GB T 11322.1-2008 射频电缆 第0部分：详细规范设计指南 第1篇 同轴电缆.pdf

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1、 1 ICS33.120.10 L26 中华人民共和国国家标准GB/T 11322.12008代替 GB/T11322.1-1997射频电缆 第 0 部分：详细规范设计指南 第 1 篇 同轴电缆 Radio-frequency cables Part O: Guide to the design of detail specifications Section 1-Coaxial cables （IEC60096-0-1：2008,MOD） 2008-04-01 发布 2008-09-31 实施GB/T 11322.12008 1 前 言 本标准修改采用IEC60096-0-1 ：2000射频

2、电缆 第0部分：详细规范设计指南 第1篇 同轴电缆。 考虑到我国国情，在采用IEC60096-0-1：2000时，本标准做了一些修改。有关技术性差异已编入正文中(以边缘 一垂直线“”表示修改的技术内容)。 表 3.4中，增加 9.00mm； 4.2中，增加“标称介质外径 D2的优选值为0.87mm、1.50 mm、2.95 mm、3.70 mm、4.80 mm、 7.25 mm、9.00 mm、11.50 mm、17.30 mm； 表4中，实心PE介质外径标称值， 增加9.00 mm和11.50 mm;泡沫PE介质外径标称值， 增加2.95mm、3.70mm、9.00 mm、11.50 mm和

3、17.30mm。 为便于使用，对于IEC60096-0-1 ：2000还做了下 列编辑性修改： 602602在5.2中 D1e=D3eexp（ Z。 ）1）改为 D1e=D3eexp（ Z。 ）1）； 图1中 k4（W/m2.K）改为 k4（W/m2.K1.25）； ）（）mpFZ/1034012(pF/m)10340122ZC）=在6.3中 C2= 改为 表4中实心PE介质外径17.30mm的 公差0.40mm改为0.30mm。 N)(1012DDF =在表7.1中补充公式 。 本标准代替 GB/T11322.1-1997射频 电缆 第0部 分：详细规范设计指南 第1篇 同轴 电缆。 本标准

4、与GB/T11322. 1-1997相比主要 变化如下： 表 3.1中，增加了半空气 PE 和泡沫 FEP 材料数值； 表3.4中标称介质外径 D2值均为“优选值”，增加9.00mm； 4.2中根据我国国情,推荐了介质外径 D2的优选值为0.87mm、1.50 mm、2.95 mm、3.70 mm、 4.80 mm、7.25 mm、9.00 mm、11.50 mm、17.30 mm。 表4 中根据IEC标准,规定了实心PE、泡沫PE、半空气PE、聚四氟乙烯（PTFE）、泡沫FEP特性阻抗和介质外径及其公差值。 表4 中根据我国国情对实心PE中增加介质外径优选值 9.00 mm和11.50 mm

5、；对泡沫PE中增加介质外径优选值2.95mm,3.70 mm ，9.00 mm， 11. 50 mm和17.30mm。 本标准由中华人民共和国信息产业部提出。 本标准由TC190全国电 子设备用高频电缆及连接器标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：中国电子科技集团公司第二十三研究所。 本标准主要起草人：高文浩、张建平。 本标准所代替的历次版本发布情况为： GB/T11322.1-1997射频 电缆 第 0 部分：详细规范设计指南第 1 篇 同轴电缆； GB/T11322-1989射频同轴电缆设计指南。 GB/T 11322.12008 2 射频电缆 第0部分：详细规范设计指南 第1 篇 同轴

6、电缆 1 范围 本标准给出了标称特性阻抗和介质外径等设计参数的推荐值，并为具有编织、金属带或管状外导体的同轴电缆的设计提供指导。 2 使用符号 符 号 意 义 单 位 单位长度的总衰减，20 dB/m 单位长度的总衰减，T20 dB/m 组成部分引起的衰减，20 dB/m 组成部分的编织角 （度） 组成部分的材料的密度 g/cm3 组成部分的材料的损耗角 rad 组成部分的材料的相对介电常数 组成部分的材料的电导率，20 m/ mm2 组成部分的材料的热阻率 K m/W B 有关组成部分的编织密度 Co 在自由空间中的传播速度 m/s C 组成部分单位长度的电容 pF/m 组成部分的单线直径

7、mm D 组成部分的外径 mm De 组成部分的电气有效直径 mm Dm 组成部分的平均直径 mm E2 介质允许的最大电压梯度（峰值） kV/mm f 频率 MHz h 有关组成部分的覆盖层厚度 mm k ,ky 按表2.1和表2.2确定的计算系数 L 有关组成部分的编织节距 mm m 单位长度电缆的总质量 g/m m 组成部分的质量 g/m N1 绞合内导体的单线根数 N 有关编织的每个锭子的导线根数 n 有关组成部分的编织中的锭子数 P40 允许的最大输入功率，环境温度40 W GB/T 11322.12008 3 符 号 意 义 单 位 P 允许的最大输入功率，环境温度T40 W Pd

8、 单位长度允许的最大耗散功率 W/m 有关组成部分的编织的填充系数 R 导电组成部分的单位长度直流电阻 /m 以及绝缘组成部分的绝缘电阻 M km S 组成部分的标称厚度 mm S min 组成部分的最小厚度 mm T 组成部分的温度 Ta 环境温度 Ut 试验电压（50Hz），圆整后的有效值 kV Utc 试验电压（50Hz），计算的有效值 kV Ud 放电试验电压，有效值 kV Uo 允许的最大工作电压，圆整后的有效值 kV Uoc 允许的最大工作电压，计算的有效值 kV vr 速比 zo 特性阻抗，标称值. 有关结构组成部分编号： 1内导体； 6屏蔽层； 2介质； 7第一屏蔽层和第二屏蔽

9、层间的中间层；3外导体； 8第二屏蔽层； 4护套； 等等。 5外导体和屏蔽层间的中间层； 表 2.1 k 系数的应用实例 符 号 意 义 单 位 k2 由内导体决定的介质电压梯度系数 - k4 护套表面在空气中的散热系数 W/m2K1.25表 2.2 k y系数的应用实例 有关结构组成部分 系 数 1 3 6 8 覆盖层系数 k1c k3c绞合或编织系数 对于衰减 对于直流电阻和质量 k1a k1rk3a k3rk6rk8r总外径与单线直径之比 k 1d特性阻抗的有效直径系数 k 1zGB/T 11322.12008 3 3 材料常数 3.1 介质和护套的材料常数以及不同材料的数值表 表 3.

10、1 材料常数及材料数值 各种材料1）数值符号 意义 单位 实芯PE 半空气 PE 泡沫PE2）PTFE FEP 泡沫2）FEP ETFE PFA PVC 2 介质的介电常数 - 2.28 1.4 1.3 1.5 1.7 2.1 2.1 1.5 2.6 2.1 tan 2 介质的损耗系数 - 2.510-42.510-4410-4610-4610-43) 6) 1.210-35) 5) E2 介质允许的最大电压梯度 kV/mm 11 2 2 2 2 11 2 5) 5) 2， 4 介质或护套的密度 g/cm30.93 0.36 0.28 0.44 0.58 2.2 2.2 0.90 1.7 2.

11、2 1.42) 2， 4 介质或护套的热阻率 Km/W 3.5 5) 15 9 6 4.4 5.0 5) 4.4 4.5 7.0 T1 允许的最高工作温度 85/804)85/804)70 70 70 250 2007)2007)1507)2007)70 1） PE=聚乙烯； PTFE=聚四氟乙烯； FEP=全氟乙烯-丙烯共聚物； ETFE=乙烯-四氟乙烯共聚物； PFA=全氟烷氧基； PVC=聚氯乙烯。 2） 典型值。 GB/T 11322.12008 4 3）有关频率下tan 2值： tan频率MHz 21 110-4101 1.510-4102 2.510-4103 4.310-4104

12、210-44）85：高密度材料。 80：其他密度材料。 5）正在考虑中。 6）有关频率下tan 2值： 频率MHz tan 21 410-4101 410-4102 810-4103 1010-421031010-4 104710-47）仅对内、外导体镀银情况。 3.2 导体材料常数表 表3.2.1 电导率（在 20时）和密度 材 料 符 号 单 位 数 值 符 号 单 位 数 值铜 铝 锡 银 铜包钢线（30%） 铜包钢线（40%） 1, 3, 6 m/mm258 35 8.3 61 17.4 a23.2 a 1, 3, g/cm38.9 62.7 7.3 10.5 8.15 8.20 a只

13、适用于计算直流电阻。 表 3.2.2 覆盖层系数a导 体 符 号 数 值 裸铜线 1 镀银铜线 1 k1c和 k3c镀锡铜线 见表3.2.3 铜包钢线 见表3.2.4 a覆盖层系数是覆盖层导线的射频电阻与裸铜线的射频电阻之比，它取决于频率及覆盖层厚度。表 3.2.3 镀锡铜线的覆盖层系数 h 或 h h 或 h f f fh1f或 h3 fk1c或 k3c1 3k1c或 k3c1 3 f k1c或 k3c2.24 0.15 1.25 0.06 1.01 0.01 2.46 0.18 1.44 0.08 1.03 0.02 2.60 0.20 1.67 0.10 1.06 0.03 2.70 0

14、.25 1.91 0.12 1.11 0.04 表 3.2.4 铜包钢线的覆盖层系数 h1fk1c ah1fk1c ah1fk1c a0.005 11.04 0.025 2.57 0.050 1.35 0.010 6.06 0.030 2.16 0.060 1.16 0.015 4.16 0.035 1.87 0.070 1.04 0.020 3.17 0.040 1.65 0.080 1.00 a假定钢的电导率=8m/mm2，相对磁导率 r=200。 GB/T 11322.12008 5 3.3 结构常数 3.3.1 内导体的结构常数表 表3.3.1 内导体的结构常数 不同绞线根数（ N1）

15、时的数值 符号 意 义 1 7 12 19 直流电阻和质量的绞合系数 1.00 1.03 1.03 1.03 k1r衰减的绞合系数 1.00 1.25 1.25 1.25 k1a有效直径系数 1.00 0.94 0.96 0.98 k1z总外径与单线直径之比 1.00 3.02 4.16 5.00 k1d电压梯度系数 1.00 0.90 0.90 0.90 k23.3.2 编织外导体和屏蔽层的结构常数表 表 3.3.2 编织外导体和屏蔽层的结构常数 mDL33mDL66编织角 ； k 3； 3r； k6r61.06 8.63 20 1.10 6.74 25 1.15 5.44 30 1.22

16、4.49 35 1.30 3.74 40 1.41 3.14 45 定义： 3cos1233/1 ）（ LDm+ k3r= = 6cos1266/1 ）（ LDm+k6r= = 3.4 编织单线尺寸 外导体和屏蔽层的编织单线尺寸见表 3.4。 表3.4 编织 单线尺寸 编织单线的标称直径 d3， d6 mm 标称介质外径 D2 mm 单层编织 双层编织 0.87和1.50 0.090.11 - 2.95,3.70，4.80和6.40 0.130.15 0.130.15 7.25,9.00，9.80和11.50 0.180.20 0.160.18 17.30 0.240.26 0.180.20

17、GB/T 11322.12008 6 3.5 衰减系数 表 3.5 计算衰减用的系数 符号 意 义 结构特征 数 值 实芯导线 1.0 k1a绞合导线 1.25 内导体引起的衰减 镀锡铜线 见表3.2.3 k1c铜包钢线 见表3.2.4 管状外导体 1.0 k3a编织外导体 2.0a外导体引起的衰减 镀锡铜线编织 见表3.2.3 k3ca 粗略的近似值（尚无可靠的理论） 3.6 允许的最大输入功率 电缆外径 D4（mm） 图 1 允许的最大输入功率计算用曲线 4 特性阻抗和介质外径的标准值 4.1 同轴电缆的标称特性阻抗 在本条款中规定的所有阻抗都是在频率为 200MHz，以及温度为 20时定

18、义的。 标称特性阻抗的标准值是：50，75，93。 4.2 同轴电缆的标称介质外径 介质外径 D2标称值及其公差应符合表4的规定。推荐的介质外径 D2优选值为0.87mm、 1.50mm、2.95mm、3.70mm、4.80mm、7.25mm、11.50mm和17.30mm。 护套表面在空气中的散热系数k4（W/m2.K1.25）GB/T 11322.12008 7 表 4 介质外径标称值及其公差 介质外径 特性阻抗 mm ina介质 标称值 标称值 公差 标称值 公差 公差 0.004 0.060 0.10 1.50 0.005 0.116 0.13 2.95 0.006 0.146 0.1

19、5 3.70 0.008 0.189 0.20 4.80 2.0 0.008 0.252 0.20 6.40 0.010 0.285 0.25 7.25 9.00 0.25 - - 50 1.0b7.25 0.15 0.285 0.006 0.012 0.453 0.30 11.50 0.016 0.680 0.30 2.0 17.30 0.012 0.933 0.30 23.70 实心聚乙烯 3.0 1.50 2.95 3.70 0.10 0.13 0.13 0.060 0.116 0.146 0.004 0.005 0.005 （实心PE） 1.5b3.70 0.10 0.146 0.00

20、4 4.80 0.20 0.189 0.008 3.0 7.25 0.25 0.285 0.010 75 1.5b7.25 0.15 0.285 0.006 - - 0.25 9.00 0.012 0.453 0.30 11.50 3.0 0.016 0.680 0.30 17.30 0.012 0.933 0.30 23.70 0.004 0.060 0.10 1.50 0.004 0.090 0.10 2.30 5.0 0.005 0.116 0.13 2.95 0.005 0.146 0.13 3.70 0.008 0.189 0.20 4.80 50 0.008 0.230 0.20

21、5.85 0.008 0.246 0.20 6.25 0.010 0.285 0.25 7.25 4.0 9.00 11.50 17.30 0.25 0.30 0.30 - 0.453 0.680 - 0.012 0.012 泡沫聚乙烯 （泡沫PE） 0.005 0.146 0.15 2.95 0.008 0.189 0.20 3.70 0.010 0.285 0.25 4.80 - - 0.25 7.25 75 5.0 0.012 0.453 0.30 9.00 11.50 17.30 50 2.5 7.25 0.25 0.285 0.010 半空气聚乙烯 2.50 0.15 0.098 0

22、.006 （半空气PE） 93 5.5 3.70 0.13 0.146 0.005 a仅供参考。 b紧公差电缆。 GB/T 11322.12008 8 表 4（续） 介质外径 特性阻抗 mm ina介质 标称值 标称值 标称值 公差 公差 公差 0.87 0.07 0.034 0.003 3.5 1.50 0.10 0.060 0.004 2.5 2.95 0.13 0.116 0.005 50 7.25 0.15 0.285 0.006 2.0 11.50 0.30 0.453 0.012 聚四氟乙烯 5.0 1.50 0.10 0.060 0.004 （PTFE） 75 3.70 0.13

23、 0.146 0.005 3.0 7.25 0.25 0.285 0.010 93 5.5 2.60 0.13 0.102 0.005 50 2.5 2.40 0.08 0.095 0.003 75 3.5 3.40 4.30 7.25 0.13 0.08 0.25 0.135 0.170 0.285 0.005 0.003 0.010 泡沫全氟乙烯-丙烯共聚物 （泡沫FEP） 93 5.5 3.70 0.13 0.146 0.005 a 仅供参考。 5 电缆结构细节 5.1 概述 首先要确定： a） 标称特性阻抗， z。 （按4.1） ； b） 介质外径， D2（按4.2） ； c） 介质的

24、介电常数， 2（按表3.1） 。 计算外导体的有效直径， D3e。 表 5.1 外导体的设计特征 外导体 直径 D3e管状外导体 D3e=D2编织外导体 D3e D2（见5.4） 5.2 内导体 内导体的电气有效直径 D1e按下式计算确定； ( )6020 Zexp D1e =D1）3e表 5.2 内导体的设计特征 实芯内导体 直径 D1按计算值 绞合内导体 直径 D1 D1e（见5.3） 1） 60是从59.96圆整而成。 GB/T 11322.12008 9 5.3 绞合内导体 直径 D1由电气有效直径 D1e计算确定： D1=D1e/k1z 单线直径 d1由 D1计算确定： d1=D1/

25、k1d k1d和 k1z按表3.3.1。 5.4 编织外导体 表5.4 有效直径 D3e外 径 D3 平均直径 D3m可由介质外径 D2和编织线直径 d3计算确定： D3e=D2+1.5d3D3=D2+4.5d3D3m=D2+2.25d3d3按表3.4 编织的填充系数： mrDkdnN333332 3 d3和 D3m如上所述 k3r按表3.3.2 外导体的编织密度和编织角按下式计算确定： B3=2 3-23 3=arctan( D3m/L3) 5.5 外导体和屏蔽层间的中间层 表5.5 中间层的外径 D5=D3+2s55.6 编织屏蔽层 表5.6 外径 D6和平均直径 D6m由中间层外径 D5

26、和编织单线直径 d6计算确定： D6 = D5+4.5d6D6m= D5+2.25d6d6按表 3.4 编织的填充系数为： mrDkdnN666662 6 d6和 D6m如上所述 k6r按表3.3.2 屏蔽层的编织密度和编织角按下式计算确定： B6=2 6-2 6 6=arctan( D6m/L6) GB/T 11322.12008 10 5.7 护套 表5.7 单位为毫米 材料 屏蔽层的外径 Da标称厚度 s 最小厚度 s min 6 4 4 FEP 2.5 0.25 0.15 2.55.9 0.25 PTFE 0.38 6.09.0 0.30 PE 2.5 0.07D1)+0.3 60.9

27、s4-0.1 PVC 2.5 0.07D1)+0.5 6a 对于无屏蔽层的电缆，用外导体外径 D3代替 D6。 5.8 质量计算 电缆的近似总质量按下式计算： = mxm各部分质量按下表所示公式计算： 表5.8 12114=Dm实心内导体 1按表3.2.1 1112114kNdm r=k绞合内导体 1r按表3.3.1 介质 ()2212224DDm=2按表3.1 D1按5.3 ( ) 33323 SSDm+=管状外导体 3按表3.2.1 33332334knNdm r=k编织外导体 3r按表3.3.2 外导体和屏蔽层之间的中间层 ( ) 5取决于所用材料 55535 SSDm+=D3按表5.4

28、 66662664knNdmr=6按表3.2.1 编织屏蔽层 k6r按表3.3.2 护套 a4444()mDSS =+ 4按表 3.1 a 对于无屏蔽层的电缆，用外导体外径 D3代替 D6。 GB/T 11322.12008 116 电气性能计算 6.1 导体和屏蔽层单位长度的直流电阻 直流电阻值应按下表所示公式计算。 表6.1 12114DR =实芯内导体 1211114dNkRr=绞合内导体 管状外导体 333231 ssDR）（ +=编织外导体 32333334dnNkRr=编织屏蔽层 62666664dnNkRr=1， 3， 6按表3.2.1 k1r按表3.3.1 k3r和 k6r按表

29、3.3.2 d3和 d6按表3.4 6.2 衰减 单位长度的总衰减应按下式计算： 321 += 式中：1内导体引起的衰减分量； 2介质引起的衰减分量； 3外导体引起的衰减分量。 此衰减为电缆温度 20时的值。当温度 T 不等于 20时，衰减T应按下式计算： 231T2000393.01)( += ）（ T 注：对于某些介质材料，2可能与温度有关。 频率 f10MHz 时，1、2 和3计算公式于下表中，频率低于 10MHz时的计算公式正在考虑中。 表6.2 12131111/ln58.4fDDDkkeeeac= f222tan1.9 =32133333/ln58.4fDDDkkeeeac=1和

30、3， k1C和 k3C按表3.2.1和表3.2.2 k1a和 k3a按表3.5 2和tan 2按表3.1 D1e和 D3e按5.2 和表5.1或表5.4 6.3 称特性阻抗 Z0和单位长度的电容 C2 eeDDZ132)10ln60=(pF/m) 10340122=ZC） 2按表 3.1； D3e按表5.1或5.4； D1e按5.2。 1）60是从59.96圆整而成；3从2.9979圆整而成。 GB/T 11322.12008 12 6.4 额定功率的计算 额定功率由衰减和环境温度为 40时允许的最大耗散功率计算确定。 单位长度允许的最大耗散功率（ Pd）取决于内导体允许的最高温度 T1，而后

31、者由介质允许的最高温度确定（见表 3.1） 。 内导体对于静止的周围空气的温升为： 8.044d64412221d11000lnln21240+=kDPDDDDpT 2和 4按表3.1； k4按图 1 选取。 对于无屏蔽层的电缆， D6用外导体外径 D3代替。 上式中的第一项是内导体对护套表面的温升（ T1-T4），第二项是护套对周围空气的温升（ T -T4 a） 。 建议用图解法解此方程。 求出 Pd之后，允许的最大输入功率按下式计算： TdTd403952.26.868PPp =上式中T按 6.2。 最大衰减可能要比标称值大 10%。由于外导体温度是未知的，计算时假定外导体温度和内导体温度

32、相同。这样引起的误差可以忽略。 当环境温度 Ta不等于 40时，额定功率可由 P40用经验公式计算确定： 14.11140T40=TTTPPa6.5 允许电压 6.5.1 介质的试验电压 Ut 最大电压梯度应在内导体表面求得，它受介质允许的最大电压梯度 E2的限制，因此试验电压 Utc（计算有效值）按下式计算： eeDDkDEU13212tcln22=E2按表3.1； k2按表3.3.1； D1按5.3； D1e按5.2； D3e按表5.1或5.4。 然后应对 Utc值进行圆整，当电压值低于 5kV 时，应将此值圆整到最接近 0.2kV的整数倍；当电压值为 5kV及以上时，应将此值圆整到最接近

33、 0.5kV的整数倍，圆整后的试验电压用 Ut表示。圆整后的试验电压应施加 2min，其频率为 40Hz60Hz。 6.5.2 介质的放电试验电压 Ud 放电试验电压 Ud（有效值）按下式计算： Ud =0.5Ut但对于聚四氟乙烯介质， Ud =0.4 Ut，而最小值为 1kV。 6.5.3 允许的最大工作电压 U。 允许的最大工作电压 UOC（有效值）由试验电压 Ut求出： UOC =0.45 Ut但输入功率应不超过允许的最大输入功率 P40，在所有情况下，必须满足条件： 1000/4000PZU GB/T 11322.12008 13 然后应对 UOC值进行圆整，当电压值低于 5kV时，应

34、将此值圆整到最接近 0.2kV的整数倍；当电压值为 5kV及以上时，应将此值圆整到最接近 0.5kV的整数倍，圆整后允许的最大工作电压用 U0表示。 6.5.4 护套的试验电压 对聚氯乙烯护套： 表6.5 试验电压（有效值） kV 护套的标称厚度 （ S4） mm 浸水试验 火花试验 不试验 不试验 S40.5 3 2 0.5 S40.8 5 3 0.8 S41.0 8 5 S41.0 6.6 绝缘电阻 R210000 M km。 7 气候和机械耐久性 7.1 试验 表7.1 项 目 详细规范中应包括的细节 高温和低温a电容稳定性 允许的最大电容量变化 衰减稳定性 高温和和低温a试验频率 允许

35、的最大衰减增量（当适用时，在频率为3000MHz时的优选值为 0.3dB/m 和1.5dB/m） 热稳定性 试验温度： 对于实心聚乙烯：80（85）2b尺寸稳定性 对于其他材料：a应指出内导体端面和介质端面之间允许的位移 施加力的最小值用经验公式计算： 流动性试验(仅适用于实芯聚乙烯介质， 1.5mm D ( )NDDF1210=217.3mm的电缆) 计算值应圆整到最接近5 N的整数倍 耐紫外线稳定性 正在考虑中 a 温度应优先采用IEC 60068-2标准： 试验A：-65，-55，-40，-25，-10； 试验B：+200，+155，+125，+100，+85，+70，+55，+40。 b 按3.1注 4的规定。 7.2 使用数据 表7.2 项 目 要 求 最小弯曲半径 对于一次室内敷设：5 D4对于一次室外敷设：10 D4最小卷绕直径 对于PE介质、1类PVC护套：-15 对于PE介质、2类PVC护套：-40 允许的最低敷设温度 对于FEP或PTFE介质和护套：-55 谨慎敷设，建议在敷设时避免受到冲击