MC2-0682-受潮是同轴电缆失效损坏的主要原因。湿气渗透会导致

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【题目编号】MC2-0682

【题目】受潮是同轴电缆失效损坏的主要原因。湿气渗透会导致:

【答案】AB(多选题)

[A]介质损耗变大

[B]屏蔽层或芯线氧化、锈蚀,甚至断路

[C]速度因子逐渐大于 1

[D]驻波比越来越小于 1

考点速览

题目认定受潮是同轴电缆失效损坏的主要原因,问湿气渗透会造成什么。它考的是同轴电缆的结构与两个基本电参数——介质损耗与速度因子——以及金属导体在潮湿环境中的电化学劣化。四个选项里,前两项是水带来的真实后果,后两项则是拿两个"有确定取值范围"的参数做文章,只要记得它们的边界就能识破。

同轴电缆由内导体(芯线)、绝缘介质、外导体(编织屏蔽网或铝箔加编织)和外护套四层同轴套叠而成。这四层各司其职:介质决定电缆的损耗与速度因子,外导体既回流通路又承担屏蔽,护套唯一的任务就是把水和潮气挡在外面。护套一破,后面三层都得跟着遭殃。

水是怎么钻进电缆里的

室外架设的馈线受潮,途径不外乎三种。接头没做好防水,水顺螺纹和缝隙渗入编织层;护套被磨破、被鸟啄、被紫外老化开裂,雨水直接接触外导体;潮气长期沿着编织网的铜丝缝隙做毛细渗透。水一旦进入,会顺着编织层与介质之间轴向扩散到很远的地方,往往在接头处发现水迹时,几十米外的电缆内部也已经受潮。

这也解释了为什么同样的电缆,架得好能用十几年,接头马虎的可能一个雨季就出问题。户外馈线的进水点几乎总在接头和破口处,做好防水、留好滴水弯,比事后测量更有意义。

介质损耗与速度因子都由介电常数说了算

同轴电缆的衰减由两部分构成:内导体与外导体的导体损耗,以及绝缘介质的介质损耗。导体损耗随频率按平方根上升,介质损耗与频率成正比,越往高频走,介质损耗占的比重越大。

介质的两个关键参数是相对介电常数与损耗角正切(loss tangent)。实心聚乙烯的相对介电常数约二点三,损耗角正切在万分之一量级,是很好的射频介质。水的相对介电常数在常温下约为八十,比聚乙烯高出三十多倍,含有杂质的水还会导电,损耗角正切高出好几个数量级。水渗进介质层后,电容的介质变成聚乙烯与水的混合体,介质损耗随之急剧上升,电缆每百米的损耗明显变大,发出去的功率到不了天线,收到的信号也一路被吃掉。

速度因子(velocity factor)由介电常数唯一决定,等于相对介电常数平方根分之一。实心聚乙烯电缆的速度因子约零点六六,发泡介质的可以到零点八以上。水的介电常数大,渗水后介电常数上升,速度因子只能往下走。速度因子是电气长度与物理长度之间的换算系数,它变了,电缆的电长度就变了,原本按四分之一波长或半波长裁剪的匹配段、移相段也会跟着失谐。

逐项辨析

选项 A 说介质损耗变大,正确。水的高介电常数与高损耗角正切直接推高介质损耗,加上水带来的电导损耗,整段电缆的衰减明显上升。这个变化在高频段尤其剧烈,所以超短波馈线进水后往往表现为"功率出不去、噪声一大片",比短波段更容易被发现。

选项 B 说屏蔽层或芯线氧化、锈蚀甚至断路,正确。铜在潮湿并有电解质存在的条件下会发生电化学腐蚀,生成的氧化物与铜绿导电性远不如纯铜,接触电阻上升,导体损耗随之增加。更麻烦的是编织屏蔽层由许多细铜丝组成,锈蚀到一定程度细丝逐根断裂,电缆就出现局部开路,表现为时通时不通、或者把电缆弯到某个角度才通。这种间歇性故障比损耗缓慢上升更难排查,用万用表量直流电阻往往量不出来,得靠摇动电缆观察驻波与功率的变化。

选项 C 说速度因子逐渐大于一,错误。速度因子是电磁波在电缆中的传播速度与真空中光速之比,由于任何介质的相对介电常数都不小于一,速度因子必然不大于一,只有在真空或近似真空的空气介质中才等于一。渗水只会让它从零点六六降到更低,绝无可能升到一以上。速度因子大于一意味着信号跑得比光速还快,这个结论本身就违反物理常识。

选项 D 说驻波比越来越小于一,错误。驻波比的定义是线上最大电压与最小电压之比,最小值就是一比一,即完全匹配,它的取值区间是大于等于一,不存在小于一的情形。受潮改变的是局部特性阻抗与损耗,实际效果通常是损耗增大把失配掩盖起来,让发射机端测到的读数看起来更接近一比一,这与"驻波比小于一"完全是两回事。凡是出现小于一比一的驻波比数值,一定是表述或计算出了错。

易混淆点:两个"不可能"要记牢

驻波比不会小于一比一,速度因子不会大于一。这两个边界经常被出题人拿来设错,因为它们不需要复杂推导,只需要记住定义域。配套还要记住两个常见数值:实心聚乙烯电缆的速度因子约零点六六,常用五十欧同轴电缆在超短波段的每百米损耗要按厂家给的频率点查表,不能凭粗细猜。

顺便区分损耗上升与断路这两类失效。损耗上升是渐进的,表现为功率表读数慢慢变小、驻波表的正向功率下降,属于"效率变差"。断路是突发的,表现为完全不通或者时通时断,属于"彻底失效"。受潮初期是前者,长期不管就变成后者。

应试要点

记两条边界和一条因果链。边界:驻波比最小一比一,速度因子最大为一。因果链:护套破损进水,介电常数上升导致介质损耗变大、速度因子变小,金属氧化锈蚀导致导体损耗变大直至断路。看到"大于一的速度因子""小于一的驻波比",直接判错。