同軸電（diàn）纜是一種傳輸（shū）線（xiàn）,用來良好地引導電磁波，其一般是由四層（céng）材料構成（chéng）：有兩個處於同（tóng）心結構的導體，兩導體之間由電介質(絕緣材料)隔開;然後最外層通常包有絕緣材料作為保護性外皮。

　　同軸電纜能以（yǐ）低損（sǔn）耗的方式傳輸模（mó）擬信號和數字信號，適用於各種應用，其中常見的有電視廣播（bō）係統、長途電話傳輸係統、計算機係統之（zhī）間（jiān）的短距離跳線以及局域網互聯等等。同軸電纜作為將電視信號傳播到千家（jiā）萬（wàn）戶的一（yī）種手段（duàn）發展迅速，這就是有線電視網絡。一（yī）個有線電視係統可以負載幾十個甚至上百個電視頻道，其傳播範圍可以達幾十千米。

　　同軸電纜的發明

　　具有同軸結構（gòu）的電纜在（zài）1858年完成鋪設的首條跨大西洋電報電纜項目裏（lǐ）就得到（dào）了應（yīng）用，通過「PCB設計一板即成功專欄（lán）」的「信號完整性的曆史(黑魔法開始出現（xiàn）)」章（zhāng）節可以了解到當時電纜鋪設的情（qíng）景。

　　但當時電與磁的相關理論還沒有形成統一，直（zhí）到1860年麥克斯韋（wéi）才去到倫敦國王學院執教，雖然麥克斯韋（wéi）對法拉第仰慕許久，但直到此（cǐ）時麥克斯韋才得以（yǐ）與法拉第第一次見麵，1864年麥克斯（sī）韋的的論（lùn）文《電磁場的（de）動力學（xué）理論》才正式對外發表。

　　當時（shí）用於跨大西洋電報項目電纜的（de）設計理念是引導電流而不是引導電磁波（bō），結（jié）果，首條跨大西洋電報電纜項目電纜僅運行了（le）三個星期便宣告失（shī）敗了。

　　直到1880年，英（yīng）國物（wù）理學家（jiā）、工程師和數學家奧利弗·亥維賽(Oliver
Heaviside)才對同軸電纜的理論進行了描述，申請了同軸電纜專利(British patent No. 1,407)。

　　亥（hài）維賽設計的（de）同軸（zhóu）電（diàn）纜外導體由銅（tóng）管構成，內導體（tǐ）是一（yī）根同心的銅（tóng）導（dǎo）線，兩導（dǎo）體間以盤狀絕緣子進行隔離，其主要的電（diàn）介質（zhì）是（shì）空氣，使沿著它（tā）傳播的信號具有低損耗特性。

　　亥維（wéi）賽發明的同軸電纜老wu沒有找到實物（wù）照片，根據（jù）專利描述，找了一張（zhāng）現（xiàn）代的同軸電纜圖（tú），構造應該差不多（duō），當然，現在的材料（liào）和工藝肯定是要更好的（de），大家（jiā）湊合著看吧
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　　亥維賽發明的同軸電纜由於外導體由銅管構成，屬於剛性同軸（zhóu）傳輸線，不是很方便進行折彎，不利於工程實施。

　　為了克服亥維賽同軸電纜設計中的局限，貝爾實驗室的Lloyd Espenschied和Herman
Affel開發了與亥維賽設計（jì）的（de）同軸電纜具有類似結構（gòu）的寬帶同軸電纜，以支持（chí）美（měi）國（guó）不斷發（fā）展的電話行（háng）業，並為有線電視的發明鋪平了道路。其與亥維賽設計的同軸電纜有一個細微的差別（bié），它是半剛性（xìng）的，可以更（gèng）容易地盤繞，電纜可以卷繞在一個大直徑的滾筒上，以便在海上進行鋪設作業。

　　此後，同軸電纜技術在材料和性能方麵獲得了長足（zú）的進步，為射頻/微波/毫（háo）米波互連問題提供了廣泛（fàn）的解決方案。

　　同（tóng）軸電（diàn）纜（lǎn）的特性阻抗

　　同軸電纜的特（tè）性阻抗由電纜的結構和材料所（suǒ）決定，由外導體的內徑與（yǔ）內導體的（de）外徑（jìng）之比以及電介質的相對介電常數決定，如（rú）下邊公式所示:

　　如果同軸電纜的外徑是恒定的(也即外導（dǎo）體的內（nèi）徑是（shì）恒定的)，內（nèi）導體（tǐ）的直徑（jìng）變大，則特性阻抗會變（biàn）低，內導體的（de）直徑變小，則特性阻抗會變高。另外，特（tè）性阻抗與相對介（jiè）電常數的平方根成反比，所（suǒ）以相對介電常數越高，則特性阻抗就（jiù）越低。因此，理論上同（tóng）軸電（diàn）纜的特征阻抗可以根據結構和材（cái）料的自由組合而有任意的數值。

　　但為什麽常用的同軸電纜的特性阻抗隻有75Ω和50Ω兩種規格呢?

　　在實際的使用中，很難製造極薄的（de）內（nèi）導體和極薄的電介質（zhì），所（suǒ）以同軸電纜的特（tè）性阻抗值範圍就限定在幾歐姆到幾百歐姆之（zhī）間變化。然而，實際使（shǐ）用的同軸電（diàn）纜的特征阻抗幾（jǐ）乎總是50Ω或75Ω。

　　特性阻抗是50Ω或75Ω，這是有（yǒu）原因的

　　當高頻信號在同軸電纜上傳輸時（shí），或多（duō）或少都會有（yǒu）所衰減(損耗)。除了由於阻抗不匹配而產生的反射外，還有由（yóu）於內導體和外導體的（de）電阻和電介質內部（bù）的損（sǔn）耗而產生的熱量(焦耳熱)。

　　由於集膚效應，電流隻在導體的靠近表麵很薄的一層流動，所以導（dǎo）體表麵的電阻會影響損耗，頻率越高，損耗就越大。

　　空氣允許電磁波以接近光速的速度近乎無阻（zǔ）礙地傳播，其是一種理想的（de）介電材料，而（ér）高分子材料則是在二十世紀（jì）初才發展起（qǐ）來的，所以（yǐ）亥維賽選擇了空氣作為他發明的同軸電纜的電介質。

　　當高頻信號通過（guò）同軸電纜時（shí），其損耗是導體損耗（hào）和介質損耗之和。由於空氣的介電損耗（hào）足夠小，所以導體損耗成為主導。

　　由於趨膚效應的作（zuò）用，導致電流隻在外導體靠內很薄的區（qū）域以及內導體靠外很（hěn）薄的區域流動。導體損耗與導體截麵成正比（bǐ）。因此，內導體的外徑成為（wéi）損耗因數的主導。

　　如（rú）果把內導體半徑加大，這可（kě）以降低電阻值，但特性阻抗也會變低，而（ér）且必須有更多的電（diàn）流（liú）才（cái）能傳輸相同的功率，由於導體損耗與電流的平方成正比，這也會（huì）導體損耗會增加。換句話（huà）說，外導（dǎo）體的內徑和（hé）內導體的外徑之（zhī）間有一個合適（shì）的（de）比值，它能最大限度地減（jiǎn）少損耗。

　　簡而言之，當外徑與內徑之比為0.2785，電介質為空（kōng）氣(相對介電常數≈1.000536，20℃，1大（dà）氣壓)時，特性阻抗約為76.65Ω。將數（shù）字四舍五（wǔ）入到75Ω，這便是75Ω同軸電纜的起源。

　　在同軸電纜發明的早（zǎo）期，由於沒有合適的適（shì）用於高頻（pín）傳輸的低損耗的（de）柔性電介（jiè）質，所以一般都采用空（kōng）氣作為電介質，使用圓盤狀的瓷器來固定內導體，或用絲線進行懸空以與外（wài）導體隔開（kāi）。

　　而到了1933 年（nián）,位於英國諾斯威奇（qí）的帝國化（huà）學工業(Imperial Chemical Industries ICI)
意外地發現了（le）可以在工業上批量生產的聚（jù）乙烯，由於發現聚乙（yǐ）烯在非（fēi）常高頻的電（diàn）磁波（bō）下（xià）具有非常低的損耗（hào）特性（xìng），在第二次（cì）世界大（dà）戰（zhàn）之前，它（tā）首次被用作同軸電纜（lǎn）的絕緣體。由於聚乙烯（xī）可以填充在電纜內（nèi）部（bù），因此很容易製（zhì）造出輕小的電纜（lǎn），而（ér）且其特性在彎曲時不（bú）會有太大（dà）變化，因此很快就在市場上推廣開（kāi）來。

　　聚（jù）乙烯（xī）的相對介電常數約為2.26，所以當外徑與內（nèi）徑之比為0.2785時，特性阻抗約為51.0Ω。將數字四舍五入到50Ω，這（zhè）便是50Ω同軸電纜（lǎn）的起源（yuán）。

　　雖然現（xiàn）在75Ω的同軸電纜也是用聚乙烯填充的，這樣內導體的直徑就會小於最小損耗的最優值。然而，由於很難（nán）改變已經為75Ω設計的成熟的應用體係，而且50Ω和（hé）75Ω之間的損耗差異也並不是很大，這樣（yàng）就造成了50Ω和75Ω兩種規格的同軸電纜的並存情況。