同軸線是由兩根同軸的圓柱導體構成的導行系統，內外導體之間填充空氣或高頻介質的一種寬頻帶微波傳輸線。
基本介紹
- 中文名：同軸線
- 外文名：Coaxial line
- 屬性：傳輸線
- 類型：幹線電纜
- 分類：RF同軸線、RG同軸線
- 作用：傳輸信號
基本原理,結構特性,類型,主要特徵,鑑別方法,
基本原理
同軸線是一種禁止且非色散的結構，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摸，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，可以用於大於厘米波的波段。同軸線的原理圖如圖2所示。
圖2同軸線原理圖同軸線中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模場為線如下圖3所示
圖3同軸線TEM模場力線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
。
結構特性
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。
外導體作為禁止層有雙重作用，它既可以通過傳輸迴路來傳導低電平，又具有禁止作用。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，這種結構形式的禁止性能最好，但柔軟性差，常用於幹線電纜。
2、鋁塑膠複合帶縱包搭接。這種結構有較好的禁止作用，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，對禁止性能有很大的提高，目前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布，同軸線的特點之一就是可從直流段一直套用到毫米波波段。
同軸線主要以TEM模的方式廣泛套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，此時無須考慮分布參數效應。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，顯現出分布參數效應，此時傳輸線就必須作為分布參數電路處理，這意味著同軸線中將出現TE和TM模，即同軸線的高次模。
類型
按照同軸線套用的位置，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、用戶分配網電纜：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。
主要特徵
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著電阻與電感，對導體間的電壓存在著電導與電容，這些特性是沿線路分布的，稱為分布常數，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、溫度係數，溫度係數表示溫度變化對電纜特性的影響程度，溫度升高，電纜的損耗增加，溫度降低，電纜的損耗減少。在實際工作中，消除溫度變化對系統影響的措施是採用溫度補償型放大器、自動增益控制放大器和自動斜率控制放大器。
5、禁止特性，禁止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。如果電纜禁止不好，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，為非有線電視用戶所接收，嚴重影響有線電視的正常入戶。
鑑別方法
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禁止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，同軸電纜中起重要禁止作用的是鋁箔，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；接著取一段電纜，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，這樣可縮小禁止層內間隙，防止空氣進入造成氧化，防止禁止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。
