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同轴电缆的传播速度和电长度

发布日期:2017-11-15 15:41:04 【关闭】
摘要:电缆的传播速度又称为相速度,是指射频和微波信号在电缆中传输的速度和光速的比值,和介质的介电常数的根号呈反比关系:

      1、传播速度

      电缆的传播速度又称为相速度,是指射频和微波信号在电缆中传输的速度和光速的比值,和介质的介电常数的根号呈反比关系:

gooxian-公式

      由公式可见,介电常数(εr)越小,则传播速度(Vp)越接近光速,所以低密度介质电缆的插入损耗更低,下表是一些常见不间介质中电缆的相速度。

不同介质中电缆的相速度

gooxian-电缆船舶速度-1

      电缆的相速度指标对于射频测试工程师的意义在于,除了可以了解电缆的损耗以外,还可以通过DTF (故障定位)测量技术在远端测量长电缆的故障点。具有DTF测量功能的仪器有Bird Electronic的SA系列天线和电缆分析仪,以及Wiltron的Site Master系列传输线和天线分析仪,这类手持式仪表中内置了信号源,可以向电缆发送一个信号,当信号沿着电缆传输并遇到故障(不匹配)点时,—部分信号会向仪器方向反射回来,仪器根据信号的来回传输时间计算出故障点的位置。在测试前,必须将电缆的介电常数,也就是信号在电缆中的传播速度输入到仪器中,这样才能得出准确的测试结果。下图是一个蜂窝基站天馈系统故陣定位测试的实例。图中X轴的起点是发射机和电缆分析仪所在的位置,其中0ft(1ft=0.3048m)位置是馈线输入端,其VSWR=1.05;约9ft位背是跳线与主馈线的连接点,其VSWR=1.012;100ft位置是天线的输入端,其VSWR=1.06。约在34ft和42ft处,有两个突出的驻波点,虽然VSWR并不大,但这两个点有可能是故障隐患,其原因或许是接地夹过紧而导致外导体变形、电缆介质渗水、绝缘层损坏导致外导体腐蚀等。

gooxian-电缆传播速度-2

电缆的故障定位测试

      2、电长度

      了解了传播速度后,就容易理解电缆的电长度的概念了。电磁波在空气中,以接近光速的速度传播,而在电缆介质中传播时,其速度要低于光速。所以,电缆的电长度要大于其物理长度:

电长度=物理长度/Vp(%)

      在一些阵列天线中,会通过很多射频电缆组件将馈源信号送至天线振子,这些电缆组件具有严格的电长度要求,否则将会导致天线方向性的畸变。

      电长度又有很多其他的表达方式,除了前述的传播速度(相速度)以外,还有传播延时、插入相位、时延、线长度、介质波长等。

      电长度(相位)的稳定性和温度有关,聚四氟乙烯(PTFE)介质电缆的相位稳定性要优于聚乙烯(PE)电缆。

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