1、1铜包钢内导体射频同轴电缆射频电缆是无线电频率范围内传输信号和能量的电缆总称。射频同轴电缆是一种射频传输线。射频传输线还包括有波导、微带传输线等，它们是传输频率从几十兆赫到几千兆赫的射频信号的主要传输媒介。射频传输线广泛应用于各类无线电通讯设备、高频仪器仪表、微波通讯、通讯导航等设备中，作为传输信号和能量的主要信息通道。 铜包钢内导体射频同轴电缆是采用铜包钢线作电缆内导体的电缆，它的结构性能和制造加工，既具有一般同轴电缆的共性，也具有其特有的一些个性，为此作一专题介绍。一，铜包钢内导体射频同轴电缆结构特点铜包钢内导体射频同轴电缆结构的主要特点是采用铜包钢导体作为电缆的内导体，而在其它方面则与一
2、般射频同轴电缆无根本变化和区别。1，铜包钢导体结构特点铜包钢线是以钢线为芯体，在其表面上覆一层铜的复合线材，如图 1 所示结构。铜包钢线在性能上兼备了钢的高强度、耐高温软化的机械性能和铜导电率高、接触电阻小的电性能，因而具有传导效率高，材料成本低，抗拉断力大，质量轻，耐磨损的特点。它在电缆行业中可代替铜导体作为分配线或在通信业中用作电话用户线、2高频传输电缆的导体。铜包钢线将钢的高强度与铜的高导电性和抗腐蚀性相结合，使它已成为通信、电力、电子行业中的理想导线。钢表面所包覆的铜层越厚，直流导电率越高。图 1，铜包钢线结构视图铜包钢线由钢芯线和紧密包覆其外的铜层构成。铜包钢线按导电率可分为：21%
3、IACS、30%IACS 和 40%IACS（IACS 国际退火铜标准导电率）三种。铜包钢线按力学性能（退火状态）可分为：软态(A)、硬态(HS)和超硬态(EHS)。一般射频电缆和 CATV 电缆采用 30%或40%IACS 的软态铜包钢作内导体。 2，铜包钢线与纯铜线相比的优点：（1）铜包钢线在高频下衰减小于纯铜线，在高频下传输损耗小，传输效率高；电气性能指标完全满足系统的需要，衰减、回波损耗、特性阻抗等性能指标不低于纯铜芯电缆；（2）在相同截面与状态下，铜包钢线的机械强度是实心铜线的 12 倍，一般纯铜线抗拉强度为 215265 Mpa 而铜包钢线能达到 350760 Mpa；铜包钢线能承
4、受大的冲击与负荷，在环境比较苛刻、移动比较频繁的场所使用时，具有较高的可靠性和抗疲劳性能，使用寿命较长；（3）铜包钢线可以制成具有不同导电率和抗拉强度的线材，3其性能几乎包含所有的铜合金（如 Cu-Zn、Cu-Be、Cu-Be-Co、Cu-Cr 等）的机械电气性能；（4）铜包钢线以钢代铜，降低导线的成本，使铜的消耗量减少。在目前铜价大幅上涨的情况下，纯铜电缆价格不断攀升，使用铜包钢线可降低成本，铜包钢线电缆相比同结构电缆重量轻，比纯铜线轻 1213%，在线径、重量相等的情况下，其长度是纯铜线的1.13 倍；铜包钢线的价格比纯铜线的要低；采用铜包钢线还可降低运输、安装等费用。在保持与纯铜线相似的
5、高品质情况下大幅降低企业的生产成本。（5），铜包钢线其表面光亮、圆整、无任何超过允许误差的毛剌等缺陷，外观品质与纯铜线无异；铜包钢线有利于细（小）直径内导体电缆提高强度、方便连接器的装配，铜包钢线内导体易于插入连接器的插口。3，铜包钢线性能（1）.铜包钢线物理性能，如表 1 所示表 1，铜包钢线物理特性导体种类 规 格 铜层体积比(%)铜层质量 比(%)密度(g/cm3)最大直流电阻率(.mm 2/m)最小相对导电率(%IACS)最小抗拉强度(Mpa)21%IACS 13.6 15.2 7.99 0.08210 21400(软态)825(硬态)铜包钢线 30%IACS 21.3 23.6 8.
6、02 0.05747 30 380(软态)4760(硬态)40%IACS 32.6 35.6 8.15 0.04310 40350(软态)700(硬态)纯铜线 100% 100% 8.89 0.017241 100%250(软态)400(硬态)（2）. 铜包钢线的电性能 铜包钢线主要应用于高频传输的媒体中（随着技术进步，也有应用于电磁线、电力线等方面）。由于高频电磁波信号在导体中传输存在“趋肤效应”，也称“集肤效应”现象，高频电磁波信号就集中在导体很薄的环表面传输，并且随着频率增大，有效传输表面的厚度就越薄，在导体芯部传输的电流几乎没有，如图 2 所示。 图 2 射频同轴电缆内外导体电流密度分
7、布电流聚集在导体表面的厚度用“透入深度 ”表示，对于铜导体，其透入深度一般用下式来计算： 67/ 1/2（mm） （1）式中：透入深度，mm；f为频率（Hz）；5铜包钢线导体，只要铜包钢线的铜层厚度，在电缆使用频率范围内，大于透入深度，就可以将铜包钢线导体看作为纯铜导体。铜包钢线导体的电阻率计算公式： ccsRS/LRD 2CCS/4/L（2）式中： ccs铜包钢线导体的电阻率，mm 2/m;R导体电阻，/km；S导体截面积，mm 2 ；DCCS铜包钢线直径，mm；L导体长度，km；铜包钢线的导电率百分数计算公式： ccs 标 / ccs（3）式中： ccs铜包钢线的导电率百分数； 标 20时
8、导电率 100的退火铜线的电阻率，0.017241mm 2/m； ccs铜包钢线导体的电阻率，mm 2/m；根据 GB12269 的规定，铜包钢线的铜镀层厚度 t 有以下表示公式：t0.06237 D CCS (30% IACS)6t0.0951 D CCS (40% IACS) （4）4，铜包钢导体选用要求铜包钢导体适合作为 CATV 电缆的内导体和细小线径射频或通讯电缆的内导体，以提高电缆的强度和使用寿命、降低电缆成本。铜包钢线成型的基本过程是在钢的表面包覆铜层，然后再通过拉拔或轧制到所需成品尺寸，其中最关键的是铜层的包覆过程及质量。铜包钢线有若干生产方法，如电镀法、包覆焊接法、套管包覆法
9、、热浸涂法、铜带压接法等。国内最常用的加工工艺是电镀法和包覆焊接法。（1），铜包钢线导体，选用包覆焊接法制造的质量比电镀法制造的好。包覆焊接法生产的铜包钢线，铜层与钢芯线间实现治金原子结合，铜层沿圆周方向及纵向分布均匀，同心度好、质量稳定、均匀性好，铜层和钢芯线之间形成牢固的冶金结合，其表面光亮、圆整、无任何缺陷。铜和钢实现冶金结合，即使在严格的扭绞试验中，也不会像电镀制品那样出现脱离、开裂或剥落等现象，表面十分光亮，同时也避免了电镀法电镀过程中酸、碱等清洗液，对人和环境的伤害，包覆焊接法制造铜包钢线的工艺有利于环境保护。包覆焊接法生产铜包钢线，是目前国际上较先进的加工工艺。它是选用优质高纯度
10、的铜带，在钢线上同心地包覆铜层，经氩弧焊接成铜包钢杆坯料，氩弧焊焊接后的铜包钢经过多次特殊工艺拉制，7然后再热处理成各种规格的线材。但是，目前用这种方法生产的铜包钢线价格要比电镀法高；同时，生产细直径铜包钢线难度较大。目前，电镀法生产的铜包钢线，由于它加工工艺成熟、加工设备较简单，投入较少、容易投产，因而电镀法生产铜包钢线还是主要的生产工艺，电镀法生产的铜包钢线仍占有较大的应用市场。（2） ，铜包钢线导体的导电率，可根据电缆的内导体电阻要求选用。对于射频同轴电缆，一般选用 30%IACS 和 40%IACS（IACS 国际退火铜标准导电率）两种。铜包钢线按力学性能（退火状态）可分为软态(A)、
11、硬态(HS)和超硬态(EHS)。一般射频同轴电缆和 CATV 电缆采用 30%或 40%的软态铜包钢作内导体。硬态(HS)和超硬态(EHS)铜包钢线，由于其延伸率小（1%），电缆容易在生产、使用过程中，由于弯曲、拉伸、牵引等造成内导体的断裂或形成导体似断非断的现象，因而一般不采用硬态铜包钢线作为同轴电缆内导体。（3） ，铜包钢线作为射频同轴电缆内导体，要求内导体的公差要小（1%导体直径），这样有利于提高电缆的阻抗均匀性，降低驻波系数，提高电缆的结构回波损耗。（4）铜包钢线表面应无发黑和氧化现象、铜包钢线表面应光亮、平整，不得有超过允许误差的毛剌等缺陷，外观品质与纯铜线8无异。成轴的铜包钢线排线
12、平整、均匀，中间不容许接头。盛线轴要求园整、不偏心，使收放线均匀。特别提请注意：铜包钢导体，不适宜作为传输数字视频和高清晰度电视（HDTV）同轴电缆的内导体，因为此时，数字信号传输包括沿导体中心进行的低频传输（因为音频信号已经嵌入在数字视频信号中。音频信号的频率范围：2020000Hz）和由于集肤效应而沿导体外表面进行的高频传输，基于这个原因，纯铜内导体具有最佳传输性能，因此传输数字视频和高清晰度电视（HDTV）同轴电缆不采用铜包钢导体。二，铜包钢内导体射频同轴电缆主要性能铜包钢内导体射频同轴电缆的主要电性能有：特性阻抗、衰减（损耗） 、电容、传输速度、结构回波损耗、工作电压、额定功率等。结合
13、科宝公司目前要为 TT 电子、爱立信、斯堪的亚生产的同轴电缆，择用户关心的主要性能作简要分析。1，特性阻抗特性阻抗是电缆设计和选用者首先要考虑的参数。同轴电缆应尽可能选用三种标准阻抗值，其阻抗公差和应用范围： 502 用于射频及微波,测试仪表及同轴波导转换器； 753 用于视频及脉冲数据传输CATV 电缆电视系统； 1005 用于低电容电缆以及其它特种电缆。特性阻抗定义为电缆处于匹配状态，即线路上无反射波时沿线9电压和电流的比值，实际上它代表了无限长线路始端所呈现的阻抗。电缆的特性阻抗和系统设备、连接器的匹配，至关重要。任何的不匹配都都会造成信号反射和传输能量的损耗，使传输效率降低、使传输信号
14、产生干扰和失真；反射会使电缆沿线存在驻波，有些地方会出现电压和电流的过载，甚至会造成电缆的电击穿或热击穿，影响电缆的正常使用。特性阻抗,取决于电缆导体的结构（内外导体）尺寸和绝缘的等效介电常数。对于编织外导体柔软射频同轴的特性阻抗 Zc 计算式为：欧姆当电缆内外导体 d、D 和使用的绝缘材料确定时，电缆的特性阻抗就已确定。由上述公式可见：d、D 和使用的绝缘材料的介电常数的变化，会使电缆的特性阻抗变化。实际上，d、D 的尺寸必定是沿电缆长度的不同处是不一样的，必然有公差，因而沿电缆长度各处的特性阻抗（局部特性阻抗）是变化的，不是一个固定值，这就是电缆阻抗的不均匀性。这种不均匀性的大小，决定于制
15、造工艺的精度和电缆结构尺寸均匀性的控制。按上述公式设计和核算的特性阻抗，一般与实际测试获得的测试数值相差不大，应该在设计计算范围内。但是，由于电缆屏蔽dwZcr5.1lg13810结构型式越来越多样化，复合屏蔽（铝箔或铜箔铜线编织）和多重屏蔽等型式的出现，使屏蔽结构型式对电缆特性阻抗的影响系数值确定有所变化，需要通过按上式计算和实际测试所获得的数值，积累比较分析，来确定屏蔽结构型式对电缆特性阻抗影响的系数数值。2，衰减电缆的衰减表示电缆在行波状态下工作时，传输功率或电压的损耗程度,它反映了电信号沿电缆传输的效率。电缆的衰减越大,则电信号损耗越严重,电缆的传输效率也越差，当电缆总衰减为 3dB 时,则表明信号沿电缆传输后电流或电压的幅度约下降 30%,信号功率下降 50%。同轴电缆的衰减计算式可表示为：=R + G =Rd +RD + G 式中符号：d-电缆内导体直径(mm)；D-电缆绝缘直径(mm)；fDkdkkDftbt 821216 10*.9)(lg0*.2 tgfkddfb 86 10*.9)1(lg0*.2 tg
