同轴电缆的结构与特性及其质量检测方法

同轴电缆是有线电视系统中用来传输射频信号的主要媒质，它是由芯线和屏蔽网筒构成的两根导体，因为这两根导体的轴心是重合的，故称同轴电缆或同轴线。目前，在不能完全实现光纤到户的情况下，同轴电缆的使用量相当大，多方位了解同轴电缆的特性，对于有线电视工作者特别是刚刚从事有线电视工作的同志更是大有益处。
1 同轴电缆的结构
射频同轴电缆由内导体、绝缘介质、外导体（屏蔽层）和护套4部分组成。
1.1 内导体
内导体通常由一根实心导体构成，利用高频信号的集肤效应，可采用空铜管，也可用镀铜铝棒，对不需供电的用户网采用铜包钢线，对于需要供电的分配网或主干线建议采用铜包铝线，这样既能保证电缆的传输性能，又可以满足供电及机械性能的要求，减轻了电缆的重量，也降低了电缆的造价。
1.2 绝缘介质
绝缘介质可以采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯（PVC）和氟塑料等，常用的绝缘介质是损耗小、工艺性能好的聚乙烯。
1.3 外导体
同轴电缆的外导体有双重作用，它既作为传输回路的一根导线，又具有屏蔽作用，外导体通常有3种结构。
（1）金属管状。这种结构采用铜或铝带纵包焊接，或者是无缝铜管挤包拉延而成，这种结构形式的屏蔽性能最好，但柔软性差，常用于干线电缆。
（2）铝塑料复合带纵包搭接。这种结构有较好的屏蔽作用，且制造成本低，但由于外导体是带纵缝的圆管，电磁波会从缝隙处穿出而泄漏，应慎重使用。
（3）编织网与铝塑复合带纵包组合。这是从单一编织网结构发展而来的，它具有柔软性好、重量轻和接头可靠等特点，实验证明，采用合理的复合结构，对屏蔽性能有很大提高，目前这种结构形式被大量使用。
1.4 护套
室外电缆宜用具有优良气候特性的黑色聚乙烯，室内用户电缆从美观考虑则宜采用浅色的聚乙烯。
常用同轴电缆结构如表1所示。
表1常用同轴电缆结构尺寸
型号SYKV-75SYWV-75
-5-7-9-12
内导体(mm)1.001.602.002.601.001.662.152.77
绝缘介质(mm)4.807.259.0011.54.807.259.0011.5
外导体(mm)5.808.3010.012.65.808.3010.112.6
护套(mm)7.5010.612.615.67.2010.312.215.0
重量(kg/km)4675108165437093142
2 同轴电缆的分类及命名方式
2.1 按照同轴电缆在CATV系统中的使用位置可分为3种类型
（1）干线电缆：其绝缘外径一般为9 mm以上的粗电缆，要求损耗小，柔软性要求不高。
（2）支线电缆：其绝缘外径一般为7 mm以上的中粗电缆，要求损耗较小，同时也要求一定的柔软性。
（3）用户分配网电缆：其绝缘外径一般为5 mm，损耗要求不是主要的，但要求良好的柔软性和室内统一协调性。
2.2 命名方式
为了便于大家从同轴电缆的型号大致看出其结构类型，下面给出我国电缆的统一型号编制方法以及代号含义，供大家参考。同轴电缆的命名通常由4部分组成：第一部分用英文字母，分别代表电缆的代号、芯线绝缘材料、护套材料和派生特性（见表2），第二、三、四部分均用数字表示，分别代表电缆的特性阻抗（Ω）、芯线绝缘外径（mm）和结构序号，例如“SYV-75-7-1”的含义是：该电缆为同轴射频电缆，芯线绝缘材料为聚乙烯，护套材料为聚氯乙烯，电缆的特性阻抗为75 Ω，芯线绝缘外径为7 mm，结构序号为1。
3 同轴电缆的主要特性
3.1 特性阻抗
同轴电缆的主体是由内、外两导体构成的，对于导体中流动的电流存在着电阻与电感，对导体间的电压存在着电导与电容，这些特性是沿线路分布的，称为分布常数，若单位长度的电阻、电感、电导、电容分别以?R、L、G、C表示，则其特性阻抗为：
Z=R+?j?ωlG+?j?ωC（ω=2?π?f）
显然，特性阻抗随f不同而不同。如果我们假定内、外导体都是理想导体，即R和G忽略不计，则Z=L/C，特性阻抗与频率无关，完全取决于电缆的电感和电容，而电感和电容取决于导体材料、内外导体间的介质和内外导体直径，则
Z=138ε×D/d?（Ω）
式中?ε为绝缘体的相对介电常数，它随材料的种类和密度而不同，D为外导体内径，d?为内导体外径。
由于在制造中尺寸精度和介质材料纯度不均匀的影响，在有线电视系统中尽管要求使用的同轴电缆特性阻抗为75 Ω，但通常实际使用的同轴电缆的特性阻抗为（75±5）Ω。因此，为防止产生信号能量反射，达到最好的传输效果，终端负载阻抗也应尽量等于电缆的特性阻抗。
3.2 衰减特性
同轴电缆的衰减特性通常用衰减常数来表示，即：单位长度（如100 m）电缆对信号衰减的分贝数。信号在同轴电缆里传输时的衰耗与同轴电缆的尺寸、介电常数、工作频率有关，相近的计算公式如下：
?A=3.56fZK+C
式中f为传输信号频率，Z为特性阻抗，K是由内外导体直径、电导率和形状决定的常数，C项通常较小，工程计算中通常忽略。由上式可见，衰减常数与信号的工作频率f的平均方根成正比，即频率越高，衰减常数越大，频率越低，衰减常数越小。因此，损耗常数和频率的关系可按下列公式推算：
A1/A2=f1/f2
式中，A1为工作频率为f1时的衰减常数，A2为工作频率为f2?时的衰减常数。
3.3 电缆的使用期限
任何电缆都有一定的寿命，电缆在使用一段时间后，由于材料老化，导体电阻变大，绝缘介质的漏电流增加，当电缆的衰减常数比标称值增加10%~15%时，该电缆就应该更新，一般电缆的寿命根据质量和使用场合的不同在7~20年之间。
表2我国电缆英文字母符号含义表
分类代号导体材料绝缘材料护套材料派生特性
符号意义符号意义符号意义符号意义符号意义
S同轴射频T铜（省略）Y聚乙烯V聚氯乙烯P屏蔽
SE对称射频L铝W稳定聚乙烯Y聚乙烯Z综合
SJ弹力射频F氟塑料F氟塑料C自承式
SG高压射频X橡皮B玻璃丝编织
SZ延迟射频I聚乙烯—空气绝缘H橡套
ST特性射频D稳定聚乙烯—空气绝缘M棉纱编织
SS电视电缆YK聚乙烯纵孔VV聚氯乙烯双护套
YD发泡式聚乙烯LY铝管聚乙烯双护套
IZ竹管式YY聚乙烯双护套
3.4 温度系数
温度系数表示温度变化对电缆特性的影响程度，温度升高，电缆的损耗增加，温度降低，电缆的损耗减少。电缆衰减值的温度变化量大约为0.2% dB/℃，表明电缆衰减在原基础上变化0.2%，若温度变化为±25℃，则电缆的衰减量变化±5% dB。假设某型号电缆长1 500 m，在20℃时，550 MHz信号，?α?=7.9 dB/100 m,设温度系数为0.2%/℃，其衰减量为1 500 m×7.9 dB/100 m=118.5 dB，当温度变化40℃时，衰减量变化为：118.5 dB×0.2%/℃×40℃=9.48 dB。
另外，同轴电缆的衰减量随频率的不同是存在斜度的，温度的变化不仅会引起衰减量的变化，而且会引起斜度的变化。在实际工作中，消除温度变化对系统影响的措施是采用温度补偿型放大器、自动增益控制放大器和自动斜率控制放大器。
3.5 屏蔽特性
屏蔽特性是衡量同轴电缆抗干扰能力的一个参数，也是衡量同轴电缆防泄漏的一个重要参数。如果电缆屏蔽不好，传输信号不仅会受到外来杂波的串扰，影响有线电视信号质量，也会泄漏出去干扰其他信号，为非CATV用户所接收，严重影响有线电视的正常入户。
4 同轴电缆质量的简易检测
4.1 观察绝缘介质的圆整度
标准同轴电缆的截面很圆整，电缆外导体、铝箔贴于绝缘介质的外表面，介质的外表面越圆整，铝箔与它外表的间隙就越小，越不圆整间隙就越大。实践证明，间隙越小电缆的性能越好，另外，大间隙空气容易侵入屏蔽层而影响电缆的使用寿命。
4.2 检测同轴电缆绝缘介质的一致性
同轴电缆绝缘介质直径波动主要影响电缆的回波系数，此项检查可剖出一段电缆的绝缘介质，用千分尺仔细检查各点外径，看其是否一致。
4.3 检测同轴电缆的编织网
同轴电缆的编织网线对同轴电缆的屏蔽性能起着重要作用，而且在集中供电有线电视线路中还是电源的回路线，因此同轴电缆质量检测必须对编织网是否严密平整进行察看，方法是剖开同轴电缆外护套，剪一小段同轴电缆编织网，对编织网数量进行鉴定，如果与所给指标数值相符为合格，比所给指标数值少为不合格。另外对单根编织网线用螺旋测微器进行测量，在同等价格下，线径越粗质量越好。
4.4 检查铝箔的质量
同轴电缆中起重要屏蔽作用的是铝箔，它在防止外来开路信号干扰与有线电视信号泄露方面具有重要作用，因此对新进同轴电缆应检查铝箔的质量。首先，剖开护套层，观察编织网线和铝箔层表面是否保持良好光泽；其次是取一段电缆，紧紧绕在金属小轴上，拉直向反向转绕，反复几次，再割开电缆护套层观看铝箔有无折裂现象，也可剖出一小段铝箔在手中反复揉搓和拉伸，经多次揉搓和拉伸仍未断裂，具有一定韧性的为合格，否则为次品。
4.5 检查外护层的挤包紧度
高质量的同轴电缆外护层都包得很紧，这样可缩小屏蔽层内间隙，防止空气进入造成氧化，防止屏蔽层的相对滑动引起电性能飘移，但挤包太紧会造成剥头不便，增加施工难度。检查方法是取1 m长的电缆，在端部剥去护层，以用力不能拉出线芯为合适。
4.6 观察电缆成圈形状
电缆成圈不仅是个美观问题，而且也是质量问题。电缆成圈平整，各条电缆保持在同一同心平面上，电缆与电缆之间成圆弧平行地整体接触，可减少电缆相互受力，堆放不易变形损伤，因此在验收电缆质量时对此不可掉以轻心

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