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GB/T 17737.108-2018

基本信息

标准号: GB/T 17737.108-2018

中文名称:同轴通信电缆 第1-108部分:电气试验方法 特性阻抗、相位延迟、群延迟、电长度和传播速度试验

标准类别:国家标准(GB)

标准状态:现行

出版语种:简体中文

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相关标签: 同轴 通信 电缆 电气 试验 方法 相位 延迟 长度

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GB/T 17737.108-2018 同轴通信电缆 第1-108部分:电气试验方法 特性阻抗、相位延迟、群延迟、电长度和传播速度试验 GB/T17737.108-2018 标准压缩包解压密码:www.bzxz.net

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标准内容

ICS33.120.10
口中华人民共和国国家标准
GB/T17737.108—2018/IEC61196-1-108:2011同轴通信电缆
第1-108部分:电气试验方法
特性阻抗、相位延迟、群延迟、电长度和传播速度试验
Coaxial communication cablesPart 1-108:Electrical test methods-Test for characteristic impedance, phase and group delay, electrical length andpropagationvelocity
(IEC61196-1-108:2011.IDT)
2018-03-15发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-10-01实施
GB/T17737.108—2018/IEC61196-1-108:2011前言
GB/T17737《同轴通信电缆》已经或计划发布以下部分:第1部分:总规范总则、定义和要求;第1-100部分:电气试验方法通用要求;导体直流电阻试验;
第1-101部分:电气试验方法
第1-102部分:电气试验方法电缆介质绝缘电阻试验;一第1-103部分:电气试验方法
电缆的电容试验;
第1-104部分:电气试验方法
电缆的电容稳定性试验:
第1-105部分:电气试验方法
电缆介质的耐电压试验;
第1-106部分:电气试验方法
电缆护套的耐电压试验;
第1-107部分:电气试验方法
电缆颜噪电荷电平(机械感应噪音)试验:第1-108部分:电气试验方法
第1-110部分:电气试验方法
第1-111部分:电气试验方法
第1-112部分:电气试验方法
第1-113部分:电气试验方法
一第1-114部分:电气试验方法
一第1-115部分:电气试验方法
第1-116部分:电气试验方法
第1-119部分:电气试验方法
特性阻抗,相位延迟、群延迟、电长度和传播速度试验;连续性;
相位常数的稳定性试验;
回波损耗(阻抗一致性)试验;衰减常数试验;
电感;
阻抗均勾性(脉冲/阶跃函数回波损耗)试验;TDR法测量特性阻抗;
射频额定功率;
同轴电缆间串音试验;
第1-122部分:电气试验方法
本部分为GB/T17737的第1-108部分。本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本部分使用翻译法等同采用IEC61196-1-108:2011《同轴通信电缆第1-108部分:电气试验方法
特性阻抗、相位延迟、群延迟、电长度和传播速度试验》。与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:GB/T17737.103一2018同轴通信电缆第1-103部分:电气试验方法电缆的电容试验(IEC61196-1:2015,IDT)。
本部分做了下列编辑性修改:
将“(f)—在频率f时的群速度”更正为“t(f)—在频率f时的群延迟”(见6.2);一将“t,(f)一在频率f时的相速度\更正为\t。(f)一一在频率于时的相位延迟”(见6.2);将“传输线的分布参数R\L\、G\及L\\更正为“传输线的分布参数R'L\G\及C\”(见附录A)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任,本部分由中华人民共和国工业和信息化部提出。本部分由全国电子设备用高频电缆及连接器标准化技术委员会(SAC/TC190)归口。本部分起草单位:中国电子科技集团公司第二十三研究所。本部分主要起草人:殷海成、方旭、田欣。1
iiiKAoNikAca
1范围
GB/T17737.108—2018/IEC61196-1-108:2011同轴通信电缆
第1-108部分:电气试验方法
特性阻抗、相位延迟、群延迟、电长度和传播速度试验
GB/T17737的本部分适用于同轴通信电缆。它规定了确定通信网络用同轴电缆的特性阻抗、相位延迟、群延迟、电长度和传播速度的试验方法。附录A规定了测量同轴电缆相位离散的程序。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T17737.1—2013同轴通信电缆第1部分:总规范总则、定义和要求(IEC61196-1:2005,IDT)
IEC61196-1-103同轴通信电缆第1-103部分:电气试验方法电缆的电容试验(Coaxialcommunication cables-Part 1-lo3.Electrical testmethods-Testforcapacitance of cable)3术语和定义
GB/T17737.1一2013界定的术语和定义适用于本文件4参数
从电缆的相位常数β可导出以下几个参数:群延迟:
相位延迟:
传播速度:
相对传播速度:
电长度:
le=lmeeh Xt,Xc
·(5)
iiKANiKAca
GB/T17737.108—2018/IEC61196-1-108:2011特性阻抗:
式中:
0=2元/
I mech
Z =B_r
相位常数,单位为弧度每米(rad/m);角频率,单位为弧度每秒(rad/s);群延迟,单位为秒每米(s/m);相位延迟,单位为秒每米(s/m);电容,单位为皮法每米(pF/m);自由空间中的传播速度(3×10°m/s);电长度,单位为米(m);
机械长度,单位为米(m);
传播速度,单位为米每秒(m/s);相对传播速度;
特性阻抗,单位为欧姆(2)。
·(6)
延迟、速度以及特性阻抗,与频率有关,在高频下达到某一渐近值。通常在200MHz以上测量,因为此频率已足够高,理论上近似值是有效的。上述公式一般仅适于在规定的特定频率范围内具有低离散性的同轴通信电缆。附录A给出了应用范围更宽的方法。5试验方法
5.1试验设备
使用设备组成如下:
电容仪或电桥:符合IEC61196-1-103要求;矢量网络分析仪(VNA):能进行Sa测量5.2试样
由于exp(一jBl)的周期特性,矢量网络分析仪仅能在一180°~十180°(即一元~十元)的范围显示相位常数β,且不能给出在最低频率时已经过了多少个相位周期的信息。为了避免隐含的周期相位,试样的最大长度应为:
500000
式中:
电缆电容,按IEC61196-1-103测量,单位为皮法每米(pF/m);测量的最低频率,单位兆赫兹(MHz);试样的最大长度,单位为米(m);Z。一—电缆的标称特性阻抗,单位为欧姆(Q)。如果只测量群延迟,上述限制就不适用。此时仅相位的导数是重要的。5.3程序
用失量网络分析仪测量试样的S21或S12参数。从这种测量中获得的相位常数用于计算上述规定的参数。
应保证有足够多的测量点数来检测每个相位周期。2
iiiKAoNiKAca
应记录环境温度。
6试验结果的表示
6.1相位常数β
GB/T17737.108—2018/IEC61196-1-108:2011为了评价相位速度,有必要获得完整的相移信息。通常失量网络分析仪在一元~十元的范围内测试。此时,相移应转换为在0~一α范围内随频率单调递减的函数(见图1)。某些网络分析仪提供该函数。
扩展相移bzxZ.net
作为计算示例,可使用下列源代码:For I=2 to
频率点数
WHILEB(D>B(I-1)
B(I)=β(D-K·2元
ENDWHILE
那么相位常数可用下式计算:
B(f))=
式中:
Pexp(f)
l sample
Pexp(f)
Lsample
在频率f时的相位常数,单位为弧度每米(rad/m);在频率于时从S2或St2获得的扩展相移,单位为弧度(rad);试样长度,单位为米(m)。
6.2相位延迟和群延迟
相位延迟用下式计算:
.(8)
iiKANiKAca
GB/T17737.108—2018/IEC61196-1-108:2011tpf)
群延迟用下式计算:
β(f2)β(f1)
tg(f)=
2元f—f)
式中:
fmin,fmax
传播速度
如果f2fmax
如果fi那么f2=max
那么fi=fmin
Af≤0.05X(fmax-fmin)
在频率f时的相位常数,单位为弧度每米(rad/m);在频率f时的群延迟,单位为秒每米(s/m);在频率f时的相位延迟,单位为秒每米(s/m);分别为最低测量频率和最高测量频率,单位为赫兹(Hz)。传播速度用下式计算:
(f)=2元×
式中:
6.4电长度
在频率f时的相位常数,单位为弧度每米(rad/m);自由空间中的传播速度(3×10°m/s);频率,单位为赫兹(Hz);
在频率F时的传播速度,单位为米每秒(m/s);在频率「时的相对传播速度,
电长度用下式计算:
l.(f)=tmet
式中:
6.5特性阻抗
2元Xf
在频率f时的相位常数,单位为弧度每米(rad/m);自由空间中的传播速度(3×108m/s);频率,单位为赫兹(Hz);
在频率于时的电长度,单位为米(m)。平均特性阻抗由下式计算:
c2元·f
.(9)
·(10)
*(13)
·(14)
·(15)
·(16)
.(17)
-iiiKAoNniKAca
式中:
试验报告
GB/T17737.108—2018/IEC61196-1-108:2011在频率于时的相位常数,单位为弧度每米(rad/m);-电容,单位为法每米(F/m);频率,单位为赫兹(Hz);
在频率于时的平均特性阻抗,单位为欧姆(2)。试验报告应给出以下内容:
温度;
试样长度;
试验频率范围;
测量点数。
并记录平均特性阻抗、相位延迟、群延迟、电长度和传播速度等值3要求
所测值不应超过有关详细规范的要求。5
GB/T17737.108—2018/IEC61196-1-108:2011附录A
(规范性附录)
同轴电缆相位离散测量
同轴电缆相位离散的理论基础
无损传输线的相位常数与频率成正比:B=wNLCwZ.C
式中:
无损传输线的相位常数;
角频率;
电感;
电容;
特性阻抗。
对于有损传输线,相位常数额外增加一部分,该部分与频率的平方根成比例。y=α+jβ=VR+jwL)(G+jwC)
式中:
传播常数:
衰减常数;
相位常数;
电阻率:
电导。
考虑到导体损耗和介质损耗,相位常数可通过计算传播常数的虚部来获得:β=im[VR+joL)(G'+wC')
.(A.1)
.(A.2)
(A.3)
有损传输线的相位离散等于无损传输线的相位常数减去有损传输线的相位常数,此无损传输线单位长度上的电感和电容与有损传输线相同。Aβ=3。-β
式中:
相位离散。
.(A.4)
传输线的分布参数RL、G及C通常不容易从数据表或测量中获取。为了精确计算,这些参数应分别确定。
对于多数传输线而言,频率在几百兆赫兹时可进行下列简化:导体内的电感可忽略,电感为常数;介质损耗可以忽略;
导体损耗较小。
按照上述简化,传输线的相位延迟由下式给出[见式(A.5)1)TplvLcr
.(A.5)
式中:
有损传输线的相位延迟;
纵向衰减。
GB/T17737.108—2018/IEC61196-1-108:2011(A.6)
2Z。+2Y。
对于介质损耗可以忽略的传输线而言,式(A.8)可简化为:R
式(A.5)变为:
相位常数结果表示为:
根据式(A.12),有损传输线的相位常数通过特性阻抗、电容和衰减的测量值来计算。.(A.7)
·(A.12)
研究2表明,皱纹外导体同轴电缆的相位离散不与频率的平方根成比例,而是有一个成立方关系的部分。在高频范围内,皱纹外导体电缆的皱纹节距在电气上是较长的,皱纹外导体电缆的特性变得重要。在较低的频率范围内,皱纹节距在电气上是较短的,此时,皱纹外导体电缆的特性就与光滑导体电缆一样。
A.2相位离散的测量
相位测量必须采用高分辨率的失量网络分析仪,它在单次扫频时能测量大量的频点,例如20000个频点,而且必须有计算绝对相位的选项。相位测量可选择在传输模式(S12S21)或反射模式(S11,S2)下进行。若选择反射模式,电缆需端接短路器。为减少结构回波损耗影响,应使用门设置功能将门设置到短路器位置。这种情况下,相位读数将有180°的偏移量,也就是元。为了仅显示相位离散,应调节延迟时间,使得线性部分得到补偿。延迟时间用式(A.10)计算,此时α=0。典型情况下,相位离散小于总相位的0.1%,应用较高的精度来测量阻抗和电容。小于0.1%的延迟时间变化就会导致大于10%的相位离散变化。由于相位离散主要与测量衰减有关,因为推荐先用式(A.1)、式(A.4)、式(A.12)计算有损电缆的理论相位离散。调整延迟时间,使得频率达到500MHz时的测量曲线与计算曲线得到最佳拟合。A.31/2\光滑内导体深皱纹外导体电缆示例给出以下测量值:
GB/T17737.108-—2018/IEC61196-1-108:2011C'=82pF/m
Za=502
1=100m
α@200MHz=4.7dB/100m
按A.2所述,计算出下列值:
Tloxless=410.0ns
Tloesy=410.431ns
设定100m长的电缆的相位延迟为410.0ns,得出相位离散曲线见图A.1。相位离散
光管电缆相位离散
皱纹外导体电缆相位离散
频率(O/MHz
图A.11/2\深皱纹外导体电缆的相位离散4000
实曲线表示为延迟时间设定为410.0ns时测得的皱纹外导体电缆的相位离散。虚曲线显示的是具有相同衰减的光管电缆的相位离散理论计算值[式(A.12)]。该两种情形的线性部分均已扣除。5GHz时的绝对相位为738181/100m,而相同衰减的光管电缆的理论离散值为181°/100m(0.03%),皱纹外导体电缆相位离散的实测值为810/100m(0.1%)。8
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