同轴电缆的信号传输特性分析

信号的损耗也越大。温度越高，频率越高，介电损耗越大。下面是两种不同介电常数电缆在20⁰C，1000米时的频率损耗表。

介电常数为1.4的75-5物理发泡电缆介电衰减对照表

表4

介电常数为2.3的75-5实芯电缆介电衰减对照表

表5

从表中可以看出，介电损耗对于低频（如0-6MHz的视频）影响不大。而在高频传输时，它的影响就十分明显。

·  失配损耗

失配损耗主要与同轴电缆的物理结构密切相关。如果同轴电缆在设计和生产中造成电缆脱离标称阻抗或者电缆阻抗不均匀，均会造成信号的失配损耗。在施工中造成电缆的过度弯曲、变形、损伤和接头进水，也会造成失配损耗。见图3

图3

同轴电缆的特性阻抗（不是直流电阻）与电缆长度无关，它是由电缆中的等效电容和电感决定的。而这些等效电容和电感又是由内外导体直径和介质的介电常数决定的。

电缆阻抗不均匀或与信号源及负载不匹配均会造成电缆在传输信号时，部分信号能量向传输方向相反的方向返回，即反射。它将使原有信号受到影响。造成传输效率下降。严重时直接影响系统的正常工作。

信号在传输中反射的程度通常可用驻波比或反射损耗（回波损耗）来表示。以反射损耗与传输效率的对照表，可以了解不同的反射损耗对信号传输的影响。

反射损耗与功率传输效率对照表

表6

电缆的反射损耗可直接用网络分析仪测得。好的同轴电缆在工作频段内，反射损耗一般可作到20db以上，也就是说，在不考虑它其它因素时，它的传输效率可达99%以上。

·  泄漏损耗

泄漏损耗是信号通过电缆屏蔽的编织间隙辐射出去的信号。它同样造成信号在传输过程中的能量损失。这是高频传输中不可忽略的问题。为此，电缆的编织覆盖率不能过低。

综上所述，同轴电缆对信号的传输损耗具有多种因素。它的最终损耗是上述各种损耗的总和，这种综合损耗可用网络分析仪测试。电缆的直流电阻只有在低频时才对信号衰减起主要作用；在高频时，信号的衰减主要由趋肤效应和介质损耗决定。同轴电缆随着传输信号频率的增加，信号衰减成倍增长。因此，电缆的传输损耗重要是考虑高频损耗。电缆除了在设计、生产加工外，使用中施工不当，同样会对电缆正常使用产生重大影响。

2、同轴电缆的屏蔽特性

同轴电缆的屏蔽特性是反映电缆特性的一个重要指标。但长期以来，许多厂商和用户未受到重视。具调查，国内电缆生产厂家只有极少数测试过相关的屏蔽指标。用户对此更是无从了解。他们对该方面性能的唯一了解只有电缆外导体的编织丝数量。

·  屏蔽与趋肤效应

我们从图2(b)可以看出，当外界干扰信号侵入导体时，在导体的厚度方向上迅速衰减，这种衰减是呈指数下降的。当幅度下降到表面电压的1/e的深度时，该深度定义为趋肤深度。在图2(b)中，左边和右边分别表示高频和低频信号进入导体内部的衰减情况。显然，高频进入后衰减较快，趋肤深度浅；低频进入后衰减较慢，趋肤深度深，见表1。干扰信号的强度集中于外导体的外表面，电缆传输信号的强度集中于外导体的内表面。同频率的干扰信号与有用信号的趋肤深度完全相同。如果频率很高，干扰信号和有用信号各自在外导体的两侧表面传输，相互影响不大。对于低频信号，情况刚好相反。这种现象说明，导体对高频屏蔽效果好，对低频屏蔽效果差。如果增加屏蔽层的厚度，干扰信号和有用信号在相交的距离上强度减弱，相互影响减小。

·  屏蔽指标

同轴电缆屏蔽性能的好坏常用屏蔽系数、屏蔽衰减、转移阻抗等指标来反映。屏蔽系数定义为有屏蔽护套的纵向感应场强和没有屏蔽护套的纵向感应场强之比，屏蔽系数越小越好；屏蔽衰减定义为电缆内部信号功率强度与辐射到电缆外部的最大功率强度之比的对数值，用分贝（db）表示。这个比值越大，说明屏蔽性能越好；转移阻抗定义为在单位长度的电缆中，从被干扰系统中沿屏蔽层测得电压U与干扰系统中流过的电流I之比，用Ω/m表示。如果干扰系统中流过的电流不变，在电缆屏蔽表面测得的电压越小，即转移阻抗越低，则屏蔽质量越好，屏蔽效率越高。

·  屏蔽与材料和工艺

屏蔽的形式很多，管状外导体、单层编织、双层编织、一层复合铝箔和一层铜线编织、双层编织中间加一层半导电层、双层编织中间加一层复合铝箔、双层