射频同轴电缆电压驻波比影响原因的预测

第17卷第1期2009年01月河南机电高等专科学校学报of H enan M echani cal and El ectri calEngi neeri ng Col l egeJ ournalV01．17№．1J an．2009射频同轴电缆电压驻波比影响原因的预测’倪艳荣，马临超，王卫东( 河南机电高等专科学校电气系，河南新乡453002)摘要：对制约射频同轴电缆电压驻波比的主要原因进行了探讨，结合实际制造条件，探讨了提高电压驻波比的方式。关键词：射频同轴电缆；电压驻波比；波阻抗中图分类号：TM 248文献标识码：A文章编号：l前言随着无线通信事业的迅猛发展，作为移动通信基站用的物理发泡聚乙烯绝缘射频同轴电缆正被广泛应用。电压驻波比作为射频同轴电缆最重要的指标之一，是电缆设计与生产水准的综合体现，其数值的高低决定了产品的品质。在产品的生产过程中，对相关工艺参数进行有效控制以确保产品具备良好的电压驻波比是很有必要的。因此，找出影响电压驻波比的原因对提升产品的品质是有必要的。2射频同轴电缆的结构射频同轴电缆由内导线、物理发泡聚乙烯组合绝缘层、皱纹铜管外导线和护套组成。其构架如图1所示¨ 1。

图1射频同轴电缆结构3射频同轴电缆电压驻波比的推导3．1电压驻波比的定义电压驻波比是体现电缆波阻抗不均匀性的参数，它定义为：VSW R=}岩式中：p——反射系数。3．2电压驻波比的估算依据通信管道的存储理论，可以把必定长度的电缆看作是由无数无限短宽度的电缆段构成的。对每一小段电缆都可看成为一个集中参数电路，如图2所示：2I。(1)图2均匀电缆的等效回路图中R、L、C、G为管道线路的一次存储参数，这些传输参数与存储电磁波的功率和电压的大小无关，而与管道的材料结构及电压的速率有关。同轴电缆回路的有效电流由内导线电压和外导体电流组成，通常用下式计算：肛去+√舌c雀‘ 去+仁’ 麦，㈤式中：也——同轴电缆内导线的等效外径；D。——同轴电缆外导线的等效内径；or。矿。——内外导体的电导率；儿雌。——内外导体的磁导率。同轴电缆的电阻￡为：三=拳n笔+磊专争√鸶’ 丢+饴’ 麦，c3)式中：纵=p泓。——绝缘介质的磁导率；· 收稿日期：2008-09．15作者简介：倪艳荣(1981-)，女，河南濮阳人，助教，在读博士，主要涉足电线管道生产科技研究。

3 万方数据河南机电高等专科学校学报2009年1期肛。——绝缘介质的相对磁导率。同轴电缆的电感C为：c：坐攀㈣n等式中：s，——组合绝缘的等效相对介电常数。同轴电缆的阻燃电导G 为：(4)G =w Ct an6D式中：tan8D——为组合绝缘的等效介质损耗角正切值；∞=27j=卜为电流的角速率。由公式( 2) ——( 5) 可以求出同轴电缆的波阻抗乙：z。：．／筹学6。一√G+面c绝对均匀的传输线路仅是理论上的假定，而在实际上由于材料、结构重量与生产工艺的弊端和分散性的制约，同轴对波阻抗沿厚度的分布是不均匀的，当电磁波沿着不均匀线路传输时，路阻抗差异处常常造成反射。传输线在不均匀点形成的反射系数的大小可由下式计算：(5)(6)＼” 7根据上面分析推测，电压驻波比是体现电缆波阻抗不均匀性的参数，因此可以将对电压驻波比的预测转化为对波阻抗不均匀性的预测。4．1电缆结构偏差对波阻抗偏差的制约射频同轴电缆一般存储高频信号，当基频很高时，射频同轴电缆的波阻抗粗略公式为：弘芳n鲁(8)Zc+AZc=焘n糌势帮／N8"rn撑~／s，+△ 占，廿e+△ de因为各偏差都很小，所以司用F列各近似公式：(1+垒)}。

l —g边ln(1+_A∥ D。e)一百AD,l n(1+挚)。竽所以：¨ 蝇=是c· 一号等川n等+等一等，当忽视二阶无穷小后，可得波阻抗的偏差值为：峨=罢c等一等一等· n笔，㈩=AZD —AZd—AZ。式(9)中AZ扒△ 乙为内、外导体半径偏差而造成的波阻抗偏差，△ z。为因为介质不均匀所造成的波阻抗偏差。这些误差服从正态分布的规律。旷蠢√(警M +(象埙+(差吼(10)式中：吒——波阻抗的均方根偏差值；a。，——等效介电常数的均方根偏差值；aD。——外导体直径的均方根偏差值；以．——内导体半径的均方根偏差值。万一磊胁石d瓦az一嚣}瓦一鬲}丝：盟0／9e。EDe以一小同轴电缆为例，若d。=1．19m m ，D。=4．43ram ，aza830、D 。18T再：re＼而向)¨ ”13占，=1．19姚[苦]=924；[爱]=2130；[芳dO]=154由此可见，内导线长度的误差对波阻抗的偏移影响最大，故在生产过程中需要严苛保证内导体的规格准确及平直圆整。

在实际制造条件下，一般内导体半径公差可控制在± 0．0005毫米范围内。若内导体的半径偏差能够控制在± 0．005m m 范围内，则相应的外导体公差与绝缘公差规定按照式( 11) 计算，如下表1所示‘ 3】。表1小同轴对波阻抗偏差与结构偏差的关系拈，撒，，内导体卣径偏荠Ad。外导体山Iq．' “ l t' ．' ” l tl []-J” ' , K△ 见波阻抗偏荠AZ，( m m )( m m )( Q ) 万方数据倪艳荣等：射频同轴电缆电压驻波比影响原因的预测4．2电缆生产条件对波阻抗偏差的制约以上是从理论上探讨波阻抗偏差的制约因素漏泄同轴电缆驻波超标原因，下面着重从制造工艺上探讨。在电缆的制造过程中，许多原因制约内外导体尺寸及绝缘层偏差，从而妨碍波阻抗的不均匀性。1) 影响内导体长度误差的原因主要有：内导体放线张力不稳固将或许促使内导线结构重量及电功耗在厚度方向上发生不均匀性变化；内导线排线或其它设施、装置发生故障或操作不当导致的内导体发生周期性或非周期性的弯曲、变形；内导线在挤绝缘时室温设定不当或预热温度不均匀将造成内导线电阻率发生变化。

2) 影响外导体尺寸误差的原因主要有：由于外导体生产线线速率、轧纹机转速和生产线张力的波动等，均会导致电缆外导线及阻燃线芯结构重量的不均匀变化；生产工艺参数设定如不合适将造成轧纹外导线和阻燃线芯结构重量的不均匀；由于操作不当或加工设施、装置存在机械故障也将导致外导体出现连续或局部病变，也会使电缆的波阻抗不均匀性提高；此外，外导线铜带厚度不均匀或铝板表面被氢化将造成铜带的电导率及管道构架形成不均匀变化旧J 。3) 影响绝缘层品质的主要原因有：生产线线速率、挤出机螺杆转矩( 或计量泵转速) 以及生产线张力的稳定性将制约绝缘线芯的内径和以及电感的均匀性；生产工艺参数设定如不正确将直接影响挤出机的混料均匀性、注入气体及发泡度的稳定性和泡孔均匀性，即影响绝缘介质介电常数及介质消耗的分布均匀性；由于操作不当导致的绝缘偏心也会使电缆波阻抗发生显著的误差。5降低电压驻波比的方式借助对制约电压驻波比的诱因分析，在物理发泡射频同轴电缆的制造过程中，可以借助以上方法提高电缆的电压驻波比：1)选用一致性好、高品质的内外导体材料；2) 在挤绝缘的过程中，严格控制发泡的均匀性，提高发泡绝缘线芯直径的均匀性、电容的稳定性；3) 选用机械加工精度及电气控制效率合适的制造设施及控制工具，并对其进行定期维修及改进，及时发现和清除设备故障；4) 在氩弧焊工序上，配置高精度几何图像仪，实时检测外导线的节距、波峰、波谷尺寸，确保电压驻波比性能优良；5) 提高内外导体的同心度，即控制电机绝缘不出现偏心。

6结束语通过理论探讨和制造条件预测说明，准确的内外导体长度是确保同轴电缆低电压驻波比的重要原因。绝缘发泡度、内外导体的电阻率、偏心、外导线不圆及氩弧焊扎纹等也有制约产品驻波比的诱因。由此受到了提高电压驻波比的一些方法。( 责任编辑吕春红)参考文献：[ 1] 李恩铭．用化学发泡聚乙烯绝缘皱纹铜管外导线射频同轴电缆的研发与制造[ J ] ．无线通信，2002，( 4) ：10—13，22．[ 2] 郑玉东．通信电缆[ M ] ．北京：机械工业出版社，1982．[ 3] 王春江主编．电线导线手册[ M ] ．北京：机械工业出版社，2005．[ 4] 江成．物理发泡同轴电缆电压驻波比的功耗分析[ J ] ．电线导线，2003，(1)：6—9，13．Anal ysi s of VSW R of RF Coaxi al Cabl eN I Yan—rong，etal( Departm entof El ectri cEngi neeri ng，H enanM echani calAbstract：The m ai naffecti ngfactors of VSW R of RF coaxi alto reduce VSW R of RF coaxi aland El ectri calEngi neeri ng Col l ege，Xi nxi ang 453002，Chi na)cabl e arei nvesti gated theoreti cal l y．then m ethodscabl e are recom m ended i n consi derati on of thepracti cal producti on．Key w ords：RF coaxi alcabl e；VSW R；w ave i m pedance5 万方数据射频同轴电缆电压驻波比影响因素的预测射频同轴电缆电压驻波比影响原因的预测作者：倪艳荣， 马临超， 王卫东， NI Yan-rong，MA Lin-chao漏泄同轴电缆驻波超标原因， WANG Wei-dong作者单位：河南机电高等专科学校,电气系,河南,新乡,453002刊名：河南机电高等专科学校学报英文刊名：JOURNAL OF HENAN MECHANICAL AND EECTRICAL ENGINEERING COLLEGE年，卷(期)： 参考文献(4条)参考文献(4条)2009,17(1) 1.李恩铭 用化学发泡聚乙烯绝缘皱纹铜管外导线射频同轴电缆的研发与制造[期刊论文]-中国无线通信 2002(04)2.郑玉东 通信电缆 19823.王春江 电线电缆手册 20054.江成 物理发泡同轴电缆电压驻波比的功耗分析[期刊论文]-电线电缆 2003(01) 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1. 张阳.ZHANG Yang 影响射频同轴电缆衰减的因素[期刊论文]-电线电缆2008(6)2. 刘晓曦 有线电视同轴电缆的传输特性[期刊论文]-中国有线电视2004(3)3. 冯玲芳 有线电视系统用射频同轴电缆电功耗参数的制约因素探讨[会议论文]-20054. 来林坡 原材料对射频同轴电缆性能的影响[会议论文]-20045. 胡玉 电力线缆故障探测技术探讨与应用[期刊论文]-湖南有色金属2001,17(z1)6. 王云霞.尹秋艳.张艳.Wang Yunxia.Yin Qiuyan.Zhang Yan 同轴接头时域反射特性的参量测定方法探究[期刊论文]-电子科技2007(8)7. 李恩铭 移动通信(3G)的演进与射频同轴电缆[会议论文]-20058. 谢普.刘湘荣 影响无线基站用射频同轴电缆衰减的因素[会议论文]-20019. 乔长海.李彦.Qiao Chang-hai.LI yan 几种使用频率为18GHz的TNC型射频同轴连接器界面比较[期刊论文]-机电元件2007,27(2)10. 刘丽.李新伟.LIU Li.LI Xin-wei 电长度测量方法探究[期刊论文]-计测技术2009,29(1) 引用本文格式：倪艳荣.马临超.王卫东.NI Yan-rong.MA Lin-chao.WANG Wei-dong 射频同轴电缆电压驻波比影响原因的预测[期刊论文]-河南机电高等专科学校学报 2009(1)

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