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光纤光缆的基本结构与传输原理
光纤光缆由纤芯、包层和涂覆层组成,纤芯直径通常为9μm(单模)或50/62.5μm(多模)。光信号通过全反射原理在纤芯中传输,其折射率比包层高0.3%-1%。现代单模光纤在1550nm波长的衰减低至0.18dB/km,理论带宽可达100THz。G.652.D标准光纤的色散系数控制在17ps/(nm·km)以内,支持400Gbps及以上高速传输。外护套材料根据环境选用PVC、LSZH或铠装结构,抗拉强度普遍超过1000N。
一、馈线的基本概念
馈线(feeder)在我国国家标准GB/T 14733.10《电信术语 天线》中定义有两层含意。其一是指:连接天线与发射机或收信机的射频传输线。其二是指:对于包括不止一个受激单元的天线,设施连接天线输入端与一受激单元的射频传输线。显然,这里要分析的馈线,主要是指层含意,即用于传输收/发信设备与天线之间射频信号的传输线。
是,馈线属于射频传输线。根据GB/T 14733.2《电信术语 传输线与波导》对于传输线的定义是:在两点之间以小辐射传送电磁能量的一种(传输)手段。注意,传输线是用来传送电磁能量,而且是辐射的形式传送,其特性是适用于电磁场理论来分析(与低频电路的电压、电流及电阻来衡量是不同的)。因此,传输线可以用双导体来实现(如平行线、同轴电缆等),也可以用单导体来实现(如波导等)。在无线通信系统中,具体传输线形式的采用是与所传输射频信号的频率频段范围相关的。
在实际工程中,天线设备与收发信设备往往是有一段距离的,因此,不同的无线通信系统,其采用的馈线形式、长度是不同的,如地面微波接力通信系统,其馈线长度较长(可达几十米),在射频频率频段较低时(如2GHz以下)可采用同轴电缆馈线系统,在射频频率频段较高时应采用波导馈线系统。
二、馈线的常用形式
在地面无线通信系统中,所用馈线的形式种类通常有:双导体平行线(也称架空明馈线)、同轴电缆馈线和椭圆波导馈线。它们各自的特征汇总于下表2-0中。
表 2-0:平行线馈线、同轴电缆馈线与波导馈线的特征
1、平行线馈线
平行线馈线多用于短波通信系统的馈线,由于常采用在电杆上架一对或多对明导线,一对导线构成一个电信道,所以也称为架空明线馈线。常用的架空明馈线有平行双线、边联四线、交叉四线等。架空明馈线的优点是传输损耗小、结构简单、架设方便、成本低,缺点是存在辐射损耗、占地面积大,主要用于短波和超短波通信。
平行双导线(Parallel Two Wire)是由两根平行导线构成(可采用铜/铝/钢等材料),其截面结构示意图如下图2-1(a)所示,其图2-1(b)为其界面上的电力线和磁力线的分布图。由图和电磁场理论可知,平行双导线传输的电磁波是横电磁波(TEM,Transvers
Electromagnetic Wave)。
图 2-1:平行双导线的横截面示意图与其电磁场分布
由于平行双导线馈线传输的是横电磁波(TEM),在传输的射频频率增高时,其横截面尺寸(D和d)与波长的相关性越来越高,其传输损耗越来远大。这是因为,导线内外磁场的方向和大小都是交变的,这将在导线内产生感应电动势,在这两个内外感应电动势的作用下,在导线中将产生的电流和原导体中流过的电流相反,频率愈高感应电动势愈大。因为导线内层比外层部分有更多的电力线包围,所以导线中心感应电动势比外层要大。换句话讲,在导线中心的电流比导线其他点上要小,随着频率曾高,此现象愈显著,这种现象称为集肤效应,它将增大导线的等效电阻。这就是为什么平行线馈线常用于短波通信系统的馈线,短波通信的工作频段是指3~30MHz范围,处于低频段的射频频段范围。需要指出的是,短波通信的馈线系统除可采用平行双导线馈线外,也可采用同轴电缆馈线(如SYWY-50-7(或9)柔软同轴电缆)。
2、同轴电缆馈线
经上分析,平行双导线馈线由于其集肤效应现象,使得随着射频频率的增高其传输损耗而增大,导致馈线的传输性能的急剧下降。鉴于此,我们可以利用电缆的集肤效应现象,采用同轴导线作为射频馈线,即同轴电缆可以在一定的射频频段范围内来提高馈线的传输性能。
欲具体了解同轴电缆介绍的请进入。
同轴电缆(Coaxial Cable)如下图2-2-1所示,是由共轴线的实心圆柱导体(内导体)和空心圆柱导体(外导体)构成的双导线传输线。电磁场在内外导体之间传输,外导体对电磁波能量具有保护作用,其集肤效应现象也集中在内外导体之间,故可以避免一定的辐射损耗。事实上,同轴电缆是同轴线的一种形式,即软同轴线。因此,由电磁场理论可知,同轴电缆既可以传输无散的TEM模式,也可以传输TE模式(横电场模式)和TM模式(横磁场模式),但TEM模式是同轴电缆的主传输模式,下图2-2-2是同轴电缆横截面结构和其内部TEM模场分布图。
图 2-2-1:同轴电缆的结构图
图 2-2-2:同轴电缆的横截面结构和其内部TEM模场分布图
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由于同轴电缆主模工作于TEM模,具有宽频带特性,可以从直流一直工作到毫米波段,因此,同轴电缆作为馈线可以用于短波通信(它的高频段),也可以用于微波接力通信(它的低频段)。短波通信同轴电缆馈线多选用50Ω的SYV型或SYWY型柔软射频同轴电缆;微波接力通信同轴电缆馈线常选用50Ω的泡沫聚烯烃缘射频同轴电缆。
欲详细了解SYV和SYWY同轴射频电缆结构尺寸与特性参数的请进入。
欲详细了解50Ω的泡沫聚烯烃缘射频同轴电缆技术要求的请进入。
3、波导馈线
上述介绍的同轴电缆馈线,在工作的射频频段继续提高时,其集肤效应现象带来的影响将加剧,使其传输的电磁场能量集中于外导体,内导体已将失去了传导作用。于是,此时干脆抽去内导体,使之成为一个单导体的传输线,这就是波导。GB/T 14733.2对波导(waveguide)的定义是:由引导电磁波沿一定方向传输的系统性物质边界或结构组成的一种传输线。波导有硬波导和软波导之分,硬波导是由铜及铜合金材料制成,根据其横截面形状有矩形波导、扁矩形波导、方形波导和圆形波导之分;软波导常用的是由铜及铜合金材料制成横截面形状为椭圆铜管外加一层护套(聚烯烃等材料),适用于工程中长距离布线。
欲具体了解硬波导管介绍的请进入。
下图2-3-1是一个矩形波导的结构示意图,由电磁场理论可知,波导内是不能传输TEM模式,只能传输散的TE模式和TM模式,下图2-3-2是矩形波导传导主模TE10模的电磁场分布图。
图 2-3-1:矩形波导结构示意图
图 2-3-2:矩形波导传导主模TE10模的电磁场分布图
由于波导可以传输截止波长长的低次模的主模,被广泛的应用于工作在射频的高频段(微波频段)的无线通信系统的馈线,如微波接力通信系统、卫星通信系统等。椭圆形软波段馈线是应用多的一种,通信行业标准YD/T 831《微波接力通信系统椭圆软波导技术条件》对其技术要求做出了规定。
欲详细了解椭圆软波导技术要求的请进入。
另外,国家标准GB/T 9404《微波接力通信馈线系统技术条件》将微波接力通信馈线系统分为同轴电缆馈线系统(射频工作频率在2GHz以下的系统中使用)和椭圆软波导馈线系统,并分别规定了其技术要求。
欲详细了解GB/T 9404标准具体规定内容的请进入。
三、馈线的技术特性
1、馈线的工作状态
综合上述分析,馈线用以以小辐射的传送电磁能量。那么根据馈线入射波是否被反射及反射的程度,馈线有行波、驻波和复合波三种工作状态。其含义详见下表3-1,可见它们于负载阻抗与馈线的特性阻抗匹配程度相关,为了提高馈线传输电磁波的效率,应注意馈线与负载的匹配。
表 3-1:馈线的工作状态的概念
2、馈线基本特性
馈线的基本特性通常用它的一次分布参数和二次分布参数表示。一次分布参数系指馈线单位长度的分布电阻R、电感L、漏电导G和电容C,根据一次分布参数的关系可划分为低频传输线和高频传输线,详见下表3-1-1。二次参数系指馈线的特性阻抗Z、衰减常数β、相移常数α和传输常数γ等。另外馈线的反射系数P、行波系数K和驻波比S均是馈线特性阻抗与负载阻抗匹配程度的表征量,其涵义详见下表3-2-2。
表 3-2-1:关于低频传输线和高频传输线的含意
表 3-2-2:馈线反射系数、行波系数、驻波比的涵义
馈线的特性阻抗Z是馈线的一个重要参数,单位为欧姆(Ω),为其传输高频信号电压和电流的比值(不是直流电压与电流的比值),特性阻抗与馈线的分布电阻R、电感L、漏电导G和电容C组合后的综合值有关,是由馈线诸如导体尺寸、导体间的距离以及电缆缘材料特性等物理参数决定的。同时与工作的射频频率相关,在高频段频率不断提高时,特性阻抗会渐近于固定值,如射频同轴电缆是50Ω。所以,一般要求馈线其特性阻抗Z要与设备、天线相匹配。下表3-2-3给出了短波常用明馈线(平行线)的特性阻抗情况。
表 3-2-3:短波常用明馈线特性阻抗
常用的馈线都有一定的传输损耗,不同馈线的损耗不同,在GB/T 9404标准中给出了同轴电缆馈线和椭圆波导馈线的每百米的衰减值;下表3-2-4给出了工作于行波状态的常用短波明馈线每百米的衰减值。和射频同轴电缆比较,损耗相对小,适合远距离馈电。缺点是不但存在天线效应,而且占地面积大、架设困难。因此短波新型天线和电台的射频接口,多采用50Ω同轴射频电缆。
表 3-2-4:常用短波明馈线的衰耗
欲进一步了解天线基本概念的请进入。
通信工程是与光缆线路等工程有关的电力工程,涉及到计算机方面的知识,所以在验收时,对工程师的资质要求是比较高的。在工程完工,并切单位完成自检后,验收方需要按照通信工程质量验收标准进行验收工作,若发现质量问题,需要及时报告。
通信工程质量验收标准
部分 光缆线路施工规范
总则 通信系统工程行业施工标准,光缆线路工程施工质量检验、随工检验和竣工验收应
符合《中国通信系统工程行业施工标准光缆线路工程验收规范》和国家其他相关线路工程施工及验收技术规范的要求,在施工中遵照执行。
节 电杆和拉线
条
路由选择:线路和建筑物,公路,通卡车的乡村大道,铁路及与其他线路(电力线,广播线及其他通信线路)的平行,交越时的隔距应符合长途通信线路规定的要求。
第二条
应根据选择的路由及地形和环境变化特点确定杆位(标准杆距50米),配置杆高(标准杆高8米),电杆不得戴铁帽升高。杆路应避免急转弯和直角(台角)转弯。
第三条
交越角度不得任意改变,与铁路交越角度应大于等于45度,与其他通信线路交越应大于等于30度。电杆应设在人行道边绿化带内或公路排水沟外侧一米之外。
第四条
电杆埋深符合规定要求,杆洞洞深不得超过正负5厘米。电杆在直线段内杆位成一直线,不得发生眉毛弯,S弯现象。杆稍前后,左右偏差不得超过13杆稍。电杆竖立正直,杆根左右不得超过5厘米。
第五条
拉线应采用钢绞线,其程式应按防风拉采用72.2钢绞线。
第六条
拉线抱箍在电杆上的位置:终端拉,顶头拉,角杆拉,顺线扩拉一律装设在吊线抱箍的上方。
防风拉,侧面拉线装设在吊线抱箍的下方。各抱箍间的距离为10厘米±2厘米。拉线距离比等于1;不得小于0.75。
第七条
拉线扎把均采用3.0铁线另缠法或U形夹头固定,末端封口。各扎把缠绕紧密均匀,不得有明显喇叭口。
第二节 吊线
条
为光缆与地面隔距要求,吊线应装置在距杆顶40至60厘米为宜(情况除外),同一直线上吊线装设位置应在同一水平线上。
第二条
吊线一般采用72.2钢绞线。吊线原始垂度只能小于规定值而不能大于规定值。
第三条杆距在70至120米时为跨越档,杆上应装设辅助吊线。辅助吊线程式应比正式吊线大一级为宜。辅助吊线应装置在正式吊线上方60厘米处,杆档中间设2至3处连铁将正副吊线连接。
第四条
杆距在120米以上为飞线,其施工要求按设计规定。
第五条
吊线接续应采用3.0铁线另缠或U形夹头固定的方法。
第六条
内角吊线其角深在3至8米时用4.0铁线作绑扎辅助装置。角深超过8米时用钢绞线作辅助装置,钢绞线一般长50厘米—60厘米。
第七条
遇坡度变更较大时(110杆),应装俯,仰角辅助装置。
第八条
内角吊线辅助线及俯角,仰角辅助线应与主吊线同时受力。
我们可以看出,通信工程的验收工程需要从电杆拉线、吊线等方面进行验收,若工程师不按照该标准进行验收,有可能导致某地的电力设施瘫痪,造成通讯设备受损等。若是由于验收方1责任导致的问题,其是需要承担相应责任的。
一般按用途和使用范围可分为,市内通信电缆,长途对称电缆,同轴电缆,海底电缆,光纤电缆射频电缆等。本发明涉及通信线路技术领域,具体为一种电子通信缆线缠绕切割装置。
通信线路是信息传递的通路。目前长途干线中有线主要是用大芯数的光缆,电子通信光缆(opticalfibercable)是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的,它是利用置于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件。光缆主要是由光导纤维(细如头发的玻璃丝)和塑料保护套管及塑料外皮构成,光缆内没有金、银、铜铝等金属,一般无回收价值。光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心,外包有护套,有的还包覆外护层,用以实现光信号传输的一种通信线路。即:由光纤(光传输载体)经过一定的工艺而形成的线缆,光缆的基本结构一般是由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部分组成,另外根据需要还有防水层、缓冲层、缘金属导线等构件,光缆的缆芯在生产完成后需要对其进行切割,所以需要使用到切割装置。
按结构分为对称电缆、同轴电缆和综合电缆。按功能分为野战电缆和永备电缆。通信电缆传输频带较宽,通信容量较大,受外界干扰小,但不易检修。通信电缆是一种用于传输各种电信号的电缆,广泛应用于网络连接、电话传输和数输等领域。它主要由一对以上相互缘的导线绞合而成,能够传输电话、电报、传真文件、电视和广播节目、数据和其他电信号。
通信电缆具有以下特点:
1、通信容量大:
[0003] 由于通信缆线跨数据网络布线,因此有必要周期性剥开缆线,以使得其中的一条 或多条通信线路可以接合,从而可将数据分配到其他缆线或通信网络的"分支"中。在通信 缆线被打开的每个点处,需要提供通信封装件来保护暴露的缆线内部。缆线分支还可能进 一步分配,直到网络覆盖各个家庭、企业、办公室等。[0004] 在一些设施中,可将通信缆线设置在保护性导管中,以对包含在其中的缆线提供 保护。当使用保护性导管时,在导管的终端、导管内的缆线和/或缆线进入的通信封装件的 端口之间的接口处需要环境保护。当相同端口需要容纳未容纳在导管中的一根或多根附加 的缆线时,情况可更为复杂。