数据电缆讲义

目前，信息技术突飞猛进，网络工业日趋完善，是高速发展和强大后劲的朝阳产业。现代通信分为有线通信和无线通信，而作为信息传输有线通信主要载体的通信电缆也将会日新月异和迅猛发展。本次讲义将着重对通信电缆的传输原理、基本参数、型号种类、各自特点等做简单的论述。

通信电缆的主要技术要求：

---在宽频带内电缆的衰减应该尽可能小。

---线路产生的失真要小。

---对相互干扰及外界干扰的防卫度高。

由此可以确定通信电缆的发展方向：有较宽的频带、多用户的通讯，高保真的传输，屏蔽效果极佳。

一、 传输理论：

一次参数：R、L、C、G。在均匀的电缆线路中，电阻（有效

电阻）和电感在导线上是沿其长度均匀分布的，而电容和绝缘电导是在导线之间沿其长度均匀分布的。这些参数与传输电磁波的电压和电流的大小无关，而与电缆的材料结构及电流的频率有关。

二次参数：1.波阻抗Z_C：是电磁波沿均匀电缆传播而没有反射

时所遇到的阻抗。其值与线路的一次参数和传输的电流频率有关，与传输的电压及电流的大小及负载阻抗无关。

2.传播常数γ：电磁波沿线路传输时幅值和相位的

变化程度。它只与传输线路的一次参数及信号频率有关。传播常数 的实部为传输线的衰减常数α，虚部称为传输线的相移常数β。

传输原理：电磁波沿内外导体方向在内外导体间的介质内传输的过程。

失真：接收端所接收的信号波形与发送端所发出的信号波形不一致的现象。是考核通信传输质量的重要部分。分振幅失真、相位失真等。

传输质量与材料之间的关系：

1. 导体：用来引导电磁波传输方向，要求导电性能好，有良好

的柔软性和足够的机械强度。铜是最好的导体。由于集肤效应及强度的要求，在同轴电缆中，铜包钢、铜包铝也已被广泛使用。

2. 绝缘：为了防止电缆内各导电线芯之间的接触，保证电磁波

的顺利传输，同时可使线芯的相互位置固定，减少回路间的串音。要求绝缘材料的体积电阻高，相对介电常数小，介质损耗角正切值小及耐电强度高。空气是最理想的绝缘介质。绝缘体由实心PE、藕芯PE，化学发泡、物理发泡等。

3.屏蔽：既可以防止外界对传输的影响也可防止传输对外界的影响。在同轴电缆的设计中屏蔽也作为外导体。屏蔽层越厚、屏蔽密度越高，防卫度越高。屏蔽材料有铝塑复合带绕包、铜丝编织、铜带绕包等。目前，为增加强度及降低成本，同轴电缆中已采用了铝镁合金丝的编织。

二次参数与频率间关系：随着传输频率的增加，波阻抗的值趋

向于L/C的平方根值，电感与电缆的结构有关，电容除了与结构有关外，还与材料有关。

衰减随着频率的增加而增加且随长度的增加而增加。

二、 对称通信电缆：

对绞：目的在于当电缆弯曲的情况下，由于线芯的相对位移，使结构稳定、圆整，传输参数稳定；并减少线路间的电磁耦合，提高回路之间的防干扰能力。

对称通信电缆种类：

1.计算机电缆：DJYVP等。计算机电路控制系统用。使用频率为10KHz以下。有时也有聚氯乙烯绝缘和分相屏蔽。相对内导体截面较大，传输要求较低但稳定性要求高。

2.市内通信电缆：HYA等。主要用于电话通信系统。使用频率为1MHz以下。也有局用及配线用通信电缆和自承式电缆。导体主要为0.4、0.5mm直径。传输要求较高。

3.数据传输电缆：数字信号传输系统用。使用频率为100MHz以下。结构多样，内导体及屏蔽种类多样。导体多为软线结构。要求较低，但目前也有了宽带的数据传输。

4.网络线：UTP等。数字信号传输用。使用频率为500MHz以

下。主要为4对8芯0.51mm线。工艺要求特别高。

以下着重介绍UTP电缆：

UTP称为非屏蔽对绞电缆。STP为屏蔽对绞电缆，主要用于令

牌环网络中。UTP一般分1—5类，越高类别的电缆有更大的带宽和更好的防外部干扰能力。5类电缆能以100M比特速率传输。目前已有超5类、6类、7类电缆的出现。7类电缆的传输速率高达1G比特。

1. 标准：EIA/TIA 568综合布线标准。该标准较多地从传输布线

的角度规定电缆的要求。

绝缘导体：最大直径：1.22mm；

线对配置：限定为4对，节距应不同，具体有厂家选择。

颜色：白/蓝，蓝；白/橙，橙；白/绿，绿；白/棕，棕。

电缆直径：6.35mm。

拉断力（ASTM D 4565）：最小40.82kg。

弯曲半径（ASTM D 4565）：-20±1℃时，弯曲半径最大25.4mm。

直流电阻（20℃）：最大28.6Ω/305m。

直流不平衡电阻（ASTM D 4566，20℃）：不超过5%。

线的电容（ASTM D 4566，20℃）：1KHz下不超过20nF/305m。

对地不平衡电容（ASTM D 4566，20℃）：不超过1000pF/305m。

衰减： 频率(MHz) 最大衰减（dB/100m）

1.0 2.10

4.0 4.30

8.0 5.90

10.0 6.60

16.0 8.20

20.0 9.20

25.0 10.50

31.3 11.80

62.5 17.00

100.0 22.00

特性阻抗：100 MHz以内100±15%Ω

近端串音损耗： 频率(MHz) 近端串音（dB /100m）

1.0 62.0

4.0 53.0

8.0 48.0

10.0 47.0

16.0 44.0

20.0 42.0

25.0 41.0

31.3 40.0

62.5 35.0

100.0 32.0

2. 结构： 双绞多对结构。导体为1/0.51，绝缘为PE或发泡PE。

对绞采用特定小节距。有采用对绞及成缆一次工艺的群绞工艺。聚氯乙烯护套，可抽拉式纸箱包装。

3. 使用范围及发展趋势：多使用于局域网的水平布线。它比光

缆更具竞争力，因为有更新的传输技术和压缩技术并已能满足大多数商业用户的带宽要求。在大楼里由于使用长度比室外短得多，使得UTP电缆有更大的带宽。对超5类以上的电缆敷设要求较高，当电缆弯曲过分时会大大减少带宽的容量。1998年5类电缆占美国室内用线缆的72%，1999年占53%，2000年占41.6%，预计到2003年只占21.8%。而同时超5类、6类、7类电缆在2000年占47.1%，预计到2003年将占74.1%。

4. 与同轴电缆比较优缺点：

干扰多：对绞电缆由于其开放式的电力线及磁力线的分布特性

决定了对绞电缆抗干扰能力差，同时又对其它线对有干扰。同轴电缆由于其屏蔽特性，外界干扰叫较少，同时其的电力线及磁力线是同心式的相对比较均匀。

工艺要求高：相对于高频信号传输，对绞线要求线对间的距离保持恒定，因此要求节距稳定。工艺要求较高。

传输距离短：对绞线在高频下的传输距离应不超过500m。

价格便宜：同等情况下是同轴电缆的约1/3价格。

接口处理方便：对绞线的RJ45接口比B/N接口对线的连接和接口间的连接要方便得多。而同轴电缆由于其不同用处有不同的尺寸而减少了其通用性。

三、 同轴电缆：

同轴电缆由一个内导体被绝缘材料以及屏蔽（外导体）围绕而形成。因为内导体和屏蔽共有一个中心轴而称为同轴。信号在两导体间的绝缘内传输。

同轴电缆种类：

1. SYV实心聚乙烯绝缘射频电缆。

2. SYKV藕芯聚乙烯绝缘射频电缆。

3. SYFV发泡聚乙烯绝缘射频电缆。

4. RG6-Q四屏蔽发泡聚乙烯绝缘射频电缆。

以75欧姆电缆为例看各类电缆的区别：

由上述表格可以分析：

1. 由于内导体消耗了70%的信号能量，增大内导体直径可以减

少衰减。

2. 绝缘介电常数越小越好。同时材料的消耗也将减少。

3. 由于采用了铝塑复合带，重叠为18%以上，可减少编织用铜。

4. 整个电缆外径减小。

5. 虽然回波损耗的值是一样的，但由于其测试频率范围不同，

因此相对的RG6的要求要偏高。

6. 衰减的值越来越小以及考核的范围都是变大了。

同轴电缆的展望：同轴电缆目前受到了双绞线和光缆的两面夹

击，其销售已越来越减少。但由于同轴电缆传输信息可靠性好的优点，目前还不会被完全取消。抛开同轴电缆的干线和馈线部分，光是象RG6类的引线同轴电缆，主要用于CATV系统，它的销售量是不断增加的。预计年增长为1.5%。我国CATV电缆的年需求量在60万公里左右。