具體描述
基本信息
書名：通信電纜結構設計
：38.00元
作者：倪艷榮
齣版社：機械工業齣版社
齣版日期：2013-01-01
ISBN：9787111402305
字數：
頁碼：
版次：1
裝幀：平裝
開本：16開
商品重量：0.899kg
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內容提要
本書從通信電纜的基本理論齣發，逐步闡明通信電纜的結構設計、生産工藝及測試方法。同時也對通信電纜迴路間的相互乾擾特性、外界電磁場對它們的影響以及對這些影響的防護作瞭介紹。其主要內容包括通信電纜的電氣特性，對稱電纜、射頻同軸電纜、串音及串音防衛度，電纜的生産工藝及測試等。
本書既可作為高校相關專業的教材，也可作為電纜行業及相關行業技術人員的參考用書。
目錄
作者介紹
文摘
序言
《通信電纜結構設計》 內容簡介： 本書係統闡述瞭通信電纜的結構設計原理、方法及關鍵技術，旨在為通信工程領域的從業人員、研究人員及相關專業的學生提供一本全麵、深入的參考書籍。全書圍繞通信電纜在現代信息社會中的核心地位，從理論基礎到實踐應用，進行瞭細緻入微的剖析，力求在保障通信質量、提升傳輸速率、增強可靠性以及降低成本等方麵，為讀者提供切實可行的設計思路和技術指導。 第一章 緒論 本章將首先迴顧通信電纜的發展曆程，梳理其在不同時代背景下的技術演進和應用拓展。從早期的同軸電纜到如今廣泛應用的光縴通信電纜，通信電纜的每一次革新都深刻地影響著信息傳輸的效率和範圍。我們將探討通信電纜在現代通信網絡中的基礎性作用，分析其作為信息高速公路“毛細血管”的重要地位。隨後，本章將明確本書的研究範疇和核心目標，即聚焦於通信電纜的結構設計，涵蓋其材料選擇、導體配置、絕緣層設計、屏蔽與鎧裝技術，以及最終的護套結構等各個方麵。我們還將簡要介紹通信電纜結構設計所麵臨的主要挑戰，如信號衰減、串擾、電磁乾擾、環境適應性以及成本效益等，並為後續章節的學習奠定理論基礎。 第二章 通信電纜的基本原理與性能指標 本章將深入探討通信電纜工作的基本物理原理。我們將從電磁波傳播理論入手，解釋信號在電纜中的衰減、失真以及反射等現象的發生機製。重點闡述影響信號傳輸性能的關鍵參數，包括但不限於： 傳輸損耗（Attenuation）： 詳細分析插入損耗、衰減係數等概念，以及頻率、導體材料、絕緣介質等因素對損耗的影響。 串擾（Crosstalk）： 深入剖析近端串擾（NEXT）和遠端串擾（FEXT），講解其産生的原因，如電磁耦閤、綫對平衡度等，以及對通信質量的影響。 阻抗匹配（Impedance Matching）： 闡述電纜的特徵阻抗及其重要性，解釋不匹配時産生的反射和信號失真，以及實現阻抗匹配的設計考量。 帶寬（Bandwidth）： 定義通信電纜的傳輸帶寬，以及如何通過結構設計優化帶寬以支持更高的數據速率。 信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）： 分析外部噪聲源（如電磁乾擾）和內部噪聲（如熱噪聲）對信號的影響，以及如何通過結構設計提升信噪比。 可靠性與安全性： 討論電纜的機械強度、耐候性、阻燃性、防水性等關鍵性能指標，以及這些指標在不同應用場景下的重要性。 本章還將介紹國際上通用的通信電纜性能測試標準和方法，為讀者提供衡量和評估電纜設計優劣的客觀依據。 第三章 導體材料與結構設計 本章將聚焦於通信電纜的核心組成部分——導體。我們將深入探討不同導電材料的特性及其在通信電纜設計中的應用。 金屬導體： 銅（Copper）： 詳述銅作為通信電纜最常用導體的優勢，包括優異的導電性、良好的延展性和加工性。詳細介紹不同純度的銅以及其對性能的影響。 鋁（Aluminum）： 分析鋁在特定應用場景下的優勢，如重量輕、成本低，並討論其在通信電纜中的應用和改進技術（如鋁閤金）。 閤金導體： 介紹一些特殊的閤金材料及其在提升電纜性能（如耐腐蝕性、機械強度）方麵的作用。 導體結構： 單芯與多芯結構： 討論單芯導體的應用和限製，重點分析多芯結構（如絞閤導綫、多股絞閤導體）如何降低趨膚效應和鄰近效應，提升高頻傳輸性能。 絞對（Twisted Pair）： 深入分析絞對結構的設計原理，包括節距（Twist Rate）的優化對減少串擾和電磁乾擾的關鍵作用。我們將講解不同類型的絞對，如單絞對、雙絞對（UTP, STP, FTP, SFTP）及其適用場景。 同軸導體（Coaxial Conductor）： 詳細解析同軸電纜的內外導體結構，說明其如何通過同軸設計實現良好的屏蔽效果，減少外部乾擾和信號泄露。 光縴（Optical Fiber）： 雖然本書主要關注電纜的結構設計，但光縴通信是現代通信的基石。在本章中，我們將簡要介紹光縴的材料（如石英玻璃）和結構（縴芯、包層、塗覆層），並為後續的光縴電纜結構設計打下基礎。 本章還將討論導體尺寸（綫規，AWG/SWG）的選擇原則，以及如何根據傳輸速率、距離和衰減要求來確定導體截麵積。 第四章 絕緣介質與層間設計 絕緣介質是通信電纜中至關重要的一層，其選擇和設計直接影響電纜的電性能、環境適應性和機械強度。本章將詳細闡述各類絕緣材料的特性及其在電纜結構設計中的應用。 絕緣材料的性能要求： 介電常數（Dielectric Constant）： 解釋介電常數對電纜電容、信號速度和損耗的影響，介紹低介電常數材料的優勢。 介電強度（Dielectric Strength）： 闡述絕緣材料承受電壓而不擊穿的能力，以及其在決定電纜工作電壓等級中的作用。 損耗角正切（Loss Tangent）： 講解損耗角正切與介質損耗的關係，以及低損耗材料在高頻應用中的重要性。 物理機械性能： 包括拉伸強度、斷裂伸長率、耐磨性、耐候性、耐化學腐蝕性等。 阻燃性（Flame Retardancy）： 探討不同阻燃等級材料的選擇，以及其在安全應用中的重要性。 常用絕緣材料分析： 聚乙烯（Polyethylene, PE）： 介紹低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及其改性材料，分析其在通信電纜中的廣泛應用，尤其是在高頻傳輸電纜中。 聚丙烯（Polypropylene, PP）： 探討其性能特點，以及在特定應用中的優勢。 氟塑料（Fluoroplastics）： 如PTFE、FEP、PFA等，分析其優異的耐高溫、耐化學腐蝕和低介電損耗特性，以及在惡劣環境和高性能通信中的應用。 泡沫聚閤物（Foam Polymers）： 介紹物理發泡和化學發泡技術，分析泡沫絕緣層如何降低介電常數，提升傳輸速率和降低損耗。 熱塑性彈性體（Thermoplastic Elastomers, TPE）： 討論其兼具橡膠的彈性和塑料的加工性，以及在柔性電纜中的應用。 絕緣層結構設計： 擠齣絕緣（Extruded Insulation）： 詳細介紹擠齣工藝，以及如何控製絕緣層的厚度和同心度，確保其均勻性和高品質。 同心度與壁厚控製： 強調絕緣層同心度對電纜電性能（如串擾、阻抗）的直接影響，以及在設計和生産中需要注意的關鍵點。 層間粘閤與分離： 討論在多層絕緣結構中，層間是否需要粘閤，以及粘閤不當可能帶來的問題。 第五章 屏蔽與鎧裝技術 屏蔽和鎧裝技術是保護通信電纜免受外部電磁乾擾（EMI）和機械損傷的關鍵手段，直接關係到通信信號的完整性和電纜的可靠性。 屏蔽（Shielding）： 屏蔽原理： 闡述法拉第籠效應，以及金屬屏蔽層如何阻擋外部電磁場進入電纜內部，或防止內部信號泄露。 屏蔽材料： 分析銅箔、鋁箔、鍍锡銅綫編織、銅帶等常用屏蔽材料的性能特點，如屏蔽效能、柔韌性、導電性等。 屏蔽結構類型： 單層屏蔽： 如鋁箔屏蔽、銅綫編織屏蔽。 雙層屏蔽（Shielded Shielded, S/S）： 如鋁箔加銅綫編織。 整體屏蔽（Overall Shield）： 包覆整個電纜芯。 單元屏蔽（Unit Shield）： 對絞對或多芯分組進行屏蔽。 屏蔽連接與接地： 討論屏蔽層的有效接地對於最大化屏蔽效能的重要性，以及不同的接地方式（如端接、連續屏蔽）及其適用場景。 屏蔽效能的評估： 介紹衡量屏蔽性能的參數（如屏蔽插入損耗）及其測試方法。 鎧裝（Armoring）： 鎧裝的作用： 詳細闡述鎧裝層對電纜提供的機械保護，包括抗拉、抗壓、抗扭麯、防鼠咬、防挖掘等。 鎧裝材料： 鋼帶鎧裝（Steel Tape Armor）： 如瓦楞鋼帶、平鋼帶，介紹其強度和防穿刺能力。 鋼絲鎧裝（Steel Wire Armor）： 如鍍鋅鋼絲，分析其高抗拉強度和柔韌性。 鎧裝結構類型： 鋼帶鎧裝： 單層、雙層，以及瓦楞鋼帶的應用。 鋼絲鎧裝： 圍繞電纜芯層排列。 組閤鎧裝： 如鋼帶與鋼絲的結閤。 鎧裝層與內部結構的關係： 討論鎧裝層對電纜彎麯性能、安裝敷設的影響，以及如何在保護性和靈活性之間進行權衡。 復閤結構設計： 分析屏蔽與鎧裝如何組閤應用，以滿足不同環境下的嚴苛要求，例如在地下、海底或工業環境中的通信電纜。 第六章 護套材料與結構設計 護套是通信電纜最外層的保護層，其材料和結構的選擇對電纜的整體性能、使用壽命和安裝敷設至關重要。 護套的性能要求： 耐候性： 對紫外綫、濕氣、溫度變化、臭氧等的抵抗能力。 耐磨性與耐颳擦性： 保證電纜在敷設和使用過程中不易損壞。 耐油性與耐化學腐蝕性： 適用於特定工業環境。 阻燃性： 滿足建築和消防安全標準。 機械強度： 包括抗拉、抗撕裂、抗衝擊能力。 柔韌性： 方便安裝、彎麯和敷設。 介電性能： 對於高壓或有特殊電絕緣要求的電纜，護套也需具備一定的絕緣能力。 常用護套材料分析： 聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride, PVC）： 介紹其作為最常用護套材料的優勢，如成本低、易加工、阻燃性好，並討論其在不同環境下的局限性（如低溫脆性、耐油性）。 聚乙烯（Polyethylene, PE）： 分析其優異的耐候性、耐化學腐蝕性和較低的介電損耗，尤其適用於戶外和潮濕環境。 聚氨酯（Polyurethane, PU）： 突齣其齣色的耐磨性、耐油性和良好的柔韌性，適用於需要高耐磨和高動態性能的場景。 熱塑性彈性體（Thermoplastic Elastomers, TPE）： 強調其兼具橡膠的柔韌性和彈性，以及優異的耐候性和低溫性能。 鹵素自由阻燃材料（Halogen-free Flame Retardant, HFFR）： 介紹其環保特性，燃燒時釋放有毒有害氣體的風險較低，滿足特定的環保和安全要求。 護套結構設計： 擠齣護套： 詳細描述護套的擠齣工藝，以及如何控製壁厚和錶麵質量。 單層與雙層護套： 分析雙層護套的應用，例如內層提供絕緣或緩衝，外層提供耐候性和耐磨性。 集成式設計： 探討在某些情況下，護套與鎧裝或屏蔽層之間的連接和復閤設計。 特殊功能性護套： 如增加抗紫外綫成分、添加防鼠咬劑、集成光縴或導電條等。 第七章 通信電纜的結構類型與應用 本章將結閤前述章節的理論知識，介紹幾種典型的通信電纜結構，並分析其在不同通信網絡中的應用。 雙絞綫電纜（Twisted Pair Cable）： 非屏蔽雙絞綫（UTP）： 結構、特性及在傢用網絡、辦公環境中的應用。 屏蔽雙絞綫（STP, FTP, SFTP）： 不同屏蔽方式的結構解析，以及在對電磁乾擾要求更高的工業、軍事通信中的應用。 行業標準（如Cat5e, Cat6, Cat6a, Cat7, Cat8）： 簡述不同等級雙絞綫在傳輸速率、帶寬和結構設計上的差異。 同軸電纜（Coaxial Cable）： 結構與工作原理： 內部導體、絕緣層、外部導體（屏蔽層）、護套。 不同類型（RG係列、SYWV等）： 分析其阻抗、衰減特性，以及在電視廣播、安防監控、射頻傳輸中的應用。 光縴通信電纜（Optical Fiber Cable）： 光縴結構： 縴芯、包層、塗覆層。 光纜結構： 光縴束、加強芯、填充物、鎧裝層、護套。 按應用分類： 市內通信光纜： 結構特點與對環境適應性的要求。 長途通信光纜： 抗拉、抗壓、耐候性等關鍵指標。 海底通信光纜： 極端的機械強度、耐壓和防腐蝕設計。 接入網光纜（如ADSS, OPGW）： 具有承載能力或架空安裝能力的結構設計。 混閤型電纜（Hybrid Cables）： 光電混閤電纜： 將光縴與銅導體集成，滿足同時傳輸電力和信號的需求。 其他復閤電纜： 結閤不同傳輸介質和功能的電纜結構。 第八章 通信電纜結構設計的優化與挑戰 本章將從更宏觀的視角審視通信電纜結構設計，探討優化策略和未來發展趨勢。 設計優化策略： 仿真與建模： 利用電磁仿真軟件（如ANSYS HFSS, CST）對電纜結構進行性能預測和優化。 材料科學進展： 新型低損耗介質、高強度輕質金屬材料、環保型聚閤物等在電纜設計中的應用前景。 工藝改進： 精密擠齣、編織、鎧裝等工藝的進步如何提升電纜的品質和可靠性。 標準化與互操作性： 遵循國際標準，確保電纜的通用性和互換性。 麵臨的挑戰與發展趨勢： 更高傳輸速率的需求： 應對日益增長的數據流量，對高頻性能、低串擾和低損耗的要求不斷提高。 小型化與柔性化： 滿足設備小型化和移動設備的需求，對電纜尺寸和柔韌性提齣更高要求。 環境適應性： 在極端溫度、濕度、腐蝕性環境下的可靠性保障。 智能化與集成化： 在電纜中集成傳感器、供電模塊等，實現通信、傳感、供電一體化。 可持續性與環保： 采用環保材料，降低生産過程能耗，提高電纜的可迴收性。 成本效益的平衡： 在滿足性能要求的前提下，尋求最優的成本控製方案。 第九章 附錄 本章可能包含常用的通信電纜行業標準列錶、關鍵術語解釋、材料性能數據參考、常用計算公式等，為讀者提供便捷的查閱工具。 本書力求內容翔實、結構清晰、邏輯嚴謹，融閤瞭深厚的理論基礎和豐富的工程實踐經驗。通過對通信電纜結構設計各個環節的深入剖析，希望能幫助讀者建立起全麵而係統的知識體係，在實際工作中能夠更有效地進行通信電纜的設計、選型與應用，為推動信息通信技術的發展貢獻力量。
