均匀电缆传输线等效回路的优化

图2-1 均匀电缆传输线的等效回路

将一定长度的电缆传输线看作是由无数无限短长度的电缆段组成的，对每一小段电缆都可以看作为一个集中参数电路，均匀电缆传输线的等效回路如图2-1所示。

其中：R为单位长度电缆回路的有效电阻，单位是Ω／km；

L为单位长度电缆回路的有效电感，单位是H／km；

C是单位长度电缆回路的电容，单位是F／km；

G是单位长度电缆回路的绝缘电导，单位是S／km；(www.xing528.com)

dx为无限短电缆的长度。

在这里，上述的R、L、C、G称为电缆线路的一次传输参数。这些参数与传输电磁波的电压和电流的大小无关，它们是由电缆本身的结构尺寸、材料及所传输电流的频率等条件决定的。在同轴电缆中，由于两根导线不同，因此R、L在两根导线上的分布也不同。

在图2-1所示的电路中，单位长度电缆线路上的串联参数R和L组成阻抗为Z＝R+jωL，并联参数C和G组成导纳Y＝G+jωC。由此看出，电缆回路的损耗由两部分组成：一是金属内的损耗，当电流通过电缆回路，导电芯线要发热就有热量，回路的有效电阻越大，金属内的损耗也越大；二是介质内损耗，这种损耗决定于所用介质的不完善程度（即直流绝缘电导）和介质极化的能量损耗（即交流绝缘电导）。

由上述分析可知：

1）要选择电阻率较小的导体材料作线芯，当材料一定时，可增大线芯直径使R减小，达到减小金属内损耗的目的。特别是在低频范围内使用的电缆，金属内的损耗占全部损耗的绝大部分，减少这部分的损耗更为重要。铜和铝是常用的导体材料。

2）要选用介质损耗角正切值tanδ较小的介质作绝缘材料。在低频时，介质损耗很小，tanδ的意义不大。而在高频范围内使用的电缆，介质损耗明显增加，必须考虑tanδ。常用的高频绝缘材料有聚乙烯、聚苯乙烯等。