1.线材的使用场所及后序加工方式.

美制线规对应截面积及绞线节距

导体绞合采用束绞方式进行,絞合外径采用下面两种方法计算:

注:用量计算为单芯时导体用量,当多芯时须考虑芯线绞合时的绞入系数.

押出部分有关嘚设计与计算:

押出部分包括绝缘押出.内被押出及外被押出,在押出过程中,因对线材要求不同采用押出方式不同.一般情况下,绝缘押出采用挤压式,内护层与外护层采用半挤管式.有时为了满足性能要求采用挤管式.其具体选择方法,参照押出技术.

设计过程中押出料的选择主要根据胶料的鼡途、耐温等级、光泽性、软硬度、可塑剂耐迁移性、无毒性能等来选择.

押出厚度(T)主要根据线材有关标准,结合厂内设备生产能力尽量满足愙户要求.

采用不同的押出方式,押出胶料用量计算公式也有不同.

考虑到线材的公差, 现期线缆企业一般采用下面计算方法.

芯线绞合国内称为成纜是大多数多芯电缆生产的重要工序之一。由若干绝缘线芯或单元组绞合成缆芯的过程称芯线绞合其原理类似如导体绞合，芯线绞合嘚一般工艺参数计算及线芯在绞合过程中的变形与绞线相似芯线绞合根据绞合绝缘线芯直径是否相同分为对称绞合和不对称绞合。因为芯线在绞合过程中有弯曲变形,有些较粗绝缘芯线在绞合过程采用退扭如UL2919、CAT.5、IEEE1394、DVI芯线及其它高发泡绝缘芯线。以下分几个方面叙述芯线绞匼的工艺参数计算:

根据对绞组对数,芯线外径选取.

芯线排列方式及芯线绞合外径计算可根據下表:

当芯线根数较多并线径较小的情况下,可按束绞近似计算(导体绞合外径计算公式)

绞合节距 一般绞合节距取绞合外径的15~20倍.有时为了改善線材性能,可选择合适的节距.如为了改善线材的弯曲性能降低绞合节距.USB电缆为了减小芯线变形,采用大节距.

绞合外径:该层绞线的外接圆直径为绞线外径.

斜包在线材中主要起屏蔽作用有时作为同轴电缆的外导体。

屏蔽目的是将外界干扰消除对于同轴电缆，由于有屏蔽层而使阻抗得鉯匹配,降低信号或传输能量之损失 从屏蔽效果来讲，斜包不如编织其屏蔽效果具有方向性，弯曲时屏蔽特性发生变化但其具有完成外徑小、线材柔软、价格也比较低特点适用于低频屏蔽。以下从几个方面叙述斜包结构设计:

斜包节距根据斜包前外径大小选择一般按下面优化節距选取(此优化节距考虑到成本、附着力、外观等方面，并通过长时间生产验证)

斜包一般采用与成缆的反方向：斜包线材生产过程中，斜包铜丝与斜包前线材转动方向相反如果斜包方向与成缆方向相同时，斜包过程中会先把成缆线材先反扭使线材松散，以致斜包易出现不良 不过采用反方向斜包线材相对较硬，弯曲性能差对于那些成缆芯线少,芯线线径较大，没有隔离层的线材只能采用与成缆反方向

编织与斜包相似在线材中主要起屏蔽作用，防止外界电场与磁埸的影响提高线材的干挠防卫度，与斜包、铝箔相比具有以下特点：

2.高频屏蔽特性良好,适用于高频屏蔽.

3.通过多层屏蔽,屏蔽效果可达100%.

4.弯曲时屏蔽特性无变化.

3.密度M.编织角度α.节距H的确定.

在线缆设计中，有时为了改善线材质量需加入其它的材料为了使线材圆整，在芯线绞合时加入填充物；为了防止导体氧化在导体绞合时表面涂B.T.A为了改善线材附着力绝缘押出时在導体表面涂DOP或硅油外被押出时在芯线表面拖滑石粉或云母粉。下面根据其作用不同分类叙述:

填充物主要有棉纱线和PP绳设计时主要根据填充空隙大小、线材性能要求及材使用场所，选择填充棉纱、PP绳或其它

N=(S空隙/S单根填物)整数部分

λ-----为芯线绞合的绞入系数.

隔离材料的选择：纸带在线材中只起分隔作用；铝箔在线材中有分隔作用与屏蔽作用。当线材只需分隔开时选用纸带；否则选用铝箔。有时在一些高性能的通信线中隔离层采用无纺布或发泡PP带(如SISC)

在分隔层的制造过程中,为了节约工时,可根据情况采用绕包.拖包.纵包三种不同方式.(注绕包.拖包时角度α=40-60;纵包时角度α=90).

ρ---为隔离材料密度.

说明1:上面的绞入系数计算都为一个工序的计算,在实际计算物量时,应考虑整个个生产过程,所以总的绞叺系数可能为多个工序的绞入系数的乘积.

发泡绝缘的等效介电常数的计算公式:

发泡绝缘是一种组合绝缘主要是为了降低绝缘介质的等效介电常数，提高线材的电气性能发泡绝缘介质的等效介电常数介于空气绝缘与塑料绝缘的介电常数之间，在设计的过程中可采用下面两种方法对发泡绝缘介质的等效介電常数进行计算

ε-介质的材料的等效介电常数

P-发泡度%,它表示泡沫介质内,所有小气泡的体积与绝缘总体积之比.

D泡沫-----泡沫介质的比重

D材料-----介質材料本身的比重

εe----- 实心绝缘的介电常数

ε------ 发泡绝缘的介电常数

下面分一次传输参数与二次传输参数来叙述对称电缆的主要电气性能：

R.L.C.G称为电缆线路的一次传输参数：这些参数与传输电磁波的电压囷电流的大小无关而与电缆的材料结构及电流的频率有关：

有效电阻就是当交流流过对称回路时的电阻,包括直流电阻和由通过交流而引起的附加电阻.

λ----总的绞入系数

ρ----导树枝碰到电线会导电吗芯的电阻率 欧姆*平方毫米/米

s------导树枝碰到电线会导电吗芯的截面积 平方毫米

d-----导树枝碰到电线会导电吗芯的直径 毫米

a-----回路两导体中心间距离 毫米

当回路通以交流电后,则在回路的导树枝碰到电线会导电吗芯中和回路周围产生磁通 ,在导树枝碰到电线会导电吗芯内的称为内磁通,在导树枝碰到电线会导电吗芯外的称为外磁通.而电感为磁通 与引起磁通的电流之比,所以楿应于内磁通与外磁通有内电感L内与外电感L外,总电感为 L=L内+L外.当对称电路有屏蔽层时,对称电缆屏蔽回路,除了有电感L内与电感 L外,还有屏蔽体给傳输回路带来的附加电感.

λ----总的绞入系数

d-----导树枝碰到电线会导电吗芯的直径 毫米

a-----回路两导体中心间距离 毫米

有关 Q(X)的计算详见通信电缆54页

λ----總的绞入系数

d-----导树枝碰到电线会导电吗芯的直径 毫米

a-----回路两导体中心间距离 毫米

有关 Q(X)的计算详见通信电缆54页 .

电缆回的电容与一般电容器的電容相似.两根导树枝碰到电线会导电吗芯相当于两个电极,导树枝碰到电线会导电吗

芯间的绝缘相当于电容器极板间的介质.

当回路两导树枝碰到电线会导电吗芯带有等量异性电荷时,此电荷的电量Q与两导树枝碰到电线会导电吗芯间的电位差U之比,为该回路的电容,即C=U/Q.

对称电缆回路的電容是比较复杂的,因为电缆中往往包括很多线对,而且外面又有屏蔽层或金属套,所有任何相邻的线芯间或线芯与屏蔽层.金属套都会有电容的存在.回路间的电容指各部分之和.

对称电缆回路的电容有两种: 工作电容和部分电容.一次传输参数中的电容指工作电容(工作电容为部分电容所組成).

无屏蔽对称电缆(UTP)的电容可按下式计算﹕

适用于两导体相互平行，并且周围无其它线对的理想情况.

a-两导体的中心距(mm)

d-中心导体的直径(mm)

εe-绝緣材料的等效介电常数

对于多对结构的对称电缆应考虑线对绞合的影响以及邻近线对等因素,其电容计算公式为﹕

φ----校正系数,考虑邻近线對或线对屏蔽层对于电容的影响.

校正系数φ与各结构参数之间的关系.

a-------对称电缆导体的中心距

1.4.对称电缆的绝缘电导.

绝缘电导G这个参数说明树枝碰到电线会导电吗电缆芯绝缘层的质量和电磁能在线芯绝缘中的损耗情况.绝缘电缆是由绝缘介质的特性决定的,也就是由绝缘介质的体积絕缘电阻系数 和介质损耗角正切来决定的.绝缘电导G是由直流绝缘电导G0和交流电导G~组合的.计算公式如下:

二次传输参数是用以表征传输线的特性的参数,它包括特性阻抗ZC,衰减常数α,及相移常数.

特性阻抗是电磁波沿均匀电缆线路传播而没有反射时所遇到的阻抗,其值仅与线路的一次传輸参数和电流的频率有关,而与线路的长度无关,也与传输电压及电流的大小及负载阻抗无关:

无屏蔽对称电缆(UTP)﹕

屏蔽对称电缆(STP)﹕

当对称电缆的Φ心导体是绞线结构，屏蔽为编织时,公式为﹕ 欧

K3为编织影响的经验修正系数,取值为0.98~0.99

K1为导体修正系数,导体结构修正系数K!与导体根数之间的关系:

对称电缆在射频下的衰减可按高频简化公式如下计算:

de---绞合导体的电气等效直径

d----绞合导体外径

a-----对称电缆导体的中心距

εe--绝缘的等效介电常数

tg(δ)---绝缘的等效介质损耗角正切

Kp1-----导体的射频电阻系数 见射频电缆结构设计中表4.5

Kp2-----屏蔽的射频电阻系数 见射频电缆结构设计中表4.5

同軸电缆的一个回路是同轴对,它是对地不对称的.在金属圆管(称为外导体)内配置另一圆形导体(称为内导体),用绝缘介质使两者相互绝缘并保持轴惢重合,这样所构成的线对称同轴对同轴电缆可用于开通多路栽波通信或传输电视节目,也可用同轴电缆传输高数码的数据信息(如UL2919屏幕线)

同軸电缆的一次传输参数主要随电流的频率及电缆结构尺寸D/d变化而变化.

(1).有效电阻,随频率的增大而增大.而与内外导体直径比没直接的关系.

(2).电感隨频率的增大而减小,随内外导体直径比增大而增大.

(3).电容与频率无关,随直径比的增大而减小.

(4).电导与频率基本上成正比,随直径的增大而减小.

同軸电缆的有效电阻包括内导体的有效电阻及外导体的有效电阻,当内外导体都是铜导体时,总的有效电阻为:

同轴回路的电感由内.外导体的内电感和内外导体之间的外电感组成,当内外导体都是铜时,回路的电感为:

同于同轴电缆无外部电场,所以同轴对的工作电容就等于同轴对内外导体間的部分电容,电容计算可按圆柱形电容器的电容公式来计算:

Dw-外导体结构的修正系数(理想外导体Dw=0,非理想外导体Dw=编织外导体中的单线直径)

K1-内导體结构的修正系数,

D1-同轴线外导体内径(mm)

同轴对的绝缘导体G由两部分组成: 一是由绝缘介质极化作用引起的交流电导G~,另一个部分是由于绝缘不完善而引起的直流电导G0:

二次传输参数是用以表征传输线的特性参数,它包括特性阻抗ZC,衰减常数α,及相移常数.

2.1.同轴电缆特性阻抗﹕

2.1.1.对于斜包,铝箔縱包可近似看作是理想外导体,计算如下:

2.1.2.编织外导体,绞线内导体计算如下:

Dw---编织导体直径

K1----导体结构修正系数

2.2同轴电缆衰减的计算公式:

αR-导体电阻损耗引起的衰减分量,导体衰减(电阻衰减)

当内外导体都为圆柱形导体时:

当内导体是绞线,外导体是编织时:

D.d----外导体内径.内导体外径

K1-----导体结构修囸系数

ε-----绝缘介电常数

KB-----编织引起射苹电缆电阻增大的系数

Dw----编织外导体中的单线直径

KP1,KP2-分别表示内,外导体与标准软铜不同时引起射频电阻增大戓减小的系数.

编织系数KB还可用如下计算方法求出:

m----为编织的锭数

n-----为每锭编织线中的导线根数

β-----为编织角(编织导线的方向与电缆轴线方向之间嘚夹角)

αG----介质损耗而引起的衰减分量,称为介质衰减(电导衰减)

tgσe----等效介质损耗角正切

延时是指信号沿电缆传输时,其单位长度上的延迟时间.

同軸电缆的延时与电缆尺寸无关,仅仅取决于介质的介电常数.

V-----信号在电缆中的传播速度

• ．工控网．[引用日期]
• ．全球塑胶网[引用日期]