆结构。 如果以终端作参考，则可得方程式 Ux=U1chγχ+I1Zcshγχ （4-2-3） Ix =I1chγχ-(U1/Zc) shγχ (4-2-4) U1、I1—线路终端的电压和电流； Ux、Ix—距离终端χ处的电压和电流。 如电缆负载是匹配的，即负载阻抗等于电缆的波阻抗，则方程式以终端作参考时简化为 Ux= U1eγχ (4-2-5) Ix = I1 eγx (4-2-6) 式（4-2-5）、式（4-2-6）中 U1、I1—线路终端的电压和电流； Ux、Ix—距离终端χ处的电压和电流。 如电缆负载是匹配的，则以始端作参考时方程式简化为 Ux= U0e-γχ (4-2-7) Ix = I0 e-γx (4-2-8) 式（4-2-7）、式（4-2-8）中 U0、I0—线路始端的电压和电流； Ux、Ix—距离始端χ处的电压和电流。 如电缆终端开路，则电压U0、电流I0与终端电压U1、电流I1的关系式为 U0=U1chγl (4-2-9) I0 = (Ue/Ze) shγl (4-2-10) 输入阻抗 Z∝= U0/I0= Zc（chγl/ shγl）= Zc/ thγl (4-2-11) 式中