同軸線

同軸線是一種屏蔽且非色散的結構，而且同軸線中導波的主模是TEM波，但同時也可傳輸TE模和TM模，其截止頻率為零，對應截止波長趨向於無窮大。是由同軸的兩根內、外導體及中間的電介質構成的雙導體傳輸線。一般同軸線外導體接地，電磁場被限定在內外導體之間，所以同軸線基本沒有輻射損耗，幾乎不受外界信號干擾。其工作頻帶比雙線傳輸線寬，可以用於大於釐米波的波段。同軸線的原理圖如圖1所示。

同軸線中TEM波各場的分量表達式

式中，a為同軸線內導體的半徑，b為同軸線外導體的半徑。

同軸線的TEM模場為線如圖2所示

1.對於只傳輸TEM波：

則

2.為了使功率容量最大：

由於，

左右兩邊對a求導後為0，得出

。即當

時，功率容量最大。如果填充的是空氣介質，則對應同軸線的特性阻抗

3.為了使損耗最小：

由於

，左右兩邊對a求導後為0，得出

。即當

時，同軸線損耗最小。如果填充的是空氣介質，則對應同軸線的特性阻抗

。

同軸線的結構由外到內依次為護套、外導體層、絕緣介質層和內導體四個部分組成。下面分別介紹一下每一部分的作用。

護套，即最外面是一層絕緣層，起保護作用。

外導體作為屏蔽層有雙重作用，它既可以通過傳輸迴路來傳導低電平，又具有屏蔽作用。外導體通常有3種結構。

1、金屬管狀。這種結構採用銅或鋁帶縱包焊接，或者是無縫銅管擠包拉延而成，這種結構形式的屏蔽性能最好，但柔軟性差，常用於幹線電纜。

2、鋁塑料複合帶縱包搭接。這種結構有較好的屏蔽作用，且製造成本低，但由於外導體是帶縱縫的圓管，電磁波會從縫隙處穿出而泄漏。

3、編織網與鋁塑複合帶縱包組合。是從單一編織網結構發展而來的，它具有柔軟性好、重量輕和接頭可靠等特點，採用合理的複合結構，對屏蔽性能有很大的提高，這種結構形式被大量使用。

絕緣介質，PE材質，主要是提高抗干擾性能，防止水、氧侵蝕。

內導體，銅是內導體的主要材料，可以是以下形式：退火銅線、退火銅管、銅包鋁線。通常小電纜內導體是銅線或銅包鋁線，而大電纜用銅管，以減少電纜重量和成本。對大電纜外導體進行扎紋，這樣可以活獲得足夠好的彎曲性能。

同軸線結構上屬於雙導體傳輸線，在其橫截面上能夠建立類似靜態場的電磁場分佈，同軸線的特點之一就是可從直流段一直應用到毫米波波段。

同軸線主要以TEM模的方式廣泛應用於寬頻帶饋線和元器件的設計中。當傳輸信號的波長遠大於傳輸線長度，在傳輸線上各點的電流（或電壓）的大小和相位可近似相同，此時無須考慮分佈參數效應。但是當傳輸信號的波長與傳輸線長度可相互比擬時，傳輸線上各點的電流（或電壓）的大小和相位各不相同，顯現出分佈參數效應，此時傳輸線就必須作為分佈參數電路處理，這意味着同軸線中將出現TE和TM模，即同軸線的高次模。 ^[1] 

按照同軸線應用的位置，大致可以分為3種類型。

1、幹線電纜：其絕緣外徑一般為9mm以上的粗電纜，要求損耗小，柔軟性要求不高。

2、支線電纜：其絕緣外徑一般為7mm以上的中粗電纜，要求損耗小， 同時也要一定的柔軟性。

3、用户分配網電纜：其絕緣外徑一般為5mm，損耗要求不是主要的，但要求良好的柔軟性和室內統一直協調性。

1、特性阻抗，同軸電纜的主體是由內、外兩導體構成的，對於導體中流動的電流存在着電阻與電感，對導體間的電壓存在着電導與電容，這些特性是沿線路分佈的，稱為分佈常數，由於在製造中尺寸精度和介質材料純度不均勻的影響，在有線電視系統中儘管要求使用的同軸電纜特性阻抗為75Ω，但通常實際使用的同軸電纜的特性阻抗為（75±5）Ω。因此，為防止產生信號能量反射，達到最好的傳輸效果，終端負載阻抗也應儘量等於電纜的特性阻抗。

2、衰減特性，同軸電纜的衰減特性通常用衰減常數來表示。衰減常數與信號的工作頻率的平均方根成正比，即頻率越高，衰減常數越大，頻率越低，衰減常數越小。

3、電纜的使用限期，任何電纜都有一定的壽命，電纜在使用一段時間後，由於材料老化，導體電阻變大，絕緣介質的漏電流增加，當電纜的衰減常數比標稱值增加時，該電纜就應該更新，一般電纜的壽命根據質量和使用場合的不同在7-20年。

4、温度係數，温度係數表示温度變化對電纜特性的影響程度，温度升高，電纜的損耗增加，温度降低，電纜的損耗減少。在實際工作中，消除温度變化對系統影響的措施是採用温度補償型放大器、自動增益控制放大器和自動斜率控制放大器。

5、屏蔽特性，屏蔽特性是衡量同軸電纜抗干擾能力的一個參數，也是衡量同軸電纜防泄漏的一個重要參數。如果電纜屏蔽不好，傳輸信號不僅會受到外來雜波的串擾，影響有線電視信號質量，也會泄漏出去干擾其他信號，為非有線電視用户所接收，嚴重影響有線電視的正常入户。

1、觀察絕緣介質的圓整度，標準同軸電纜的截面很圓整，電纜外導體、鋁箔貼於絕緣介質的外表面，介質的外表面越圓整，鋁箔與它外表的間隙就越小，越不圓整間隙就越大。實踐證明，間隙越小電纜的性能越好，另外，大間隙空氣容易侵入屏蔽層而影響電纜的使用壽命。

2、檢測同軸電纜絕緣介質的一致性，同軸電纜絕緣介質直徑波動主要影響電纜的回波係數，此項檢查可剖出一段電纜的絕緣介質，用千分尺仔細檢查各點外徑，看其是否一致。

3、檢測同軸電纜的編織網，對編織網是否嚴密平整進行察看，方法是剖開同軸電纜外護套，剪一小段同軸電纜編織網，對編織網數量進行鑑定，與所給指標數值相符為合格。另外對單根編織網線用螺旋測微器進行測量，在同等價格下，線徑越粗質量較好。

4、檢查鋁箔的質量，同軸電纜中起重要屏蔽作用的是鋁箔，它在防止外來開路信號干擾與有線電視信號泄露方面具有重要作用，因此對新進同軸電纜應檢查鋁箔的質量。剖開護套層，觀察編織網線和鋁箔層表面是否保持良好光澤；接着取一段電纜，緊緊繞在金屬小軸上，拉直向反向轉繞，反覆幾次，再割開電纜護套層觀看鋁箔有無折裂現象，也可剖出一小段鋁箔在手中反覆揉搓和拉伸，經多次揉搓和拉伸仍未斷裂，具有一定韌性的為合格。

5、檢查外護層的擠包緊度，高質量的同軸電纜外護層都包得很緊，這樣可縮小屏蔽層內間隙，防止空氣進入造成氧化，防止屏蔽層的相對滑動引起電性能飄移，但擠包太緊會造成剝去護層，以用力不能拉出線芯為合適。

6、觀察電纜成圈形狀，電纜成圈不僅是個美觀問題，而且也是質量問題。電纜成圈平整，各條電纜保持在同一同心平面上，電纜與電纜之間成圓弧平行地整體接觸，可減少電纜相互受力，堆放不易變形損傷。