解析特性阻抗

CharacteristicResistance特性阻抗的定義對稱電纜的特性阻抗計算三.影響對稱電纜特性阻抗的因素四.同軸電纜的特性阻抗計算五.影響同軸電纜特性阻抗的因素六.NBCable特性阻抗控制的實驗數據分析目錄一、特性阻抗（Zc）的定義

特性阻抗是指當電纜無限長時該電纜所具有的阻抗，是阻止電流通過導體的一種電阻名稱，它不是常規意義上的直流電阻。一條電纜的特性阻抗是由電纜的電導率、電容以及阻值組合后的綜合特性。假設一根均勻電纜無限延伸，其發射端在某一頻率下的阻抗稱為特性阻抗(CharacteristicImpedance)。它由諸如導體的集合尺寸、導體間的中心距離、傳輸線本身的結構、電纜絕緣材料的介電常數等因素決定，與數據傳輸線的長短無關。數據傳輸線的瞬間阻抗或者是特征阻抗是影響信號品質及完整性的最重要的因素。如果信號傳播過程中，相鄰的信號傳播間隔之間阻抗保持一致，那么信號就可以十分平穩地向前傳播，因而情況變得十分簡單。如果相鄰的信號傳播間隔之間存在差異，或者說阻抗發生了改變，信號中能量的一部分就會往回反射，信號傳輸的連續性也會被破壞，由此會帶來諸如回波損耗偏大、信號傳輸輻射增大、信號傳輸完整性不足等問題。1.特性阻抗(Zc)的定義二、對稱電纜特性阻抗（Zc）的計算

其中：

Zc-特性阻抗a-兩導體的中心距(mm)d-中心導體的直徑(mm)εe-絕緣材料的等效介電常數

或2.1無屏蔽對稱電纜（UTP）的特性阻抗(Zc)：2.2屏蔽對稱電纜（STP）的特性阻抗(Zc)：或

其中：

Zc:特性阻抗a:兩導體的中心距(mm)d:中心導體的直徑(mm)Ds:屏蔽層內徑(mm)εe:絕緣材料的等效介電常數

二、對稱電纜特性阻抗（Zc）的計算2.3對稱電纜中心導體為絞線結構，屏蔽為編織的特性阻抗(Zc)：

其中：

Zc:特性阻抗a:兩導體的中心距(mm)d:中心導體的直徑(mm)Ds:屏蔽層內徑(mm)εe:絕緣材料的等效介電常數K3：編織影響的經驗修正系數,取值為0.98-0.99K1：導體修正系數,導體結構修正系數K1與導體根數之間的關系:

絞線內導體的導線根數N1371219內導體結構的修正系數K11.0000.8710.9390.9570.970絞線內導體的導線根數N2737507090內導體結構的修正系數K10.9760.9800.9830.9860.988二、對稱電纜特性阻抗（Zc）的計算三、影響對稱電纜特性阻抗（Zc）的因素影響Zc的因素影響因素與Zc的變化關系比例關系影響因素的變化Zc的隨之變化等效介電常數↑↓反比↓↑導體直徑↑↓反比↓↑導體中心距↑↑正比↓↓對地距離↑↓反比↓↑對絞絞距↑↑正比↓↓3.1影響對稱電纜特性阻抗的因素及比例關系：三、影響對稱電纜特性阻抗（Zc）的因素3.1．導體直徑導體直徑的波動會影響電感和電容的大小，進而成為影響特性阻抗ZC

，這是不可忽視的因素。要想控制好導體直徑，模具的精度至關重要，拉絲出線模的直徑偏差一般應控制在0.002mm以下，在設備運行狀況良好的條件下，導體直徑偏差不可超0.003mm,只有這種精度才能夠滿足電纜對特性阻抗的要求。因此，在拉絲生產過程中應經常關注拉絲機的運行狀況及拉絲模精度的控制。另外還要嚴格控制好導體的退火狀態及其拉斷伸長率，如果導體的退火過度，造成導體伸長率過大，在后續加工過程中就難以控制和容易變形，所以導體伸長率波動范圍應嚴格控制在小于±1.5％為宜。3.2．絕緣線芯外徑偏差和同心度絕緣線芯外徑偏差和同心度是絕緣單線生產過程中最不易控制因素，而絕緣線芯外徑的波動和偏心會導致兩導線間距離的變化，這種變化的結果使特性阻抗ZC值發生變化，兩導線間距離變化越大特性阻抗ZC值波動就越大，嚴重時會遠遠偏離標稱值。絕緣層的厚度偏差應控制在±0．03mm以內，同心度不得小于95％。要想得到比較均勻的特性阻抗，就要保證生產出的絕緣線芯的絕緣厚度和同心度都很好。在生產時擠塑模具的選用也是非常重要的（因為擠塑模具會給絕緣線芯外徑和偏心帶來直接的影響）三、影響對稱電纜特性阻抗（Zc）的因素3.3．屏蔽層的半徑屏蔽層距離大小對電感的影響也很大，因此，在屏蔽生產過程中,屏蔽層的質量至關重要,導線與屏蔽層越靠近時，回路的電容就越大，相反，則越小，回路電容的或大或小會直接影響特性阻抗值。因此，縱包屏蔽或繞包屏蔽帶時要松緊適當，屏蔽層的圓整性和一致性應成為生產過程中控制的重點。另外，在對絞過程中,收放線張力的均勻性和線對節距的一致性也會對回路導線中心間的距離及線組直徑的大小有一定的影響。四、同軸電纜的特性阻抗（Zc）計算4.1同軸電纜的特性阻抗(Zc)：同軸電纜的一個回路是同軸對,它是對地不對稱的.在金屬往管(稱為外導體)內配置另一圓形導體(稱為內導體),用絕緣介質使兩者相互絕緣并保持軸心重合,這樣所構成的線對稱同軸對。4.1.1.對于鋁箔斜包,縱包可近似看作是理想外導體,計算如下:或其中：εe:絕緣材料的等效介電常數D：外導體內徑d：內導體外徑由上式可以看出，同軸電纜特性阻抗只與導體直徑D和d以及導體間介質的介電常數εr有關，而與饋線長短、工作頻率以及線纜終端所接負載阻抗無關。4.1.2.編織外導體,絞線內導體同軸電纜的特性阻抗計算如下: 四、同軸電纜的特性阻抗（Zc）計算或其中：D：外導體外徑d：內導體外徑Dw：編織導體直徑

K1：導體結構修正系數

由上式可以看出，同軸電纜特性阻抗只與導體直徑D和d、編織的導體直徑Dw以及導體間介質的介電常數εr有關，而與饋線長短、工作頻率以及線纜終端所接負載阻抗無關。五、影響同軸電纜特性阻抗（Zc）的因素影響Zc的因素影響因素與Zc的變化關系比例關系影響因素的變化Zc的隨之變化等效介電常數εe↑↓反比↓↑內導體直徑d↑↓反比↓↑外導體內/外徑D↑↑正比↓↓編織導體直徑Dw↑↑正比↓↓5.1影響同軸電纜特性阻抗的因素及比例關系：六.NBCable特性阻抗控制的實驗數據分析UL10064FEP雙絞線特性阻抗：100±10ohmsUL10064FEP雙絞線特性阻抗：90±10ohms線材規格外被ODOD公差絞距(mm)線材規格外被ODOD公差絞距(mm)34#(7/0.06TC)*2C0.32mm±0.01mm3±1mm34#(7/0.06TC)*2C0.32mm±0.01mm3±1mm32#(7/0.08TC)*2C0.38mm±0.01mm4±1mm32#(7/0.08TC)*2C0.38mm±0.01mm4±1mm30#(7/0.10TC)*2C0.50mm±0.01mm5±1mm30#(7/0.10TC)*2C0.50mm±0.01mm5±1mm34#(19/0.04TC)*2C0.32mm±0.01mm3±1mm34#(19/0.04TC)*2C0.32mm±0.01mm3±1mm32#(19/0.05TC)*2C0.38mm±0.01mm4±1mm32#(19/0.05TC)*2C0.38mm±0.01mm4±1mm30#(19/0.06TC)*2C0.50mm±0.01mm5±1mm30#(19/0.06TC)*2C0.50mm±0.01mm5±1mm6.1典型NBCable用線的特性阻抗控制實驗參