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來源：行業(yè)動態(tài) 閱讀：6015 發(fā)布時(shí)間：2021-05-09
同軸電纜使用內(nèi)部導(dǎo)體（通常是實(shí)心銅，絞合銅線或鍍銅鋼絲）傳導(dǎo)電信號，該內(nèi)部導(dǎo)體被絕緣層包圍，并且全部被屏蔽層（通常為一到四層編織的金屬編織層和金屬帶）包圍。電纜由外部絕緣護(hù)套保護(hù)。通常，屏蔽層的外部保持接地電位，并且將信號傳輸電壓施加到中心導(dǎo)體。同軸設(shè)計(jì)的優(yōu)勢在于，在差分模式下，內(nèi)部導(dǎo)體上和外部導(dǎo)體內(nèi)部具有相等的推挽電流，信號的電場和磁場被限制在電介質(zhì)內(nèi)，屏蔽層外部幾乎沒有泄漏。此外，如果在線路的接收端濾除了不相等的電流，則在很大程度上防止了電纜外部的電場和磁場干擾電纜內(nèi)部的信號。這種特性使得同軸電纜既適合承載微弱的信號（不能容忍來自環(huán)境的干擾），又適合于較強(qiáng)的電信號（必須不允許輻射或耦合到相鄰的結(jié)構(gòu)或電路中）。較大直徑的電纜和帶多個(gè)屏蔽的電纜泄漏較少。
同軸電纜的常見應(yīng)用包括視頻和CATV分配，RF和微波傳輸以及計(jì)算機(jī)和儀器數(shù)據(jù)連接。
電纜的特性阻抗（{\ displaystyle Z_ {0}} Z_ {0}）由內(nèi)部絕緣體的介電常數(shù)以及內(nèi)部和外部導(dǎo)體的半徑確定。在射頻系統(tǒng)中，電纜長度與所傳輸信號的波長相當(dāng)，因此均勻的電纜特性阻抗對于最大程度地降低損耗很重要。選擇源阻抗和負(fù)載阻抗以匹配電纜的阻抗，以確保最大的功率傳輸和最小的駐波比。同軸電纜的其他重要特性包括衰減與頻率，電壓處理能力和屏蔽質(zhì)量的關(guān)系
。
同軸電纜的設(shè)計(jì)選擇會影響物理尺寸，頻率性能，衰減，功率處理能力，靈活性，強(qiáng)度和成本。內(nèi)部導(dǎo)體可能是實(shí)心的或絞合的；擱淺更靈活。為了獲得更好的高頻性能，內(nèi)部導(dǎo)體可能會鍍銀。鍍銅鋼絲通常用作有線電視行業(yè)電纜的內(nèi)部導(dǎo)體。
圍繞內(nèi)部導(dǎo)體的絕緣子可以是實(shí)心塑料，泡沫塑料或帶有支撐內(nèi)部電線的墊片的空氣。介電絕緣體的特性決定了電纜的某些電氣特性。常見的選擇是用于低損耗電纜的固態(tài)聚乙烯（PE）絕緣子。固態(tài)聚四氟乙烯（PTFE）也用作絕緣體，并且僅用于增壓電纜中。[需要引證]一些同軸線使用空氣（或其他氣體）并具有隔離物，以防止內(nèi)部導(dǎo)體接觸屏蔽層。
許多傳統(tǒng)的同軸電纜使用編織銅線形成屏蔽層。這樣可以使電纜具有柔性，但是這也意味著屏蔽層中存在間隙，并且屏蔽層的內(nèi)部尺寸會稍有變化，因?yàn)榫幙棇硬荒芷教埂Ｓ袝r(shí)編織層是鍍銀的。為了獲得更好的屏蔽性能，某些電纜具有雙層屏蔽。[4]屏蔽層可能只是兩個(gè)編織層，但現(xiàn)在更常見的是用金屬絲編織層覆蓋薄箔屏蔽層。一些電纜可能會投資于兩個(gè)以上的屏蔽層，例如“ quad-shield”，它使用了四個(gè)交替的箔和編織層。其他屏蔽設(shè)計(jì)則犧牲了靈活性，以獲得更好的性能。一些屏蔽是堅(jiān)固的金屬管。這些電纜不能急劇彎曲，因?yàn)槠帘螌訒そY(jié)，從而導(dǎo)致電纜損耗。當(dāng)使用箔屏蔽層時(shí)，箔中包含一根細(xì)小的導(dǎo)線，使焊接屏蔽端子更加容易。
對于高達(dá)1 GHz的大功率射頻傳輸，可提供尺寸為0.25英寸以上的帶實(shí)心銅外導(dǎo)體的同軸電纜。外導(dǎo)體像波紋管一樣是波紋狀的，以具有柔韌性，而內(nèi)導(dǎo)體則通過塑料螺旋線保持在適當(dāng)?shù)奈恢茫越朴诳諝饨^緣。[4]這種電纜的一個(gè)品牌名稱是Heliax。
同軸電纜需要絕緣（電介質(zhì)）材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以保持中心導(dǎo)體和屏蔽層之間的間距。介電損耗按以下順序增加：理想介電（無損耗），真空，空氣，聚四氟乙烯（PTFE），聚乙烯泡沫和固態(tài)聚乙烯。不均勻的電介質(zhì)需要通過非圓形導(dǎo)體進(jìn)行補(bǔ)償，以避免產(chǎn)生電流熱點(diǎn)。
盡管許多電纜具有固體電介質(zhì)，但其他電纜卻具有泡沫電介質(zhì)，其中包含盡可能多的空氣或其他氣體，以允許使用較大直徑的中心導(dǎo)體來減少損耗。泡沫同軸電纜的衰減將減少約15％，但某些類型的泡沫介質(zhì)在潮濕的環(huán)境中（尤其是在其許多表面）可以吸收濕氣，從而大大增加了損耗。形狀像星形或輻條的支撐甚至更好，但更昂貴，并且極易受潮氣滲透。更昂貴的是20世紀(jì)中葉用于某些城市間通信的空同軸電纜。中心導(dǎo)體每隔幾厘米被聚乙烯圓盤懸掛。在某些低損耗同軸電纜（例如RG-62型）中，內(nèi)部導(dǎo)體由聚乙烯的螺旋線支撐，因此，大部分導(dǎo)體與護(hù)套內(nèi)部之間存在空隙?？諝獾妮^低介電常數(shù)允許在相同阻抗下具有更大的內(nèi)徑，在相同截止頻率下具有更大的外徑，從而降低了歐姆損耗。內(nèi)部導(dǎo)體有時(shí)會鍍銀，以使表面光滑并減少由于集膚效應(yīng)引起的損耗。[4]粗糙的表面會延伸電流路徑，并使電流集中在峰值處，從而增加歐姆損耗。
絕緣外套可以由許多材料制成。常見的選擇是PVC，但某些應(yīng)用可能需要耐火材料。戶外應(yīng)用可能需要夾克抵抗紫外線，氧化，嚙齒動物破壞或直接掩埋。同軸電纜泛濫時(shí)會使用阻水凝膠，以防止電纜因護(hù)套中的小切口而滲入水中。對于內(nèi)部機(jī)箱連接，可以省略絕緣護(hù)套。
在大功率，高壓和低衰減應(yīng)用中，同軸電纜的最佳阻抗是在1929年由貝爾實(shí)驗(yàn)室通過實(shí)驗(yàn)確定的，分別為30，60和77Ω。對于具有空氣絕緣層和給定內(nèi)徑屏蔽的同軸電纜，通過選擇內(nèi)導(dǎo)體的直徑以提供76.7Ω的特性阻抗，可以將衰減最小化。[12]如果考慮使用更常見的電介質(zhì)，則最佳損耗阻抗會降至52–64Ω之間的值。 30Ω時(shí)可實(shí)現(xiàn)最大功率處理。[13]
在自由空間中匹配中心饋電偶極子天線（即沒有地面反射的偶極子）所需的近似阻抗為73Ω，因此通常使用75Ω同軸電纜將短波天線連接到接收器。這些通常涉及如此低的RF功率，以致與衰減相比，功率處理和高壓擊穿特性不重要。與CATV相似，盡管許多廣播電視裝置和CATV前端使用300Ω折疊偶極天線來接收空中信號，但75Ω同軸電纜卻為這些天線提供了方便的4：1平衡-不平衡變壓器，并具有低衰減。
30Ω至77Ω之間的算術(shù)平均值為53.5Ω；幾何平均值為48Ω。通常選擇50Ω作為功率處理能力和衰減之間的折衷選擇，以作為選擇該電阻的原因。[12] 50Ω也可以很好地工作，因?yàn)樗蠹s對應(yīng)于半波偶極子的饋電點(diǎn)阻抗，安裝在“正常”接地上方大約半波處（理想情況下為73Ω，但對于水平懸掛較低的導(dǎo)線則減?。?。
RG-62是一種93Ω同軸電纜，最初用于1970年代和1980年代初期的大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（它是用于將IBM 3270終端連接到IBM 3274/3174終端集群控制器的電纜）。后來，一些LAN設(shè)備制造商（例如ARCNET的Datapoint）采用RG-62作為其同軸電纜標(biāo)準(zhǔn)。與其他類似尺寸的同軸電纜相比，該電纜每單位長度的電容最低。
同軸系統(tǒng)的所有組件都應(yīng)具有相同的阻抗，以避免組件之間的連接處發(fā)生內(nèi)部反射（請參閱阻抗匹配）。這種反射可能會導(dǎo)致信號衰減。它們會引入駐波，從而增加損耗，甚至可能導(dǎo)致大功率傳輸導(dǎo)致電纜介電擊穿。在模擬視頻或電視系統(tǒng)中，反射會導(dǎo)致圖像重影；多次反射可能會導(dǎo)致原始信號后跟多個(gè)回波。如果同軸電纜是開放的（末端未連接），則終端的電阻幾乎無限大，這會引起反射。如果同軸電纜短路，則終端電阻幾乎為零，這會導(dǎo)致極性相反的反射。如果同軸電纜的純電阻等于其阻抗，則反射將幾乎消除。
