第6章 通信电缆（公用）

第6章通信电缆重庆邮电大学通信与信息学院胡庆教授

本章内容通信电缆的分类和型号

通信电缆的结构与色谱

通信电缆的电气特性参数

主要介绍目前应用最多的全塑市话对称电缆和同轴电缆的结构、分类、电气特性参数、防串音措施等。通信电缆是由多根带有相互绝缘涂覆层的导线或绞成的芯线和保护缆芯不受潮气与机械损害的PE外护套所组成的电信线路。6.1通信电缆的分类和型号通信电缆是在两根在理想条件下完全相同的金属导线外涂覆绝缘层组成回路，故称为对称电缆。若它的绝缘层为聚乙烯材料，则称为全塑（市话）对称电缆或简称对称电缆。如在同一轴线上的内、外两根导体组成回路，而内、外导体之间又由绝缘材料隔离，在加外护层组成电缆称为同轴电缆。根据导体回路结构的区别通信电缆可分对称电缆和同轴电缆。6.1.1、对称电缆的分类通信电缆是在两根在理想条件下完全相同的金属导线外涂覆绝缘层组成回路，故称为对称电缆。若它的绝缘层为聚乙烯材料，则称为全塑（市话）对称电缆或简称对称电缆。如在同一轴线上的内、外两根导体组成回路，而内、外导体之间又由绝缘材料隔离，在加外护层组成电缆称为同轴电缆。根据导体回路结构的区别通信电缆可分对称电缆和同轴电缆。

根据敷设方式可分为架空电缆、直埋电缆、管道电缆及水底电缆等1、架空电缆架空电缆是用钢绞线支托电缆架挂在电杆上，其外形如图6-1所示。架空电缆也可以直接架挂在电杆上，如图6-2所示。2、管道电缆若把电缆敷设于地下管道里则为管道式，大、中城市的用户主干电缆多采用这种敷设方法。大楼建筑物内的通信电缆，既可预埋暗管敷设，也可以架挂在墙壁上。如图6-1所示

3、直埋光缆若把电缆敷设于地沟中称直埋电缆。郊区通信电缆一般采用这种敷设方法。如图6-3和6-4所示。4、水底电缆水底电缆线路简称水线，它是将特种结构的通信电缆敷设于水底而成，通过江河湖海的通信线路，一般都要使用水底电缆。如图6-4所示。

图6-1架空—管道电缆图6-2自承式架空电缆图6-3直埋电缆图6-4水底—直埋电缆

根据同轴管的尺寸可分为：大同轴电缆、中同轴电缆、小同轴电缆、微同轴电缆，另外还有射频同轴电缆和泄露同轴电缆。1.中同轴电缆中同轴管内导体的外径2.6mm、外导体的内径9.5mm。同轴管外导体采用皱边（或锯齿）铜带纵包而成。绝缘体用聚乙烯垫片结构。同轴管可以开通70MHz以下模拟载波通信系统，我国开通有9MHz(1800路)和24MHz(4380路)两种模拟载波通信系统。6.1.2、同轴电缆的分类

2.小同轴电缆小同轴管内导体的外径1.2mm、外导体的内径4.4mm。小同轴管外体采用皱边铜带纵包而成。绝缘体形式较多，有鱼泡式、注片式和泡沫聚乙烯式等。我国开通的有1.3MHz(300路)、4MHz(960路)和9MHz(1800路)和18MHz(3600路)3种模拟载波通信系统和140Mbitls及以下的数字通信系统。

3.微同轴电缆微同轴管内导体的外径0.7mm、外导体的内径2.9mm，绝缘体为泡沫聚乙烯绝缘。微同轴电缆可用于480路数字通信系统。4.射频同轴电缆射频同轴管内导体采用单股或多股铜导线，外导体为铜管或铜丝编织结构，外面再包以护套的电缆。该电缆主要用作无线电广播、无线电通信（移动通信）站天线系统的馈线或用作电缆电视系统的馈线。这种电缆的特点有传输频带宽、屏蔽性能好、重量轻、易挠曲和结构简单等特点。

5.漏泄同轴电缆漏泄同轴电缆是在同轴管外导体上每隔一定距离开一裸露窗口，使电磁波可以漏泄到周围空间的一种特殊用途的同轴电缆。特别是目前广泛建设的地下交通系统中，漏泄同轴电缆不仅是隧道内行动着的机车与外界通信，也是民用移动通信系统的天馈线。由于漏泄同轴电缆频带宽，多个不同的移动通信系统可共用一条电缆。6.1.3通信电缆的型号与规格全塑通信电缆产品型号一般由七部分组成，其含义及编排位置，如图6-5所示。全塑电缆型号的表示方法和意义如下。分类或用途导体绝缘层内护层派生（形状、特征）外护层（数字表示）传输频率1234567图6-5全塑通信电缆型号编排示意图

1.类型H——市内电话电缆HU——矿用电话电缆HE——长途通信电缆HD——铁道电气化通信电缆HO——干线同轴电缆HJ——局用电话电缆HP——配线电话电缆HH——海底电缆NH——农村通信电缆HS——电视电缆S——射频同轴电缆SE——对称射频电缆HB——通信线及广播线HR——电话软线2.导体T——铜（省略不记入）L——铝G——钢（铁）GL——铝包钢HL——一般铝合金HT——一般铜合金J——钢铜线芯、绞合线芯

3、绝缘层（导线的绝缘层）Z——纸（省略不记入）Y——聚乙烯V——聚氯乙烯YP——泡沫／实心皮聚乙烯YF——泡沫聚乙烯B——聚苯乙烯F——聚四氟乙烯M——棉纱N——尼龙X——橡皮4、带屏蔽的外护层

L——铝管V——聚氯乙烯H——普通橡皮S——钢-铝-聚乙烯Y——聚乙烯A——铝-聚乙烯X——纤维BM——棉纱编织LW——皱纹铝管AG——铝塑综合层

5、派生（形状特征）L——防雷（通信电缆）P——屏蔽R——软T——石油膏填充C——自承式（通信电缆）G——高频隔离6、铠装外护层1——纤维绕包2——钢带铠装3——单层细圆钢丝铠装4——双层细圆钢丝铠装53——外加一层钢带铠装层12——钢带铠装一级外护层23——双层防腐钢带绕包铠装聚乙烯外被层32——单层细钢带铠装聚乙烯外被层553——表示外加二层钢带铠装层，专用于PCM系统绝缘的类型及代表符号：

例如：型号为HYA——400х2х0.5的电缆表示400对线径为0.5mm铜芯实心聚乙烯绝缘、涂塑铝带粘接屏蔽、聚乙烯护套市话对称电缆，。HYPAC表示铜芯泡沫／实心皮聚乙烯绝缘涂塑铝带粘接屏蔽聚乙烯护套自承自市话对称电缆。HYPAT23表示铜芯泡沫／实心皮聚乙烯绝缘石油膏填充徐塑铝带粘接屏蔽聚乙烯护套双层防腐钢带绕包铠装聚乙烯外被层市话对称电缆。

HYFAT553表示铜芯泡沫聚乙烯绝缘石油膏填充涂塑铝带粘接屏蔽聚乙烯护套双层钢带给纹纵包铠装聚乙烯外被层市话对称电缆。HPVV表示铜芯实芯聚乙烯绝缘铝箔层聚氯乙烯护套低频通信电缆配线电缆。全塑对称电缆选型见表6-1。SYV-75表示铜芯实芯聚乙烯绝缘射频同轴电缆，特性阻抗75欧。SYFV表示铜芯泡沫聚乙烯绝缘同轴电缆6.1.4通信电缆的特点1．全塑电缆电特性好，传输质量优良2．便于机械化、自动化施工3.维护方便、效障少、使用寿命长4．投资经济

1．全塑电缆电特性好，传输质量优良当导线的绝缘层采用高密度聚稀烃时，虽然衰减常数比空气纸绝缘电缆差，但力学、化学特性优良，尤其防潮和易于加工等性能，即使接头防潮处理不好，护套进水也不会马上影响通信；导线的绝缘层电阻较高，对填充型和非填充型电缆，原信息产业部标准分别要求不低于3.000MΩ.km和10000MΩkm；串音防卫度高，由于基本单位（10对或25对）内各线对扭距不同，相当于线对间作了交叉；对于内屏蔽电缆，可传输PCM信号，线对利用率接近100%，一般空气纸绝缘电缆只有30%。

2．便于机械化、自动化施工全塑电缆重量轻，电缆盘长（200m-300m)，电缆接头少，护套光滑，便于运输和施工；导线的绝缘和单位间扎带的颜色采用全色谱，便于线对的编号、对号、接续、成端和配线等操作；导线接续采用卡接法，接续可靠，可以传输模拟信号和数字信号。接续操作可以实现机械化、自动化：护套封合简单可靠，易于掌握，新技术培训时间短。

3.维护方便、效障少、使用寿命长卡接法接续不用剥除导线的绝缘层，导线不受损伤，断线故障少；电缆接头封合采用热缩套管等方法，不易进水，即使进水后也不会漫延4．投资经济芯线采用细线径、护套以塑代铅，节省有色金属铜和铅；全塑电缆制造简单，自动化程度高；全塑电缆重量轻，运输费用低，杆路负荷小；管道电缆小对数时可多条全塑电缆占用一个管孔，小线径时单条电缆可提高到4800对～6000对。

表6-1全塑电缆选型表6.2通信电缆的结构与色谱通信电缆的结构一般可分为缆芯和护层两大部分，其中护层又可以由护套与外护层组成。6．2．1全塑市话对称电缆的结构

全塑市话对称电缆的结构，由4个部分组成：金属导线、导线的绝缘层、屏蔽层、外护层组成，如图6-6所示

6-6全塑市话对称电缆结构

全塑市话对称电缆线路为双线回路，因此可构成对绞式线对（或星绞式四线组），如图6-7所示。其目的是为了减少线对之间的电磁耦合所带来的串音（扰）。目前，我国的市话用户电缆多采用对扭式，智能大楼布线电缆多采用星绞组或含有对扭式和星绞组的综合型结构。还有一种双线回路扭绞式，称为双绞线。双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP:UnshildedTwistedPair)和屏蔽双绞线（STP:ShieldedTwistedPair)），其基本结构如图6-8所示。

图6-7芯线扭绞结构

（a）非屏蔽双绞线电缆(UTP)（b）屏蔽双绞线电缆(STP)图6-8双绞线电缆的结构图

1.金属导线金属导线必须具有良好的导电性，柔软性和足够的机械强度。目前，最常用的是软铜线，也有采用半硬铝线。铜导线的电阻率，在20℃时，不大于0.0175Ωmm2/m。常用用户主干电缆线径是0.9mm和1.2mm铜线或1.8mm和2.0mm铝线；用户配线电缆线径是0.32、0.4、0.5、0.6和0.8mm的软铜线；用户农话电缆线径是1.2mm铜线或1.6mm的铝线（传输最高频率是123kHz或252kHz），以及0.7mm的低频对绞线。

2.、绝缘层绝缘层是为保证导线之间和导线与护层之间具有良好的绝缘性能，在每根导线外包裹一层不同颜色的绝缘物，一般常用实心聚乙烯、泡沫聚乙烯、泡沫/实心皮聚乙烯塑料作为芯线绝缘层，如图6-9所示。图6-9对称电缆芯线的塑料绝缘型式

3.屏蔽层屏蔽层由涂塑铝带重选纵包而成，涂塑铝带的标称厚度为0.2mm左右，涂塑层的标称厚度为0.055mm。涂塑铝带一般为轧纹与不轧纹二种.4.外护层电缆的外护层（包括屏蔽层在内）是保持电缆的缆芯不受潮气、水分的浸害，起到密封与机械保护的作用。电缆外护层多为高分子低密度的聚乙烯，聚乙烯应掺有碳黑和抗氧化剂，以提高抗老化的性能。外护层的厚度见表6-2

电缆外护套形式缆芯直径（毫米）外护套厚度（毫米）双护套31.8以下31.9~41.544.61~57.2以及57.3以上1.31.51.8以及2.0单护套21.6以上21.7~28.428.5~36.8236.9~45.745.8~54.6以及54.7以上1.51.32.02.32.5，以及2.8表6-2电缆的外护层参数6.2.2同轴电缆的结构同轴管是组成同轴电缆的基本单元。同轴管又称为同轴线对或同轴波导，属于不对称的结构。同轴电缆由同轴管（包括内导体、外导体和内、外导体之间的绝缘介质）和外护层四部分组成。如图6-10所示。由若干个同轴管以一定扭距扭绞成缆芯再加外护层构成同轴电缆，如图6-11所示。若只有1个同轴管加外护层也可构成单管同轴电缆。

图6-10同轴电缆结构（a）综合四同轴管电缆（b）多同轴管同轴电缆图6-11多同轴管同轴电缆的缆芯断面

1.同轴电缆的内导体内导体必须是圆柱形导线，具有良好的导电率、足够的机械强度和柔韧性，所以都采用单根硬拉铜线制成。2.同轴电缆的外导体外导体的导电率、柔韧性和机械强度应与内导体相同，全长需要保持完整的圆柱形，构成管形的铜带厚度和有关成型尺寸，都应符合制造公差要求。

3.同轴电缆的绝缘介质同轴线对的内导体通过绝缘介质与外导体才能真正形成线对。绝缘介质可采用聚乙烯、空气、垫片、泡沫聚乙烯等。4.同轴电缆外护层为了具有足够的机械强度，需要加聚氯乙烯外护层。若还要降低在同一条电缆中同轴线对之间串音，在同轴线对的外护层的里层加镀锡钢带作为带有屏蔽层的外护层，这样既可以绝缘、增加机械强度，还可以减少串音干扰。6.2.3全塑对称电缆芯线色谱、扎带色谱1.全塑单位式缆芯芯线是由金属导线和绝缘层组成。缆芯是芯线扭绞成对（或组）后，再将若干对（或组）按一定规律绞合而成。芯线之间的介质为空气构成的缆芯称为空气缆芯，若介质为防水填充物构成的缆芯称为填充缆芯。

缆芯的绞制的方式有同心层绞、束绞和单位绞等几种方式。同心层绞简称层绞式，将线元按同心园分层排列扭绞；束绞就是所有线元采取同一绞向，分层排列的绞制方式；单位绞式每10、25、50、100线对采用编组方法分成单位束，然后将若干个单位束分层绞合而成单位式缆芯。

在设计缆芯时，需要根据线对数量合理分组群。其目的在于把线元排列有序，有利于提取、分配和使用线对。全塑对称电缆组群方式如下。①基本单位：把25对线扭合成为一个基本单位（又称U单位）。各线对的序号和绝缘色谱应符合表6-3的规定。a线为领示色，色谱顺序为：白、红、黑、黄、紫；b线为循环色，色谱顺序为：蓝、桔、绿、棕、灰。

②子单位：由12个线对或13个线对或更少的线对扭合而成，若干个子单位用来构成基本单位或缆芯，，各线对的序号和绝缘层色谱应符合表6-3的规定。基本单位也可分为12对线及13对线组成的两个子单位，并采用与基本单位相同的色谱扎线缠扎。

③超单位：由若干基本单位可和12、13对线子单位绞合而成，用来构成缆芯，超单位有50线对（又称S单位）、100线对（又称SD单位）和200线对3种，200线对超单位仅适用于标称线对数为3600对及以上的电缆。50对线的超单位可由两个12对线及两个13对线子单位可组成，100对线的超单位也可以由4个25对线基本单位组成，均采用规定的色谱扎线缠扎，如图6-12（c）所示。

2.

芯线色谱、扎带色谱全色谱线组合扭绞成25种不同色标的线对。每25对线组成的一个基本单位芯线色谱，线对序号及绝缘层色谱如表6-3所示表6-325对线组一个U基本单位芯线色谱表

每个单位的扎带采用非吸湿性有颜色材料。扎带色谱有单色谱扎带，其顺序：兰、桔、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫十种颜色。还有双色谱扎带，其顺序如表6-4所示。每基本单位可采用双色谱扎带。对于全色谱单位式缆芯的基本单位有25对和10对两种序号123456789101112色谱白兰白桔白绿白棕白灰红兰红桔红绿红棕红灰黑兰黑桔序号131415161718192021222324色谱黑绿黑棕黑灰黄兰黄桔黄绿黄棕黄灰紫兰紫桔紫绿紫棕表6-4双色谱扎带表

对于10对、25对、50对和100对全色谱组合，如图6-12所示。从图6-12可知，每一个基本单位线对的外部都捆有扎带，U单位的“扎带全色谱”是由“白蓝——紫棕”的24种组合，所以U单位的扎带循环周期为25х24=600对，即从601对开始，U单位的扎带又变成白蓝。U单位扎带颜色及序号见表6-5。图6-12缆芯中的单位组成形式

表6-5600对缆芯的U单位序号及扎带颜色

4、缆芯中备用线对线序及色谱一般100对以上的电缆增加1％的备用线对。备用线的色谱见表6-8。备用线对的位置处于“游离”状态，它没有任何扎带缠绕，一般用“SP”表示。5.全塑对称电缆的端别面对电缆端面，抓起同一层中的任何两个单位（基本单位或超单位均可），如果这两个单位中的基本单位扎带颜色按白、红、黑、黄、紫或兰、桔、绿、棕、灰顺时针排列则为A端，反之则为B端。新出厂的电缆A端一般做有红色标记，B端做有绿色标记。

全塑电缆A,B端的布放：汇接局一分局（端局），以汇接局为A端；分局——支局，以分局为A端；端局——交接箱，以端局为A端；端局——用户，以端局为A端。总之，A端总是在局方一端，以局为中心向外铺设。

表6-63000对缆芯的S单位的线对序号、组合的单位及扎带颇色

表6-73000对缆芯的SD单位的线对序号、组合的单位及扎带颇色序号SP1SP23SPSP4SP5SP6SP7SP8SP9SP10色谱白红白黑白黄白紫红黑红黄红紫黑黄黑紫黄紫表6-8备用线对线序及色谱6.3通信电缆的电气特性参数6..3.1全塑对称电缆的电气参数1.对称电缆回路一次参数在均匀的电缆回路中，电阻（有效电阻）和电感沿导线长度是均匀分布的，而电容和绝缘导纳则是在导线回路之间沿长度均匀分布的。对于均匀的电缆回路可以视为一个电阻、电容、电感和导纳构成的四端网络的级联，如图6-13所示。常把传输线单位长度上的电阻R1、电感L1、电容C1、导纳G1，统称为传输线的分布参数，又取名为一次参数

（1）回路有效电阻R1

电缆回路的有效电阻一般由直流电阻R0和交流电阻R~所组成。单位用Ω/km.R1=R0+R~

全塑对称电缆通常用于5kHz以下，直流电阻与导线的材料和直径有关，材料导电特性常用电阻率ρ表示，而电导率为σ=1/ρ。直流电阻R0由下式确定：

其中，ρ：温度为20℃时的电阻率，单位为Ω.mm2/m，如铜线ρ=0.0175Ω.mm2/m，铝线ρ=0.029Ω.mm2/m，铁线ρ=0.139Ω.mm2/m；d：导线直径（mm）；λ：导线扭绞系数，一般在1.02~1.07。

（a）微分段等效电路

(b)均匀的电缆回路等效电路级联图6-13电缆回路的等效电路

(2)回路有效电感L1

回路有效电感的电感决定于导线的相对位置、材料和形状等，在音频范围内可按下式计算：式中，D：两根导线的中心轴间距离（mm）；d：导线的直径（mm）；λ：导线扭绞系数。

（3）回路有效电容C1在音频电缆回路间电容，其计算公式如下：

式中，εr：绝缘介质的相对介电常数（纸εr

为1.35~1.45，聚苯乙烯εr

为1.2~1.3），λ：导线扭绞系数，对绞为0.94、星绞为0.74；d：导线的直径（mm），D：两根导线的中心轴间的距离（mm）。

（4）回路有效绝缘导纳G1

电缆的有效绝缘导纳决定于电缆导线绝缘层的质量，但任何绝缘物质都不可能绝对不导电，因此，回路总存在着一定的漏电通道，漏电大小可有绝缘导纳大小来反应。回路的绝缘导纳是由直流绝缘导纳G0和交流绝缘导纳G~组成的，即G=G0+G~S/KmG0是由于电缆介质的绝缘特性不够完善所引起的，它与介质的绝缘电阻R绝成反比，即

G0=1/R绝因此，希望介质有较大的绝缘电阻，选用电阻率ρ大的介质材料，并要适当的绝缘厚度。

G~是当导线通过交流电时，在交变电磁场的作用下，由于介质极化作用而引起的能量损耗。即：在市话对称电缆中G0可以忽略不计。G按下式计算：式中，ω：传输信号的角频率，C：回路电容F/Km，tgδ：介质损耗角正切，以上介绍的电缆电气参数如回路有效电阻、回路有效电感、回路有效电容和回路有效绝缘导纳，其值的试验数据都与传输的信号频率，环境温度有关，如图6-14所示。

2.

全塑对称电缆二次参数通信电缆二次参数包括传输常数γ（γ=α+jβ，衰减常数α和相移常数β）、特性阻抗Zc两个。因为这些参数都是一次参数开方的函数，所以称为二次参数。（a）一次参数与导线中心间距D关系

(b)一次参数与频率f关系(c)一次参数与线径d关系图6-14全塑对称电缆一次参数与D、f、d的关系实验曲线

（1）对称电缆的衰减常数α和相移常数β

对称电缆的衰减主要由线路上电磁波在金属中的涡流损耗所产生的衰减和由于介质损耗而引起的衰减。计算公式如下：传输常数γ的一般公式为：将上式两端平方，且将实数部分和虚数部分分别对应两端相等，则有

在高频(f>30kHz)情况下线路衰减常数和相移常数β为：(2)特性阻抗ZC传输线上的电压波和电流波都不是孤立的，它们之间有密切的关系，这个关系就是特性阻抗。特性阻抗的一般公式为:对于工作在高频的低耗传输线,ZC计算式近似为：

3.全塑对称电缆的几项电气性能表6-9全塑市话对称电缆的电气参数

f=800Hzt=20℃

全塑市话对称电缆的电气性能，如表6-9所示。其中α为对称电缆的衰减常数。全塑市话电缆电性能标准见表6-10所示。6.3.2常用双绞线电缆的电参数UTP双绞线目前是学校校园网数据线的最佳选择。UTP双绞线又可分1~5类，其差别主要是单位长度扭绞次数，不同类别的线对具有不同的扭绞长度,一般来说,扭绞长度(或扭距)在3.81cm~14cm内，铜导线的直径在0.4~1.0mm，扭绞越密其支持的传输速度越高。如5类线扭距为13mm；4类扭距为25mm。UTP双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制。当距离在100米内,并且采用特殊的电子传输技术时,传输率可达100Mbps～155Mbps。UTP双绞线类型及用途，如表6-11示。

类型使用范围第1类用于传输语音传输频率为100kHz以下，报警系统，不用于数据传输。第2类用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输。第3类用于语音传输和最高传输速率为16Mbps的数据传输，最大网段长100米第4类用于语音传输和最高传输速率20Mbps的数据传输,最大网段长100米第5类/超第5类用于语音传输和最高传输速率100Mbps的数据传输,最大网段长100米，也是最常用的以太网电缆/用于最大峰值155Mbps数据传输最大传输距离为105米。第6类用于最大峰值1000Mbps数据传输,最大网段长90米--100米第7类计划的带宽为600MHz以上至10GHz，属于STP双绞线表6-11UTP双绞线类型及应用范围

项目频率（MHz）衰减（dB/100m）近端串扰衰减（dB）回波损耗（dB）特性阻抗（Ω）第3类18164.210.214.939.124.319.312100±15%第4类1816202.66.79.91153.338.233.131.412第5类1816201002.56.39.210.32460.045.640.639.027.123表6-12TIA/EIA标准UTP双绞线电参数对于双绞线主要关心的电参数是衰减、近端串扰衰减、特性阻抗、分