耦合系数与频率的关系分析

图5-11绘出了在70kHz以下的频率范围内，磁耦合实数部分r，电耦合实数部分g，电容耦合k及电感耦合m与频率的特性关系。

图5-12表示了4×4型聚苯乙烯绝缘电缆内耦合百分比随频率变化的特征，而图5-13则表示了比值与频率的关系。

图5-11 耦合系数的频率变化特性图

图5-12 电缆四线组内耦合百分比随频率变化的特征

对以上所测的图表分析如下：

1）在音频时（小于10kHz）电容耦合是电感耦合的6～10倍，然后随频率的增高，它们之间的比例关系便改变了。当频率接近20kHz时，电感耦合在数值上已经和电容耦合几乎相等，只是在以后才稍微超过一些（在四线组中当频率为60～80kHz时，比值为0.7～0.9）。以10kHz开始比值平均等于1。四线组内电磁耦合系数与频率的关系如图5-14。

图5-13 电容和电感耦合之比与频率的关系

1—四线组内 2—四线组间

图5-14 四线组内电磁耦合系数与频率的关系(www.xing528.com)

2）随着频率的增长，耦合（特别是磁耦合）的实数部分的作用将显著地增大（在直流时，它们都等于零）。

电耦合的实数部分比较小，在聚苯乙烯绝缘的电缆中则更小，这是由于聚苯乙烯的介质损耗系数tanδ很小，而产生的介质损耗也就很小。在许多试验样品中测得的耦合实数部分与虚数部分的比率的平均值大致为

3）耦合各分量与频率的关系。

电容耦合k随频率的增高稍微增大，这在纸绝缘电缆内特别明显。显然，这种耦合的变化是与介电系数ε的频率特性有关。

电感耦合m，从f＝10～20kHz均匀地减小。这是因为在所测量的回路间，随着频率的增大，对邻近线组或电缆其他金属部分（铅皮等）邻近效应作用的原因。

磁耦合的实数部分，随着频率的增大，从零（直流时）开始增大，在f＝15～30kHz时，将达到最大值，然后又将慢慢下降。这是因为在涡流损耗极大时，涡流的不平衡很不明显。

电耦合的实数部分，只有在交流时才开始作用，并在某频率时达到最大值。这种情况显然与所用介质材料本身的特性是有关系。在聚苯乙烯绝缘的电缆内，其最大值出现在音频范围内，而纸绝缘电缆则是出现在30～40kHz范围内。

通过以上分析，可得到这样的结论：在长途通信电缆高频作用时，为了要保证干扰防卫度达到要求，必须考虑耦合的各个部分；但是在低频范围内，由于电容耦合系数的影响，所占的比重突出，所以对低频使用的电缆，只要考虑电容耦合系数就够了。这也就是在一般对称电缆的制造中，通常以测量其k₁值来控制串音衰减的原因。在这种情况下，耦合系数N和F可以认为彼此相等。从而制造长度对称电缆段的近、远端串音衰减也彼此相等。

将代入上式，得