GB T 11322.1 1997 射频电缆 第0部分：详细规范设计指南 第一篇同轴电缆 L

 

中华人民共和国国家标准

                  射频电缆                               GB/T 11322.1-1997

第0部分：详细规范设计指南                     ldt IEC 96-0-1：1990

               第一篇同轴电缆                                  代替GB 11322--89

                 Radio-frequency cables

Part O:Gulde to the design of detail specifications

              Section l--Coaxial cables

                                                                                          

1范围

    本标准给出了标称特性阻抗和介质外径等设计参数的推荐值，并为具有编织、金属带或管状外导体

的同轴射频电缆的设计提供指导．

2使用符号

符号           意义                                                      单位

20℃……………………………………………………dB/m

a_T         单位长度的总衰减，T≠20℃…………………………………………………dB/m

a_X         组成部分X引起的衰减，20℃………………………………………………dB/m

       组成部分X的编织角…………………………………………………………o（度）

        组成部分x的材料的密度……………………………………………………g/cm³

        组成部分x的材料的损耗角…………………………………………………rad

        组成部分x的材料的相对介电常数…………………………………………-

       组成部分x的材料的电导率,20℃………………………………………………m/Ω?mm²

       组成部分x的材料的热阻率………………………………………………………K?m/W

B_X         有关组成部分x的编织密度………………………………………………………-

C_O        在自由空间中的传播速度…………………………………………………………m/s

C_X        组成部分x单位长度的电容………………………………………………………pF/m

d_X        组成部分x的单线直径……………………………………………………………mm

D_X        组成部分x的外径…………………………………………………………………mm

D_XC       组成部分x的电气有效直径………………………………………………………mm

D_Xm       组成部分x的平均直径……………………………………………………………mm

E₂        介质允许的最大电压梯度（峰值）………………………………………………kV／mm

?         频率…………………………………………………………………………………MHz

h_X        有关组成部分x的覆盖层厚度……………………………………………………mm

k_X,k_xy     按表2.1和2.2确定的计算系数…………………………………………………一

L_X        有关组成部分x的编织节距………………………………………………………mm

 

符号         意义                                                   单位

m            单位长度电缆的总质量……………………………………………………g/m

m_X            组成部分x的质量…………………………………………………………g/m

N₁            绞合内导体的单线根数……………………………………………………-

N_X             有关编织x的每个锭子的导线根数………………………………………-

n_X             有关组成部分x的编织中的锭子数………………………………………-

P₄₀             允许的最大输入功率，环境温度40℃…………………………………W

P_T             允许的最大输入功率，环境温度T≠40℃………………………………W

Pd             单位长度允许的最大耗散功率……………………………………………W/m

q_X             有关组成部分x的编织的填充系数………………………………………-

R_X             导电组成部分x的单位长度直流电阻…………………………………Ω/m

             绝缘组成部分x的绝缘电阻……………………………………………MΩ?km

s_X             组成部分x的标称厚度……………………………………………………mm

s_Xmin                      组成部分x的最小厚度……………………………………………………mm

T_X            组成部分x的温度…………………………………………………………℃

T_a            环境温度……………………………………………………………………C

U_t            试验电压(50 Hz)．圆整后的有效………………………………………kV

U_tC             试验电压(50 Hz)，计算的有效值………………………………………kV

U_d             放电试验电压，有效值……………………………………………………kV

U_O            允许的最大工作电压．圆整后的有效值………………………………kV

U_OC           允许的最大工作电压，计算的有效值…………………………………kV

u_F            速比…………………………………………………………………………-

z_O             特性阻抗，标称值…………………………………………………………Ω

    有关结构组成部分编号：

    1——内导体；

    2——介质；

    3——外导体；

    4——护套；

    5——外导体和屏蔽层间的中间层；

    6——屏蔽层；

    7——第一屏蔽层和第二屏蔽层间的中间层；

    8——第二屏蔽层。

    等等．

表2.1   k_X系数的应用实例

符  号	意    义	单  位
K2	由内导体决定的介质电压梯度系数	-
h	护套表面在空气中的散热系数	W/m2．K125

表2.2  k_xy系数的应用实例

系数	有关结构组成部分
	1	3	6	8
覆盖层系数	K1C	K3C
绞合或纺织系数 ---对于衰减 ---对于直流电阻和质量	K1a K1r	K3a K3r	K6r	K8r
总外径与单线直径之比	K1d
特性阻抗的有效直径系数	K1x

3材料常数

3.1介质和护套的材料常数以及不同材料的数值表．

表3.1

符号	意义	单位	各种材料数值1）
			实芯PE	泡沫PE2）			PTFE	PEP	ETFE	PFA	PVC
ε2	介质的介电常数	-	2.28	1.3	1.5	1.7	2.1	2.1	2.6	2.1	-
tanδ2	介质的损耗系数	-	2.5×10-4	4×10-4	6×10-4	6×10-4	3)	6)	5)	5)	-
E2	介质允许的最大电压梯度	kV/mm	11.0	2.0	2.0	2.0	11.0	-	5)	5)	-
γ2γ4	介质或护套的密度	g/cm3	0.93	0.28	0.44	0.58	2.2	2.2	1.7	2.2	1.42)
δ2δ4	介质或护套的热阻率	K?m/W	3.5	15	9	6	4.4	5.0	4.4	4.5	7.0
T1	允许的最高工作温度	℃	85/804)	70	70	70	250	2007)	1507)	2007)	70

 

1)  PE=聚乙烯；

    PTFE=聚四氟乙烯；

    FEP=全氟（乙烯·丙烯）共聚物；

    ETFE=乙烯=四氟乙烯共聚物；

    PFA=全氟烷氧基；

    PVC=聚氯乙烯。

2)典型值．

3)

4) 85℃:高密度材

   80℃:其他密度材料．

5) 正在考虑中．

 

6)

  7)仅对内外导体镀银情况．

3.2导体材料常数表

表3.2.1电导率（在20℃时）和密度

表3.2.2覆盖层系数”

导  体	符  号	数  值
裸铜线 镀银铜线 铰锡铜线 铜包铜线	K1C和k3C	l 1 见表3.2.3 见表3.2.4
1)覆盖层系数是覆盖层导线的射频电阻与裸铜线的射频电阻之比，它取决于频率及覆盖层厚度，

表3.2.3镀锡铜线的覆盖层系数

	K1C或k3C		K1C或k3C		K1C或k3C
O. O1 O. 02 O. 03 O. 04	1.01 1. 03 1. 06 1. 11	O. 06 O. 08  0.10 O. 12	1.25 1.44 1.67 1.91	0.15 0.18 O. 20 ≥0. 25	2. 24 2.46 2. 60 2.70

表3.2.4铜包钢线的覆盖层系数

 

3.3结构常数

3·3·1  内导体的结构常数表

表3.3.1

3.3.2编织外导体和屏蔽层的结构常数表

表3.3.2

编织角 3；6		K3r或k6r
20o 25o 30o 35o 40o 45o	8. 63 6.74 5.44 4. 49 3.74 3.14	1. 06 1.10 1．15 1．22 1. 30 1．41
定义：

3.4编织单线尺寸

  外导体和屏蔽层的编织单线尺寸表

表3.4    mm

标称介质外径D2	编织单线的标称直径d3，d6
	单层编织	双层编织
0.87和1.50 2.95，3.70，4.80和6.40 7.25，9.80和11.50 17.30	0.09～0.11 0.13～0.15 0.18～0.20 0.24～0.26	- O. 13～0.15 O. 16～0. 18 O. 18～0. 20

 

3·5衰减系数

表3.5计算衰减用的系数

符号	意  义	结构特征	数  值
K1	内导体引起的衰减	实芯导线 绞合导线	1.0 1.25
K1C		镀锡铜线 铜包钢线	见表3,2.3 见表3.2,4
K3a	外导体引起的衰减	管状外导体 编织外导体	1.0 2．O1)¨
K3C		镀锡铜线编织	见表3.2.3
1)粗略的近似值（尚无可靠的理论）

3.6允许的最大输入功率

图1允许的最大输入功率计算用曲线

4特性阻抗和介质外径的标准值

4.1  同轴电缆的标称特性阻抗

    在本条款中规定的所有阻抗都是在频率为200 MHz以及基准温度为20℃时定义的。

    标称特性阻抗的标准值是.50Ω， 75Ω,93Ω。

4.2同轴电缆的标称介质外径

  介质外径D2标称值及其公差应符合下表。

                       表4                     mm

标称值	0.87	1.50	2. 95	3·70	4.80	6.40	7.25	9.80	11.50	17.30
公差（±）	0.07	0.10	0.13	0.15	0.20	0.20	o．25	0.25	0. 30	O．40

5电缆结构细节

5.1概述

  首先要确定：

  a)标称特性阻抗Z。（按4.1）；

  b)介质外径D₂（按4.2）；

  c)介质的介电常数ε₂（按表3.1）。

  计算外导体的有效直径D_3C。

表5.1   外导体的设计特征

外导体	直径D3C
管状外导体	D3C=D2
编织外导体	D3C>D2(见5.4)

5.2    内导体的电气有效直径D_1C按下式计算确定。

表5.2

内导体的设计特征
实芯内导体	直径D1按计算值
铰合内导体	直径D1>D1C(见5.3)

5.3    铰合内导体

直径D₁由电气有效直径D_1C计算确定：

D₁=D_1C/K_1C

单线直径d₁由D_l计算确定：

d₁=D_l/K_1d

  K_1d和K_1C按表3.3.1。

5.4    编 织外导体

表     5.4

有效直径D3C 外径D3 平均直径D3m 可由介质外径D2和编织线直径d3计算确定：  D3C= D2+1.5 d3 D3= D2+1.5 d3  D3m= D2+2.25 d3 D3按表3.4

编织的填充数: D3和D3m如上所述 K3r按表3.3.2

外导体的编织密度和编织角按下式计算确定:

 

5.5    外导体和屏蔽层间的中间层

                                    

l) 60是从59.96圆整而成．

表5.5

中间层的外径 D5=D3+2S5

表5.6

外径D6和平均直径D6m由中间层外径A和编织单线直径d6计算确定t     D6=D5+4.5d6     D6m= D5+2·25d6     D6按表3.4

编织的填充系数为: D6和D6m如上所述：     K6r按表3.3.2

屏蔽层的编织密度和编织角按下式计算确定:

5.7护套

                                    表5.7                            mm

材料	屏蔽层的外径D61)	标称厚度S4	最小厚度S4 min
FEP   PTFE	<2.5	0.25	0·15
	2.5～5·9	0.38	0·25
	6.0～9．O		O．30
PE	<2.5	0. 07D6l) + 0. 3	0.9 S4 -0.1
PVC	≥2.5	0. 07D6 l) +0. 5
1)对于无屏蔽层的电缆．D6甩外导体外径D3代替．

5.8质量计算

电缆的近似总质量按下式计算：

M=∑m_X

各部分质量按下表所示公式计算：

表5.8

实芯内导体		五按表3.2.1
纹合内导体		按表3.3.1
介质		γ2按表3.1 Dl  按5.3
管状外导体		γ3按表3.2.1
编织外导体		K3C按表3.3．Z
外导体和屏蔽层之间的中间层		以取决于所用材料 D3按表5.4
编织屏蔽层		γ6按表3.2.1 K6r按表3.3.2
护套		γ4按表3.1
1)对于无屏蔽层的电缆，D6用外导体外径D3代替

6电气性能计算

6.1导体和屏蔽层单位长度的直流电阻

直流电阻值应按下表所示公式计算：

表6.1

实芯内导体		X1,X3,X6按表3.2.1 K1r按表3.3.1 K3r和K6r按表3.3.2 d3和d6按表3.4
绞合内导体
管状外导体
纺织外导体
编织屏蔽层

    单位长度的总衰减应按下式计算：

A=a₁+a₂+a₃

式中，a₁——内导体引起的衰减分量；

      a₂——介质引起的衰减分量；

      a₃——外导体引起的衰减分量。

    此衰减为电缆温度20℃时的值。当温度T不等于20℃时，衰减口T应按下式计算：

    注：对于某些介质材科．a₂可能与温度有关．

    频率?≥10 MHz时，a₂、a₁和a₃计算公式于下表中，频率低于10 MHz时的计算公式正在考虑中。

表6.2

X1,X3,X6和k3C按表3.2.1和3.2.2 K1a和K3a按表3.5 ε2和tanδ2按表3.1 D1e和D3C按5.2和表5.1或5.4

  注：本条和6.4中a，a₁, a₂, a₃, a_T的单位为dB/100 m．

6.3标称特性阻抗2。和单位长度的电容C₂:

        

    ε₂按表3.1；

    D_3C按表5.1或5.4；

    D_1e按5.2。

6.4额定功率的计算

    额定功率由衰减和环境温度为40℃时允许的最大耗散功率计算确定．

    单位长度允许的最大耗散功率(P．)取决于内导体允许的最高温度T₁，而后者由介质允许的最高温

度确定（见表3.1）．

内导体对于静止的周围空气的温升为：

                                

1)     60是从59. 96圆整而成；3是从2.997 9圆整而成．

    a₂和δ₄按表3.1；

    K₄按图1选取；

    对于无屏蔽层的电缆，D₆用外导体外径D₃代替．

    上式中的第一项是内导体对护套表面的温升（T₁—T₄），第二项是护套对周围空气的温升T₄—T_a．

    建议用图解法解此方程，

    求出P_d之后，允许的最大输入功率按下式计算:

    上式中a_T按6.2。

    最大衰减可能要比标称值大10%。由于外导体温度是未知的，计算时假定外导体温度和内导体温度相同。这样引起的误差可以忽略。

    当环境温度T_a不等于40℃时，额定功率可由P₄₀用经验公式计算确定：

6.5允许电压

6.5.1介质的试验电压U_t．

    最大电压梯度应在内导体表面求得，它受介质允许的最大电压梯度E₂的限制，因此试验电压U_tC（有效值）按下式计算:

    E₂按表3.1；

   k₂按表3.3.1；

    D1按5.3；

    D_1e按5.2；

    D_3e和按表5.1或5.4．

    然后应对U_tc值进行圆整，当电压值低于5 kV时，应将此值圆整到最接近0.2kV的整数倍；当电压值为5kV及以上时，应将此值圆整到最接近0.5kV的整数倍，圆整后的试验电压用U_t表示。圆整后的试验电压应施加2 min，其频率为40 Hz～60 Hz。

6.5.2介质的放电试验电压U_d

    放电试验电压U_d（有效值）按下式计算：

Ud=0.5U

    但对于聚四氟乙烯介质，U_d=0.4U_t，而最小值为1 kV。

6.5.3允许的最大工作电压U。

    允许的最大工作电压U_OC（有效值）由试验电压U_t求出：

U_OC=0.45U_t

    但输入功率应不超过允许的最大输入功率P₄₀，在所有情况下，必须满足条件：

    然后应对U_OC值进行圆整，当电压值低于5 kV时，应将此值圆整到最接近0.2 kV的整数倍；当电压值为5 kV及以上时，应将此值圆整到最接近0.5 kV的整数倍，圆整后允许的最大工作电压用U_O表 示．

6.5.4护套的试验电压

    对聚氯乙烯护套:

表6.5

护套的标称厚度(s4) mm	试验电压（有效值） kV
	浸水试验	火花试验
S4≤O. 5 O. 5< S4≤0. 8 O. 8< S4≤1.0 S4>1．O	不试验 2 3 5	不试验 3 5 8

6.6绝缘电阻

    R₂≥10 000 MΩ．km

7气候和机械耐久性

7.1试验

表7.1

项  目	详细规范中应包括的细节
电容稳定性	高温和低温1) 允许的最大电容量变化
衰减稳定性	高温和低温 试验频率 允许的最大衰减增量(当适用时，在频率为3000 MHz时的优选值为0.3 dB/m和1.5 dB/m)
热稳定性
尺寸稳定性	条件试验温度： 对于实芯聚乙烯：80(85)℃±2℃2） 对于其他材料：1) 应指出内导体端面和介质端面之间允许的位移
流动性试验（仅适用于实苍聚乙烯介质．1.5 mm<D2< 17.3 mm的电缆）	施加力的最小值用经验公式计算： （N） 计算值应圆整到最接近5N的整数倍
耐紫外线稳定性	正在考虑中
1)温度应优先采用IEC 68-2标准： 试验A：-65,-55,-40,-25,-10℃ 试验B：+200, +155,+ 125,+ 100,'P85,-I-?0,-t'55"-t-40℃, 2)按3.1注4的规定．

7.2使用数据

表7.2

项  目	要  求
最小弯曲半径	对于一次室内敷设：5XDI 对于一次室外敷设IIOXD4
最小卷绕直径
允许的最低敷设温度	对于PE介质、1类PVC护套：-15℃ 对于PE介质、2类PVC护套：一40℃ 对于FEP或PTFE介质和护套s-55℃ 谨慎敷设，建议在敷设时避免受到冲击

 

862