RF同轴电缆的结构与传输特性.doc

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1、1RF同轴电缆的结构与传输特性　　1.1结构　　RF同轴电缆由内导体、绝缘体、外导体和护套4部分组成，绝缘体使内、外导体绝缘且保持轴心重合，这就是同轴电缆。内外导体由电介质（绝缘材料）隔开，电介质在很大程度上决定着同轴电缆的传输速度和损耗特性，常使用的绝缘材料是干燥空气、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等材料的混合物。物理发泡电缆因损耗小、频率特性好、不易进水得到优选应用。　　1.2传输特性　　（1）同轴电缆内的电磁场分布　　电场强度按正弦分布，在同轴电缆中传输的电波不会泄漏到电缆之外，在应用中，外导体通常是接地的，故具有良好的屏蔽作用

2、，传输的电视信号不受外界杂波的干扰，里面的信号也不会辐射出去。　　（2）趋肤效应　　高频信号的电流流过电缆时，电流集中于导体表面而使导体有效横截面积减少、电阻值加大的现象称之为趋肤效应。因为有趋肤效应，同轴电缆中的电流只沿内导体的外侧和外导体的内侧流动，因此，电缆的许多性质取决于内导体的外径和外导体的内径，电缆内、外部的电磁场也不相互干扰。趋肤深度与频率f（MHz）的平方根成反比，因此，同轴电缆的导体损耗与频率的平方根成正比。　　1.3同轴电缆性能　　（1）特性阻抗　　特性阻抗Zc定义为在同轴电缆终端匹配的情况下，电缆上

3、任意点电压与电流的比值。同轴电缆的特性阻抗由导体的直径和导体间介质决定，与电缆长度无关。在CATV系统中，同轴电缆的特性阻抗均为75Ω。　　（2）衰减常数β与温度系数　　RF信号在同轴电缆中传输时的衰减量与电缆的尺寸、介电常数、工作频率有关。同轴电缆信号的衰减程度，以衰减常数（β）表示单位长度（如100m）电缆对信号衰减的dB数。衰减常数与信号频率的平方根成正比，即在同一段电缆，信号频率越高，衰减常数越大；信号频率越低，衰减常数越小。温度系数表示温度变化对电缆损耗值的影响，温度上升，电缆的损耗值增大；温度下降，电缆的损耗

4、值减小。温度系数定义为温度升高或降低1℃，电缆对信号衰减量增大或减小的百分数。表1是根据和平县有线电视台的频道配置选出8个频道，在33℃和13℃两个常温下，对汉胜RF同轴电缆-5型和-7型进行测量的结果。　　表1两种常温下的汉胜电缆-7与-5型的衰减常数(β)频道图像载频(MHz)33℃dB/100m13℃dB/100m-7型-5型-7型-5型DS149.7534.7533.9DS257.753.45.253.34.25DS585.25463.85DS6168.255.68.15.47DS11208.25695.87.7Z3

5、0400.258.112.27.610.5DS13471.259.614.58.412.7DS22543.2510.815.59.213.5　　上表数据显示，衰减常数和信号的频率有很大的关系，也和温度系数关系密切。在CATV网络实际应用中，随着时间的增加，同轴电缆会老化,电缆的衰减特性改变很大，3年后电缆的衰减量大约增大15%，6年后大约增大40%。　　2CATV射频传输干线设计技术　　RF传输干线的功能是以同轴电缆为传输介质，利用干线放大器来补偿和均衡电缆的衰减特性和温度特性，使传送的信号保持适当的电平值。RF信号在电缆中传输

6、的衰减量随传输距离延长而增大，RF同轴电缆的衰减特性使不同频率的信号在电缆中衰减的程度不同，因此，在RF传输干线中，要对信号进行电平补偿和均衡，故要选用传输特性好的电缆和性能优良的干线放大器，由于使用了有源器件放大器，就要把系统的截噪比、交调的影响减少到最小。　　2.1传输干线的组成技术　　RF传输干线由RF同轴电缆、干线放大器、衰减器、均衡器及定向耦合器构成。　　射频(RF)传输干线由CATV前端或由前端通过光缆传输给光接收机输出RF信号来提供射频电视信号进行传输。　　使用定向耦合器的目的是从干线中提取出一部分信号功率供给分配

7、网络。一般定向耦合器尽量选用接入损失较小的，尽可能安装在干线放大器的输出端，使其输入电平较高。一般干线放大器具有分支器输出口，使用起来较方便。　　干线放大器在放大电路基础上，一般具有可调衰减器和可调均衡器，使干线放大器保持稳定的输出电平和适当的斜率。　　衰减器可以适当调节输入、输出端信号电平，使其保持在适当的范围内。衰减器用电阻构成衰减网络，由于没有电抗元件，因此只有幅度的衰减而没有相移。连续可调式衰减器是干线放大器的一个重要组成部分，可调范围一般为0～20dB，可以方便地调节放大器输入端的信号电平。　　均衡器的作用是补偿电缆衰

8、减倾斜特性，信号经过电缆传输后，高、低端频道的信号产生电平差，须用均衡器来补偿这个电平差，以保证输出电平稳定在一定的斜率内。宽带电视信号进入系统传输后，电缆对信号的衰减程度与所传输信号的频率的平方根成正比，造成高端频道电平高的现象。要解决高低端电平差，一般是采用