具体描述
基本信息
书名：通信电缆结构设计
：38.00元
作者：倪艳荣
出版社：机械工业出版社
出版日期：2013-01-01
ISBN：9787111402305
字数：
页码：
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.899kg
编辑推荐
内容提要
本书从通信电缆的基本理论出发，逐步阐明通信电缆的结构设计、生产工艺及测试方法。同时也对通信电缆回路间的相互干扰特性、外界电磁场对它们的影响以及对这些影响的防护作了介绍。其主要内容包括通信电缆的电气特性，对称电缆、射频同轴电缆、串音及串音防卫度，电缆的生产工艺及测试等。
本书既可作为高校相关专业的教材，也可作为电缆行业及相关行业技术人员的参考用书。
目录
作者介绍
文摘
序言
《通信电缆结构设计》 内容简介： 本书系统阐述了通信电缆的结构设计原理、方法及关键技术，旨在为通信工程领域的从业人员、研究人员及相关专业的学生提供一本全面、深入的参考书籍。全书围绕通信电缆在现代信息社会中的核心地位，从理论基础到实践应用，进行了细致入微的剖析，力求在保障通信质量、提升传输速率、增强可靠性以及降低成本等方面，为读者提供切实可行的设计思路和技术指导。 第一章 绪论 本章将首先回顾通信电缆的发展历程，梳理其在不同时代背景下的技术演进和应用拓展。从早期的同轴电缆到如今广泛应用的光纤通信电缆，通信电缆的每一次革新都深刻地影响着信息传输的效率和范围。我们将探讨通信电缆在现代通信网络中的基础性作用，分析其作为信息高速公路“毛细血管”的重要地位。随后，本章将明确本书的研究范畴和核心目标，即聚焦于通信电缆的结构设计，涵盖其材料选择、导体配置、绝缘层设计、屏蔽与铠装技术，以及最终的护套结构等各个方面。我们还将简要介绍通信电缆结构设计所面临的主要挑战，如信号衰减、串扰、电磁干扰、环境适应性以及成本效益等，并为后续章节的学习奠定理论基础。 第二章 通信电缆的基本原理与性能指标 本章将深入探讨通信电缆工作的基本物理原理。我们将从电磁波传播理论入手，解释信号在电缆中的衰减、失真以及反射等现象的发生机制。重点阐述影响信号传输性能的关键参数，包括但不限于： 传输损耗（Attenuation）： 详细分析插入损耗、衰减系数等概念，以及频率、导体材料、绝缘介质等因素对损耗的影响。 串扰（Crosstalk）： 深入剖析近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT），讲解其产生的原因，如电磁耦合、线对平衡度等，以及对通信质量的影响。 阻抗匹配（Impedance Matching）： 阐述电缆的特征阻抗及其重要性，解释不匹配时产生的反射和信号失真，以及实现阻抗匹配的设计考量。 带宽（Bandwidth）： 定义通信电缆的传输带宽，以及如何通过结构设计优化带宽以支持更高的数据速率。 信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）： 分析外部噪声源（如电磁干扰）和内部噪声（如热噪声）对信号的影响，以及如何通过结构设计提升信噪比。 可靠性与安全性： 讨论电缆的机械强度、耐候性、阻燃性、防水性等关键性能指标，以及这些指标在不同应用场景下的重要性。 本章还将介绍国际上通用的通信电缆性能测试标准和方法，为读者提供衡量和评估电缆设计优劣的客观依据。 第三章 导体材料与结构设计 本章将聚焦于通信电缆的核心组成部分——导体。我们将深入探讨不同导电材料的特性及其在通信电缆设计中的应用。 金属导体： 铜（Copper）： 详述铜作为通信电缆最常用导体的优势，包括优异的导电性、良好的延展性和加工性。详细介绍不同纯度的铜以及其对性能的影响。 铝（Aluminum）： 分析铝在特定应用场景下的优势，如重量轻、成本低，并讨论其在通信电缆中的应用和改进技术（如铝合金）。 合金导体： 介绍一些特殊的合金材料及其在提升电缆性能（如耐腐蚀性、机械强度）方面的作用。 导体结构： 单芯与多芯结构： 讨论单芯导体的应用和限制，重点分析多芯结构（如绞合导线、多股绞合导体）如何降低趋肤效应和邻近效应，提升高频传输性能。 绞对（Twisted Pair）： 深入分析绞对结构的设计原理，包括节距（Twist Rate）的优化对减少串扰和电磁干扰的关键作用。我们将讲解不同类型的绞对，如单绞对、双绞对（UTP, STP, FTP, SFTP）及其适用场景。 同轴导体（Coaxial Conductor）： 详细解析同轴电缆的内外导体结构，说明其如何通过同轴设计实现良好的屏蔽效果，减少外部干扰和信号泄露。 光纤（Optical Fiber）： 虽然本书主要关注电缆的结构设计，但光纤通信是现代通信的基石。在本章中，我们将简要介绍光纤的材料（如石英玻璃）和结构（纤芯、包层、涂覆层），并为后续的光纤电缆结构设计打下基础。 本章还将讨论导体尺寸（线规，AWG/SWG）的选择原则，以及如何根据传输速率、距离和衰减要求来确定导体截面积。 第四章 绝缘介质与层间设计 绝缘介质是通信电缆中至关重要的一层，其选择和设计直接影响电缆的电性能、环境适应性和机械强度。本章将详细阐述各类绝缘材料的特性及其在电缆结构设计中的应用。 绝缘材料的性能要求： 介电常数（Dielectric Constant）： 解释介电常数对电缆电容、信号速度和损耗的影响，介绍低介电常数材料的优势。 介电强度（Dielectric Strength）： 阐述绝缘材料承受电压而不击穿的能力，以及其在决定电缆工作电压等级中的作用。 损耗角正切（Loss Tangent）： 讲解损耗角正切与介质损耗的关系，以及低损耗材料在高频应用中的重要性。 物理机械性能： 包括拉伸强度、断裂伸长率、耐磨性、耐候性、耐化学腐蚀性等。 阻燃性（Flame Retardancy）： 探讨不同阻燃等级材料的选择，以及其在安全应用中的重要性。 常用绝缘材料分析： 聚乙烯（Polyethylene, PE）： 介绍低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及其改性材料，分析其在通信电缆中的广泛应用，尤其是在高频传输电缆中。 聚丙烯（Polypropylene, PP）： 探讨其性能特点，以及在特定应用中的优势。 氟塑料（Fluoroplastics）： 如PTFE、FEP、PFA等，分析其优异的耐高温、耐化学腐蚀和低介电损耗特性，以及在恶劣环境和高性能通信中的应用。 泡沫聚合物（Foam Polymers）： 介绍物理发泡和化学发泡技术，分析泡沫绝缘层如何降低介电常数，提升传输速率和降低损耗。 热塑性弹性体（Thermoplastic Elastomers, TPE）： 讨论其兼具橡胶的弹性和塑料的加工性，以及在柔性电缆中的应用。 绝缘层结构设计： 挤出绝缘（Extruded Insulation）： 详细介绍挤出工艺，以及如何控制绝缘层的厚度和同心度，确保其均匀性和高品质。 同心度与壁厚控制： 强调绝缘层同心度对电缆电性能（如串扰、阻抗）的直接影响，以及在设计和生产中需要注意的关键点。 层间粘合与分离： 讨论在多层绝缘结构中，层间是否需要粘合，以及粘合不当可能带来的问题。 第五章 屏蔽与铠装技术 屏蔽和铠装技术是保护通信电缆免受外部电磁干扰（EMI）和机械损伤的关键手段，直接关系到通信信号的完整性和电缆的可靠性。 屏蔽（Shielding）： 屏蔽原理： 阐述法拉第笼效应，以及金属屏蔽层如何阻挡外部电磁场进入电缆内部，或防止内部信号泄露。 屏蔽材料： 分析铜箔、铝箔、镀锡铜线编织、铜带等常用屏蔽材料的性能特点，如屏蔽效能、柔韧性、导电性等。 屏蔽结构类型： 单层屏蔽： 如铝箔屏蔽、铜线编织屏蔽。 双层屏蔽（Shielded Shielded, S/S）： 如铝箔加铜线编织。 整体屏蔽（Overall Shield）： 包覆整个电缆芯。 单元屏蔽（Unit Shield）： 对绞对或多芯分组进行屏蔽。 屏蔽连接与接地： 讨论屏蔽层的有效接地对于最大化屏蔽效能的重要性，以及不同的接地方式（如端接、连续屏蔽）及其适用场景。 屏蔽效能的评估： 介绍衡量屏蔽性能的参数（如屏蔽插入损耗）及其测试方法。 铠装（Armoring）： 铠装的作用： 详细阐述铠装层对电缆提供的机械保护，包括抗拉、抗压、抗扭曲、防鼠咬、防挖掘等。 铠装材料： 钢带铠装（Steel Tape Armor）： 如瓦楞钢带、平钢带，介绍其强度和防穿刺能力。 钢丝铠装（Steel Wire Armor）： 如镀锌钢丝，分析其高抗拉强度和柔韧性。 铠装结构类型： 钢带铠装： 单层、双层，以及瓦楞钢带的应用。 钢丝铠装： 围绕电缆芯层排列。 组合铠装： 如钢带与钢丝的结合。 铠装层与内部结构的关系： 讨论铠装层对电缆弯曲性能、安装敷设的影响，以及如何在保护性和灵活性之间进行权衡。 复合结构设计： 分析屏蔽与铠装如何组合应用，以满足不同环境下的严苛要求，例如在地下、海底或工业环境中的通信电缆。 第六章 护套材料与结构设计 护套是通信电缆最外层的保护层，其材料和结构的选择对电缆的整体性能、使用寿命和安装敷设至关重要。 护套的性能要求： 耐候性： 对紫外线、湿气、温度变化、臭氧等的抵抗能力。 耐磨性与耐刮擦性： 保证电缆在敷设和使用过程中不易损坏。 耐油性与耐化学腐蚀性： 适用于特定工业环境。 阻燃性： 满足建筑和消防安全标准。 机械强度： 包括抗拉、抗撕裂、抗冲击能力。 柔韧性： 方便安装、弯曲和敷设。 介电性能： 对于高压或有特殊电绝缘要求的电缆，护套也需具备一定的绝缘能力。 常用护套材料分析： 聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride, PVC）： 介绍其作为最常用护套材料的优势，如成本低、易加工、阻燃性好，并讨论其在不同环境下的局限性（如低温脆性、耐油性）。 聚乙烯（Polyethylene, PE）： 分析其优异的耐候性、耐化学腐蚀性和较低的介电损耗，尤其适用于户外和潮湿环境。 聚氨酯（Polyurethane, PU）： 突出其出色的耐磨性、耐油性和良好的柔韧性，适用于需要高耐磨和高动态性能的场景。 热塑性弹性体（Thermoplastic Elastomers, TPE）： 强调其兼具橡胶的柔韧性和弹性，以及优异的耐候性和低温性能。 卤素自由阻燃材料（Halogen-free Flame Retardant, HFFR）： 介绍其环保特性，燃烧时释放有毒有害气体的风险较低，满足特定的环保和安全要求。 护套结构设计： 挤出护套： 详细描述护套的挤出工艺，以及如何控制壁厚和表面质量。 单层与双层护套： 分析双层护套的应用，例如内层提供绝缘或缓冲，外层提供耐候性和耐磨性。 集成式设计： 探讨在某些情况下，护套与铠装或屏蔽层之间的连接和复合设计。 特殊功能性护套： 如增加抗紫外线成分、添加防鼠咬剂、集成光纤或导电条等。 第七章 通信电缆的结构类型与应用 本章将结合前述章节的理论知识，介绍几种典型的通信电缆结构，并分析其在不同通信网络中的应用。 双绞线电缆（Twisted Pair Cable）： 非屏蔽双绞线（UTP）： 结构、特性及在家用网络、办公环境中的应用。 屏蔽双绞线（STP, FTP, SFTP）： 不同屏蔽方式的结构解析，以及在对电磁干扰要求更高的工业、军事通信中的应用。 行业标准（如Cat5e, Cat6, Cat6a, Cat7, Cat8）： 简述不同等级双绞线在传输速率、带宽和结构设计上的差异。 同轴电缆（Coaxial Cable）： 结构与工作原理： 内部导体、绝缘层、外部导体（屏蔽层）、护套。 不同类型（RG系列、SYWV等）： 分析其阻抗、衰减特性，以及在电视广播、安防监控、射频传输中的应用。 光纤通信电缆（Optical Fiber Cable）： 光纤结构： 纤芯、包层、涂覆层。 光缆结构： 光纤束、加强芯、填充物、铠装层、护套。 按应用分类： 市内通信光缆： 结构特点与对环境适应性的要求。 长途通信光缆： 抗拉、抗压、耐候性等关键指标。 海底通信光缆： 极端的机械强度、耐压和防腐蚀设计。 接入网光缆（如ADSS, OPGW）： 具有承载能力或架空安装能力的结构设计。 混合型电缆（Hybrid Cables）： 光电混合电缆： 将光纤与铜导体集成，满足同时传输电力和信号的需求。 其他复合电缆： 结合不同传输介质和功能的电缆结构。 第八章 通信电缆结构设计的优化与挑战 本章将从更宏观的视角审视通信电缆结构设计，探讨优化策略和未来发展趋势。 设计优化策略： 仿真与建模： 利用电磁仿真软件（如ANSYS HFSS, CST）对电缆结构进行性能预测和优化。 材料科学进展： 新型低损耗介质、高强度轻质金属材料、环保型聚合物等在电缆设计中的应用前景。 工艺改进： 精密挤出、编织、铠装等工艺的进步如何提升电缆的品质和可靠性。 标准化与互操作性： 遵循国际标准，确保电缆的通用性和互换性。 面临的挑战与发展趋势： 更高传输速率的需求： 应对日益增长的数据流量，对高频性能、低串扰和低损耗的要求不断提高。 小型化与柔性化： 满足设备小型化和移动设备的需求，对电缆尺寸和柔韧性提出更高要求。 环境适应性： 在极端温度、湿度、腐蚀性环境下的可靠性保障。 智能化与集成化： 在电缆中集成传感器、供电模块等，实现通信、传感、供电一体化。 可持续性与环保： 采用环保材料，降低生产过程能耗，提高电缆的可回收性。 成本效益的平衡： 在满足性能要求的前提下，寻求最优的成本控制方案。 第九章 附录 本章可能包含常用的通信电缆行业标准列表、关键术语解释、材料性能数据参考、常用计算公式等，为读者提供便捷的查阅工具。 本书力求内容翔实、结构清晰、逻辑严谨，融合了深厚的理论基础和丰富的工程实践经验。通过对通信电缆结构设计各个环节的深入剖析，希望能帮助读者建立起全面而系统的知识体系，在实际工作中能够更有效地进行通信电缆的设计、选型与应用，为推动信息通信技术的发展贡献力量。
