2,6-10~Q Y7~f

1 - 4-

£>*-af

-f9,08-10-VKtg6.

(6.37)

Если внутренние проводники выполнены из многопроволочной жилы, а экран кабеля - из оплетки, то расчетные формулы коэффициента затухания для неэкранированного и экранированного кабеля будут иметь вид, дБ/м:

2,6-10-«уТ7 {Кх

-f- -f 9,08-10-V)etg6, (6.38)

\ Ом

2a\,

2io:Vv

2at P-flf "

-f9,08-10~V]tg6.

£>*-a

(6.39)

Симметричные кабели с овальным экраном можно рассчитывать по тем же формулам, что и симметричные кабели с круглым экраном, принимая при этом за величину D размер большой оси сечения экрана.

В ряде случаев симметричная конструкция кабеля составляется из двух коаксиальных кабелей, расположенных под одной общей оболочкой. Параметры такого симметричного кабеля могут быть определены в первом приближении на основе параметров одной коаксиальной пары. Сопротивление и индуктивность симметричной цепи будут примерно в 2 раза больше, а емкость и проводимость изоляции в 2 раза меньше, чем соответствующие параметры одиночной коаксиальной цепи. Это обусловит получение в 2 раза большего значения волнового сопротивления и примерно такого же затухания симметричной цепи, что и соответствующие характеристики одиночных коаксиальных кабелей, составляющих эту симметричную цепь.

6.5. ОПТИМАЛЬНЫЕ СООТНОШЕНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ РАЗМЕРОВ СИММЕТРИЧНЫХ КАБЕЛЕЙ

При расчете конструкции симметричного кабеля необходимо стремиться к тому, чтобы затухание цепи в заданном диапазоне частот было минимальным. Возможность получения минимального затухания в зависимости от соотношения конструктивных размеров отдельных элементов кабеля вытекает из различного влияния

этих размеров на первичные параметры кабеля. Так, например, увеличение диаметра проводников уменьшает активное сопротивление цепи, но одновременно с этим при неизменном расстоянии между проводниками увеличивается емкость. Следовательно, затухание, уменьшаясь за счет уменьшения сопротивления, будет увеличиваться за счет увеличения емкости. С увеличением диаметра жил будут возрастать также потери за счет поверхностного эффекта и эффекта близости. Таким, образом, существует оптимальная конструкция кабеля, которая обеспечит его минимальное затухание.

Для симметричных неэкранированных радиочастотных кабелей вопрос об оптимальной конструкции изучен пока недостаточно. Однако для получения минимального затухания рекомендуется, чтобы отношение расстояния между проводниками к диаметру проводников d было бы примерно равно 2,3, т. е. ai/d2,3.

Для симметричного экранированного кабеля оптимальная конструкция при заданном диаметре внутренних проводников зависит от соотношения между диаметром экрана и расстоянием между проводниками. При постоянном внутреннем диаметре экрана D и увеличении расстояния между проводниками ai частичная емкость между проводниками будет уменьшаться, а частичные емкости между проводниками и экраном будут увеличиваться. Следовательно, при определенном отношении расстояния между проводниками к диаметру экрана можно получить минимальное значение емкости.

Формула (6.32) показывает, что емкость кабеля будет мини-.мальной при условии максимального значения знаменателя этой формулы. Для решения этой задачи возьмем производную от выражения

/20, 2 (Р - 3af) (D + of) - (Ра, - af) 2д

Приравнивая значение этой производной нулю, получаем ai-Ь + ADЧh-D0. Отсюда (ai/D)2=>52 или ai/D=0,486. При выполнении условия ai/D=0,486 получается максимальным волновое сопротивление цепи экранированного симметричного кабеля.

На рис. 6.7 показана зависимость емкости и волнового сопротивления симметричного экранированного кабеля от отношения Oi/D. Из рисунка следует, что для получения оптимальных значений емкости и волнового сопротивления кабеля внутренний диаметр кабеля принимают примерно равным удвоенному значению расстояния между внутренними проводниками.

Условия минимального затухания экранированного кабеля можно получить аналогично условиям минимальной емкости. При этом оказывается, что минимальное затухание в случае выполнения проводников и экрана из одного материала будет тогда, когда отношение aijD = 0,46. Для медных проводников и свинцового эк-

рана это отношение получается равным 0,36, а при алюминиевом экране - 0,43.

На рис. 6.8 приведена зависимость коэффициента затухания симметричного кабеля от отношения aJD при частоте 1 МГц, диаметре внутренних проводников 4 мм и внутреннем диаметре

ВО SO 50 kO 30 20

Zg,OM

- т.

ос, дб/м

Рис. 6.7. Зависимость емкости и волнового оопротивлеиия симметричиого экранированного кабеля от отношения fli/D

Рис. 6.8. Зависимость коэффициента затухания симметричиого экраиирова.нного кабеля от отношения а, ): I - медный экран; 2 - свинцовый экран

внешнего проводника 24 мм. На рис. 6.9 для этого же случая показана зависимость коэффициента затухания от отношения диаметра внутренних проводников к внутреннему диаметру экрана

3,117 2,61

0,В7

(x, дБ 1м

/-1МГц,

экран аз меда

а,/В оптамально I

Рис. 6.9. Зависимость коэффициеита затухания симметричного кабеля от отношения dID

при оптимальном отношении at/D. Эта зависимость показывает, что при выборе конструкции симметричного кабеля с малым затуханием необходимо учитывать наличие оптимальных соотношений Ui/D и d/D.

Представляют практический интерес зависимости оптимальных соотношений Ut/D и D/d для различных типов экранов. Указанные зависимости, обеспечивающие минимальное затухание, приведены [1] на рис. 6.10 и 6.11. При этом удельное сопротивление медных внутренних проводников ipnp принято равным 0,0175 Ом-ммм, а удельное сопротивление материала экрана р;, является переменным. Пользуясь этими данными, можно определять оптимальные соотношения размеров в симметричных экранированных кабелях

Рис. 6.10. Оптимальные значения aJD для симметричных экранированных кабелей при различных типах экранов

Медный, эиран

0,35

Сванцовб/йз/фон j -I-

ё npoSoda.

знраиа

0,1 о,2о,зо,ц5 1 Z3it5 10 го 30iO50

20 3D то

Рас. 6. 11. Оптимальные значения Djd для симметричных экранированных кабелей при различных типах экранов

при различных экранах, обеспечивающих минимальное затухание кабеля.

6.6. КОНСТРУКЦИИ и ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОЧАСТОТНЫХ СИММЕТРИЧНЫХ КАБЕЛЕЙ

Радиочастотные симметричные кабели отечественного производства, так же как и коаксиальные, выпускаются в соответствии с общими и частными техническими условиями ТУ КП 100-62 и ТУ 16-505-74. Согласно этим условиям установлены номинальные значения волновых сопротивлений, равные 75, 100, 150, 200 и 300 Ом.

Для симметричных кабелей принята такая же маркировка, что и для коаксиальных, но с заменой индекса РК на РД - радиочастотный, двухжильный, например РД 75-3-11.

Конструктивные и электрические характеристики радиочастотных симметричных кабелей приведены в табл. 6.1 и 6.2.

a >s

x э"

s o.

H 05

>> о

&§

н it; я 238

2 = Й

CD О

ц

X o"

о» о» о d

oB r r

CD O,

O. О

X t2

+1 41

о "5

CX, СП

я я я о

S "У

CCJ с: со S о н £?. СП

41 о

со а>

га я й н Я я О я я

н ©

сч со со -Г d о

со со еч

. со со

о - -

X о о

со со -.4 о о о X

о" о

>5

00 00 lO in

C» 00

in in

in in M iri in

g g in g g

CO CD

in D,

СЧ -

T t-

7 d ci moo

t- CS (M

cu a. D,

CM c;j еч -I

CD <N in

00, 00. о - -г

9 ° о о ci

ото от

CD - - -

« « а а. cu

а. а.

Таблица 6.2

Электрические характеристики радиочастотных симметричных кабелей со сплошной полиэтиленовой и фторопластовой изоляцией

ГЛАВА 7

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РАДИОЧАСТОТНЫХ КАБЕЛЕЙ

7.1. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

В связи с расширением области применения радиочастотных кабелей появляется ряд новых требований к материалам, используемым для их изготовления:

расширение температурного диапазона использования применяемых материалов. Если недавно верхний предел рабочей температуры не превышал 150°С, а нижний - 60°С, то теперь температурный диапазон расширился - от -200 до -f250°C, а в отдельных случаях от -272 до -t-500°C;

расширение частотного диапазона использования изоляционных материалов до 40 ГГц;

повышение стойкости материалов к различного рода внешним воздействиям: механико-климатическим, агрессивным средам, дестабилизирующим факторам и др.;

широкое внедрение пористых материалов, радиационно и химически сшитых материалов, металлизированных и фольгирован-ных пластмасс, полупроводящих и клеящих композиций.

7.2. ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РАДИОЧАСТОТНЫХ КАБЕЛЕЙ

Общие сведения

В радиочастотных кабелях проводниковые металлические материалы применяются для изготовления как проводников, так и