世界通信电缆的演进：历史与未来

电报机的发明推动了电报电缆的研发、应用，19世纪初，丹麦的奥斯特、英国的法拉第、德国的欧姆、美国的亨利等物理学家不断发现和创立了现代电学、电磁学的许多基础理论，为今后的电力、信息传输打开了闸门。

1833年，高斯和韦伯制成了第一部电磁指针电报机，用于1km长的线路上，用了6年。

1835年，美国莫尔斯发明了有线电报机，促进了通信电缆的发展。

1844年，美国建设的从华盛顿到巴尔的摩的电报线，就是以大地作为回路的单根导线。

1850年，在法国和英国之间的英吉利海峡敷设了一条电报线，这是世界上第一条传送电报的海底电缆线路。

1876年，美国贝尔发明有线电话机，最初用来传送电话信号的也是电报线。

1878年，美国在纽约与波士顿之间开通了第一条长途话缆线路。但后来发现，用这种线路传送的电话噪声很大，以致无法使用，这就迫使人们去改进通信线路并进行新的开发。

1883年，出现了采用两根架空导线作为回路的线路，使电话通信的噪声大大降低。

电话的迅速发展，使城市上空的电话线密布，显得拥挤不堪。为了解决电话线路拥挤影响市容的问题，人们研发了一种埋于地下的电缆。最早使用的连接布鲁克林和波士顿的地下电缆是用油渍丝包的电缆。后来出现了铅包电缆，这时的缆芯改用纸浆和纸绝缘。为了解决电缆线组回路间的串音问题，出现了扭绞线对的缆芯，这种方式一直沿用至今。

1889年美国WE公司开始大批量生产纸带绕包绝缘铅包市内通信电缆。

1891年英法海峡敷设最早的海底话缆。

1896年，市内电话开始使用电缆管道。

1898年英国在伦敦与伯明翰之间敷设了一条长达46km的19个四线组成的长途通信电缆，用至1938年又改为载波通信。

1900年左右，哥伦比亚大学的普平教授发明了“电缆加感”的理论，即采用人工加感，用增加电感的方法来减小衰减。人工加感的方式有两种，即均匀加感和集中加感。均匀加感是在电缆导电线芯上包上一层磁性材料，使回路的电感增大。这种加感电缆生产工艺复杂，应用范围受到限制，故至今未被广泛应用。集中加感是在线路上相隔一定距离接入一个电感线圈来达到加感的目的。这样可使通信距离达到140km。但是人工加感线路也有一些缺点，主要是由于电感线圈的接入，相当于一只低通滤波器或因线圈附加损耗的增加，使传输频率受到限制。

1910年，四线组电缆发明，这种结构的电缆可开通幻路通信。幻路是这样构成的，一个实路的两根导线作为幻路的去线，另一实路的两根导线作为幻路的回线，图1-6所示为幻路的通信示意图。

更长的通信距离是在增音机发明的基础上实现的。增音机实质上就是一个放大器，它把已经衰减到很微弱的信号进行放大。

采用增音机后，一方面能满足实际所需要的通信距离L（只要沿线路设立适当数量的增音机就可以满足要求，如图1-7所示）；另一方面降低了线路的费用。采用增音机后线路的费用将包括两部分，电缆的费用和增音机的费用。对一定长度的线路来说，电缆的费用随增音站间距离的增加而增加，增音机的费用是随增音站间距离增加而减少，如图1-8所示。从理论和实践上证明，采用增音机后，当电缆导电线芯的直径从2～3mm减少到0.9～1.4mm时，整个线路的费用降为最低。

图1-6 幻路的通信示意图(www.xing528.com)

图1-7 线路增音示意图

图1-8 线路费用与增音站之间距离的关系

1—电缆的费用 2—增音机的费用 3—线路的费用

载波通信（信道复用）的发明，促进了通信电缆的进一步发展。所谓载波通信是在一对导线上利用频率分割同时进行很多对用户的通话，而相互没有干扰。这既增加了通话路数，也降低了每个话路的成本。为适应生产的发展而需增加通信路数，这必然要加多载波通信路数，随之要求电缆能传输较宽的频带，这是通信电缆的发展方向。电气通信中要求加宽频带的另一个原因是电视和雷达等宽频带新技术的迅速发展。为了进一步提高线路的利用率，增大通信容量，相应地对电缆提出了更宽频带的要求。

20世纪30年代发展了新型结构的不对称式的电缆——同轴电缆。其主要优点是：传输频带宽，高频时对回路间相互干扰和外来干扰具有较高的防卫度。在大通路时，传输系统整体比较经济。

1936年，德国制造宽带同轴电缆用以传输电视。

1939年，德国、美国开发了聚乙烯料，应用于各种通信电缆。

1941年，美国建成了第一条同轴电缆线路，最初开通480路电话，随后发展到3600路、10800路及13200路。

1944年，美国与法国间敷设了距离最长的（100海里）海底电缆。

1949年，美国制成公用天线电视电缆（CATV）。

1950年，美国制成全塑（PE）皱纹铝带综合护层电话电缆。

1956年，英、美、加三国合作敷设了第一条跨越大西洋的对称式电话电缆，全长4300km；1959年，美、法、加三国合作敷设了第二条大西洋海底通信电缆（同轴式）。至1976年，共敷设6条跨越大西洋的海底通信电缆。此后，在大西洋及各个海域陆续又敷设了大量的海底通信电缆，使世界各地区、各国之间信息传输全部畅通。

架空明线、对称电缆和同轴电缆均属于传输电磁波的双线传输线。这些传输线在一定频率范围内的通信中已得到了广泛的应用，但是当需要传输更高频率电磁波的情况下（千兆赫以上），上述传输线已不能适应，因而出现了另一种新的传输线——波导。波导除用于无线电系统以外，也可用于长途通信。例如在圆形波导管中传输H₀₁型波时，其衰减频率特性极佳，即随频率升高，衰减反而下降。显然，若用它来作为长途通信的传输线是极为有利的。前些年一些国家已开通了数条实验线路，效果较好。波导的缺点是要求精密度高的加工技术。

由于超导现象的发现及深冷技术的发展，超导同轴通信电缆在一些国家也进行了研究和实验。超导通信电缆的优良特性是低衰减、高屏蔽性及大功率等。尽管超导通信电缆的性能十分理想，但由于制冷技术与设备的限制，建设长距离的超导通信电缆线路仍不经济。以前，低温同轴电缆是国外的一种比较容易实现的较长距离低衰减宽带通信的补充手段。它的工作温度一般在液氢（200K）温度以下，这样对制冷的要求可低一些，线路成本也有所降低。

20世纪60年代由于激光的产生和发展，因此国外对光通信进行了研究。光导纤维通信是一种利用光波进行通信的新方法。它是把激光器发出并调制的激光送入一种像头发那样细的透明玻璃丝中，并传到对方的接收机来实现通信。光导纤维通信的最大优点是传输容量相当大。

实质上，光也是一种电磁波，不过它的波长极短，频率极高。如红光波长约10^-3mm，其频率为3×10¹⁴Hz，若用它的1／10作为传输信号，则有3×10¹³Hz。理论上可以传输10⁶路高质量电视或10¹⁰路电话。即使降低10⁴倍，带宽还有3千兆赫，也是10800路中同轴系统的50倍。如果由多根光导纤维组成光缆，那么它的通信容量还可大大增加。光导纤维通信的另一个重要优点是使用光导纤维作为传输线，可节省大量有色金属。光导纤维通信还有一些其他优点，例如截面积小、重量轻、不受外界电磁场的干扰、衰减小及保密性好等，因此光导纤维通信已成为世界电信的主要支柱。