电线电缆网 > 数据 高频线缆 > 特性阻抗(不用下載)（完整版）
特性阻抗(不用下載) - 无图版
xianlan --- 2007-07-04 14:37:39
1
我是先花金子下的,再貼出來給大家共用,是一番好意,請原作都不告我侵權.呵呵
特性阻抗
一、概述
在现在各类型号的数据电缆生产中，最重要也是最基本的四个参数：特性阻抗（IMPEDANCE）、衰减（ATTENUATION）、近端串音（NEAR-END CROSSTALK）、结构回波损耗（SRL）。相比之下，这四个参数中最难控制应是特性阻抗，尤及对于特殊的多工序控制的数据缆，如阻水五类缆（UTP-ZS）、屏蔽五类缆（FTP）等。怎样使其与衰减达到平衡，怎样使其波动范围控制在100+15Ω之内。本文主要是从理论和实际操作中的经验所得来对特性阻抗的控制进行分析。（由于数据电缆属典型的对称通信电缆，所以以下所有的计算都基于理想的对称回路）
二、计算
（一）、特性阻抗数值（ZC）的理论计算：
ZC=（R2+ω2L2/ G2+ω2C2）1/4其中的R、G、L、C为线路的一次传输参数（单个回路的电阻、电导、电感、电容）。由于数据缆的应用环境为100MHz，远远大于30KHz，属高频范围，所以有ωL》R，ωC》G，故有ZC=（R2+ω2L2/ G2+ω2C2）1/4≈（ω2L2/ω2C2）1/4=（L/C）1/2，由以上式中可以看出要想算出ZC，只要知道L、C就可以了。
（二）、孤立回路电感（L）的理论计算：
当回路通以交流电后，则在回路的导电线芯中和回路周围产生磁通Ф，导电线芯内的叫内磁通，导电线芯外的叫外磁通。电感为磁通Ф与引起磁通的电流I之比，所以相应的内外磁通亦有内外电感（L内和L外），总电感为L=L内+L外。
L内为导线内部的磁通与流过导线的电流之比所决定的。它的计算公式可在求二孤立导线有效电阻时，其复数功率的虚部来求得。其计算公式如：L内=Q（x）*10-4（亨/公里）
L外是导线外（与回路本身所交链的）磁通与流过被交链导线中电流之比，即L外=Ф/I。回路的磁场分布如图1所示。回路两导线中，由导线α电流所产生的磁场强度为Hα=I/2πr，由导线b中电流所产生的磁场强度为Hb=I/2π（α-r），由图1中可以看出H=Hα+Hb=I（1/r+1/(α-r)）/2π,由此L外可由式L=μH/I求得。
L外=∫rαα-rb [I（1/r+1/(α-r)）/2π]dr/I
回路两导线rα=rb=d/2，则L外=μln((2α-d)/d)/ 2π。由于回路中间为非磁性介质，μ=μrμ0=4π*10-7亨/米，则有
L外=4 ln((2α-d)/d)* 10-7亨/米
或 L外=4 ln((2α-d)/d)* 10-4亨/公里
由以上可以得出回路的总电感为
L=L内+L外=λ[4 ln((2α-d)/d)+ Q（x）] * 10-4亨/公里 (1)
式中：１、λ—总的绞合系数；
２、α—回路两导线中心间距离（毫米）；
3、d —导电线芯直径（毫米）；
4、Q（x）—为x=Kd/2的特定函数，其值随频率的增加而减少，当在高频时接近为零。
由式（1）中分析可以看出外电感决定于导电线芯的直径和导电线芯间的距离，内电感决定导电线芯本身的特性（如导线直径、材料的磁导率和电导率）和传输电流的频率，还有他俩也都和绞合的情况有关。
［江南狼 在 2007-7-9 14:42:51 编辑过］
xianlan --- 2007-07-04 14:38:11
2
回路的电容和一般电容器的电容相似，两根导线相当于两个极板，导线间的绝缘相当于电容器极板间的介质。因此导线上带有的电荷的电量Q与两导线间的电位差U之比，为该回路的电容，即C=Q/U。
孤立二导线间的工作电容。两导线的图可参照图1，导线α上的电荷Q在距导线α为r点的电场强度Eα=Q/2πrε,导线b上的电荷Q在同一点的电场强度为Eb=Q/2π(α-r)ε。则该点的总的电场强度为E= Eα+ Eb=Q（1/r+1/(α-r)）/2πε。因此回路间的电位差：
U=∫rαα-rb Edr=Q∫rαα-rb [（1/r+1/(α-r)）/2πε]dr
=Ｑ[ln(α-rb)/ rα-lnrb/(α- rα)]/ 2πε
回路中两导线rα＝rb＝d/2，则有Ｕ＝Ｑ[ln(2α-d)/d]/ πε
则孤立回路的工作电容为：
Ｃ＝Ｑ／Ｕ＝πε／[ln(2α-d)/d]
把ε＝εrε0=εr/（36π*109）法／米，代入上式可得：
Ｃ＝εr*10－９／[３６ln(2α-d)/d]（法／米）
或 Ｃ＝εr*10－６／[３６ln(2α-d)/d]（法／公里） （2）
计算机教程数据电缆中特性阻抗的解析来自www.--itwen.comIT WEN计算机教程网
式中：１、εr—组合绝缘介质的等效相对介电常数；
２、α—回路两导线中心间距离（毫米）；
3、d —导电线芯直径（毫米）；
由式（2）分析可以看出Ｃ与导电线芯直径、线间距离和绝缘介质有关。
综合以上的Ｌ和Ｃ的计算值可以得出：
ZC=（L/C）1/2＝｛λ[4 ln((2α-d)/d)+ Q（x）] * 10-4／［εr*10－６／[３６ln(2α-d)/d]］｝１／２
由于数据缆工作在高频下，所以有Ｑ（x）≈0，故有
ZC= ｛４λ ln((2α-d)/d)* 10-4／［εr*10－６／[３６ln(2α-d)/d]］｝１／２＝１２０（λ／εr）１／２ln((2α-d)/d) （3）
三、分析
从以上计算公式看来，在其它情况均理想的状态下，由于一般的标准中都规定导体的直径d=24AWG，而且从实际情况中看来，此d值也是最理想值，所以d可以看成不变值。这样从上式看来影响特性阻抗值的只有外径（外径可以看成和导线间距α相等）、总的绞合系数（λ）、组合绝缘介质的等效相对介电常数（εr）。而且，ZC正比于α和λ，反比于εr。所以只要控制好了α、λ、εr的值，也就能控制好了ZC。
以上只是从理想状态中分析ZC。而实际生产控制中，单线导体和外径的均匀性对ZC的波动也是很重要，所以要想生产出合格的数据缆，必须需要一台串联生产线；第二、三道工序绞对和成缆的节距及节距的稳定性，对ZC也有很大影响，一般来说节距越小ZC越小，稳定性也越好，ZC的波动越小。还有一些特殊的数据缆如阻水五类缆和屏蔽五类缆的阻水带和屏蔽层的松紧度及松紧的均匀性、厚度等也会很大程度的影响ZC。最后还有一点，生产工序的增加，也会降低ZC特性，所以要在保证要求的情况下尽量减少工序。
李小龍 --- 2007-07-04 15:25:22
3
好東西就要支持，希望大家一起學習進步
michael --- 2007-07-04 18:42:45
4
hbxtmgj --- 2007-07-04 22:32:01
5
何谓专业,非专业的学习一下.谢谢
limingxing --- 2007-07-05 07:23:26
6
wjf5301107 --- 2007-07-05 08:56:44
7
此公式只适合无屏蔽的状态下吧？如有屏蔽应该有变化吧？
zyt --- 2007-07-05 10:59:52
8
xianlan --- 2007-07-05 11:52:59
9
free0123 --- 2007-07-05 12:00:41
10
skyhuang --- 2007-07-06 07:55:41
11
我们用的是简化了的公试。
效果一样。特性阻抗是还好控制的。
余泽平 --- 2007-07-08 12:34:45
12
这只是针对LAN CABLE
高频线材中的SKEW应该是最难控制的
mafa558 --- 2007-07-08 14:51:01
13
不错！
学习一下！
youyucs63 --- 2007-07-09 07:57:31
14
xianlan --- 2007-07-13 13:51:55
15
有個問題想請教各位:客人問30#(7/0.1)*9c+al+pvc(od=5.0) instulation:pvc id=0.8 這樣的線材的電容和電感分別是多少?
不知道有沒有簡單的公式可用啊,還要知道其它條件嗎?
謝謝啊.
ye4452003 --- 2007-07-14 23:10:48
16
qw1028 --- 2007-07-16 11:21:53
17
qw1028 --- 2007-07-16 11:23:07
18
ivwmyd --- 2007-07-19 16:50:20
19
圖一呢，看得不怎么懂，電子沒學好。
xyj1018a79 --- 2007-08-05 12:14:34
20
谢谢！我是一个初入电缆行业的门外汉，能有这样的资料真是太感谢了！
53900063 --- 2007-08-06 16:23:41
21
huaximelon --- 2007-08-06 17:09:15
22
非常感谢楼主的无私奉献.
77ecd --- 2007-08-11 15:58:00
23
感谢,支持
NAVY830617 --- 2007-08-30 18:19:29
24
以上只是从理想状态中分析ZC。而实际生产控制中，单线导体和外径的均匀性对ZC的波动也是很重要，所以要想生产出合格的数据缆，必须需要一台串联生产线；第二、三道工序绞对和成缆的节距及节距的稳定性，对ZC也有很大影响，一般来说节距越小ZC越小，稳定性也越好，ZC的波动越小。还有一些特殊的数据缆如阻水五类缆和屏蔽五类缆的阻水带和屏蔽层的松紧度及松紧的均匀性、厚度等也会很大程度的影响ZC。最后还有一点，生产工序的增加，也会降低ZC特性，所以要在保证要求的情况下尽量减少工序。
arielben --- 2007-08-31 13:55:27
25
我是剛進入遮一行的人，對於遮方面還不是很了解，謝謝樓主了!!
sunminbo --- 2007-08-31 15:01:29
26
支持 谢谢了
fuleden --- 2007-09-02 13:00:52
27
不错的资料
leoLR --- 2007-09-21 18:21:49
28
精神可嘉，實際意義不大。
joly8799 --- 2007-09-22 08:54:18
29
arthurtan --- 2007-10-17 19:30:07
30
abenchen --- 2007-10-18 08:41:55
31
太感謝了，支持這樣濟貧方式。
先来无聊 --- 2007-10-22 15:56:53
32
leoLR --- 2007-11-01 21:37:41
33
liuandy --- 2007-11-12 17:15:47
34
ladeng305 --- 2008-04-03 20:42:57
35
多谢楼主!
在线的兄弟学习下啦. 如果大家都这样的话，那我们手头的东西不是更多了吗?
清明节快乐!
ladeng305 --- 2008-04-03 21:05:31
36
楼主,辛苦了!
清明节快乐-------各位!
garyftp --- 2008-09-17 22:24:41
37
朱代华 --- 2008-09-18 21:34:29
38
CHUNLI --- 2008-09-19 16:08:50
39
luizhixin --- 2008-09-22 09:30:52
40
谢了，大家要好好的跟着学习哦
kaka2004 --- 2008-10-08 09:38:18
41
学习中，楼主的无私奉献精神更值得学习。
CHUNLI --- 2008-10-08 13:25:29
42
gyc2008 --- 2008-10-13 11:42:02
43
licui106 --- 2008-10-28 11:13:38
44
这个资料不错 支持一下
rogerq --- 2008-11-05 20:46:41
45
maryma888 --- 2008-11-06 10:49:29
46
licui106 --- 2008-11-10 14:54:16
47
SPRING2008 --- 2008-11-10 18:56:10
48
好东西啊！！顶一下！！我也赞成12的兄弟的见解！！
gzzx007 --- 2008-11-11 15:53:38
49
分析的非常好，学习学习。
liyong --- 2008-11-21 17:00:28
50
东西不错,有机会能在实际工作中去验证理论才能使自已受益!
luoxian --- 2008-12-31 15:49:50
51
这么好的资料要好好学习一下
jizhuan501 --- 2008-12-31 15:57:07
52
顶一下！
yangmei --- 2009-01-07 10:38:32
53
不知道是不是我太不专业了,我怎么觉得这些东西太理论了,不怎么实用.
wu07605 --- 2009-01-11 21:31:36
54
电容主要是看你做 多少阻抗的哦
wu07605 --- 2009-01-12 18:30:44
55
不太懂
zyc120 --- 2009-01-24 20:51:06
56
sky1986 --- 2009-01-29 22:32:01
57
理論性太強了吧
jakezheng --- 2009-02-03 08:25:29
58
tks!
lmuhsy --- 2009-02-03 10:01:20
59
谢了,但还不是很了解,,
LEEDUAN --- 2009-02-04 10:17:37
60
怎麼沒人回答樓主的問題? 可不要只顧自己, 還要知道感恩呢!!!!
關於這种束絞的電容確實不知該怎麼算? 每兩個導體間都會產生電容, 那麼9C線的總電容該如何算呢? 請高手賜教!感謝!
janeji --- 2009-02-25 16:35:10
61
支持，， 谢谢!!
garyftp --- 2009-03-04 21:45:02
62
lusy2001 --- 2009-03-10 09:57:07
63
wqaiwd --- 2009-05-21 15:55:06
64
lenncy --- 2009-05-22 17:36:20
65
此类共享要支持。顶一个先
jizhuan501 --- 2009-05-22 21:41:23
66
lenncy --- 2009-05-27 17:45:58
67
flf9835 --- 2009-06-15 10:29:31
68
kelvinleo --- 2009-07-08 16:14:25
69
pan623 --- 2009-07-08 19:15:11
70
CK --- 2009-07-09 20:38:10
71
哪位大虾有关于特性阻抗的计算公式，请提供给小D一用，感谢了
chenkui02006@yahoo.com.cn
fei7758991 --- 2009-10-28 22:00:05
72
zhengliang --- 2009-10-30 10:39:07
73
, dxdlw513 --- 2009-11-27 19:45:44
74
王河 --- 2009-11-28 13:41:18
75
学习了...好东西啊,......
coolman --- 2009-11-30 12:45:53
76
gulei21cn --- 2009-12-03 09:41:32
77
jwpldt --- 2009-12-03 16:16:18
78
icbrl --- 2009-12-12 16:45:42
79
wlp808 --- 2009-12-12 23:17:44
80
好东西！！晨曦1394 --- 2009-12-13 20:18:13
81
王河 --- 2010-06-09 11:58:52
82
82217676 --- 2010-07-14 13:12:50
83
好东西 谢谢楼主分享
yifanxinyu --- 2010-07-20 10:47:05
84
喜欢这样的分享，谢谢
Jameshe168 --- 2010-07-20 14:14:21
85
jaketao --- 2010-07-20 16:10:30
86
niefajun --- 2010-07-22 16:11:01
87
hzm540103 --- 2010-08-06 16:55:30
88
zhanghj921 --- 2010-08-13 15:47:39
89
好东西 学习了啊
heshifeng --- 2010-08-24 14:50:45
90
怎么看不懂呀.........
winkeyraki --- 2010-08-29 22:31:52
91
嗯，挺好的，谢了
jianghero --- 2010-09-16 14:37:45
92
fanshourui --- 2010-09-27 12:51:30
93
谢了
220 --- 2010-09-29 10:43:39
94
kaka2004 --- 2010-11-18 17:01:01
95
mckay888 --- 2010-11-22 20:24:28
96
159955245 --- 2010-11-30 18:45:34
97
sanewcable --- 2010-12-01 15:18:36
98
heshulin81 --- 2010-12-08 20:40:54
99
xupeng --- 2010-12-30 10:02:42
100
好东西，支持一下
yhshk --- 2010-12-30 10:19:24
101
主席 --- 2011-01-10 12:09:45
102
vincent552 --- 2011-01-12 20:34:58
103
chenkui603 --- 2011-01-19 00:01:36
104
wangyu238 --- 2011-01-20 22:39:16
105
感谢楼主！
cle307 --- 2011-01-21 22:49:10
106
yinqing320 --- 2011-04-27 11:49:03
107
謝謝啊.
qwqzhw --- 2011-04-29 09:23:53
108
qlm9988 --- 2011-09-13 22:36:13
109
amjjamjj --- 2011-09-14 10:53:50
110