通讯电缆的电性能与设计计算

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1、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：变换器变换器信号源信号接收器传输线路发送机接收机图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、

2、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，保密性好，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

3、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252kHz；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

4、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

5、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。2020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（

6、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=I1eγ

7、x(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=I0e-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/I

8、0=Zc（chγl/shγl）=Zc/thγl(4-2-11)式中l为电缆长度。如电缆终端短路，则始端电压U0、电流I0与终端电压U1、电流I1的关系式为U0=I1ZCshγl(4-2-12)I0=I1chγl(4-2-13)输入阻抗Z0=U0/I0=Zc（shγl/chγl）=Zc/thγl(4-2-14)2.一次传输参数2.1有效电阻电缆回路的有效电阻包括直流和通过交流电流时的附加电阻。直流电阻R0=λ800