传输线基础知识有哪些 影响衰减的主要因素

传输线基础知识（带着以下两个问题开始我们的学习交流之旅）

什么样的一条线才可以视为传输线？

什么样的情况下，线材的传输被视为高频传输?

电线电缆特性参数介绍

■参数名称：衰减，☞点击了解【你必须懂的参数之一【衰减（Attenuation）】;表示电磁波在均匀电缆上每公裡的衰减值，它由两部分组成，由於金属导体中的损耗而產生的衰减.

衰减-Attenuation 單位–dB

高频电子讯号在传动时由於基本材料电阻，產生讯号强度(电压)降低以外，尚有因高频引发的Impedance，导致电子讯号强度再被降低,基本电阻的衰减取决於导体材质可称直流衰减,电容电感的衰减取决於频率高低可称交流衰减，且频率越高此衰减越严重.   

定义：指输出端功率（Pout）比入射端功率（Pint）降低了多少，以dB（分贝）来表示。也可以是指输出电压（Vout）与入射电压（Vin）相比讯号损耗剩下多少，一般是用NA（网路分析仪）来量测，可由仪器直接量得，其公式如下：

衰减常数（电线电缆手册一）

表示电磁波在均匀电缆上每公裡的衰减值，它由两部分组成，

由於金属导体中的损耗而產生的衰减；

由於介质中损耗產生的衰减

αn={[RLGL-ω­2LLCL+(RL+ω2LL2)(GL2+ωL ­2C2)1/2]/2} 1/2

在低损耗近似中，上式可近似為：

αn=(RL/Z0+GL*Z0)/2

从两个电压比值奈培数到同一比值的dB数之间存在一个简单的转换关係，如果两个电压的比值奈培数為rn，同样电压比值的dB数為rdB，由於它们等於相同的电压比，所以可以得到：

10rdB/20=ern           rdB=rn*20loge=8.68*rn

所以传输线单位长度的衰减dB/长度為：

αdB=8.68αn=4.34(RL/Z0+GL*Z0)

注：αn表示衰减，為奈培/长度

αdB表示衰减，為dB/长度

RL表示导线单位长度串联电阻

CL表示单位长度电容

LL表示单位长度串联回路电感

GL表示由介质引起的单位长度并联电导

Z0表示传输线特性阻抗，单位為Ω（传输线理论）

论上，这虽是频域中的衰减，但衰减却与频率没有内在联繫，然而事实上，在现实世界中，对於非常好的传输，由於趋肤效应的影响，单位长度串联电阻随著频率的平方根增加；由於介质损耗因数的影响，单位长度并联电导随著频率而增加，这意味著衰减也会随著频率的升高而增加，高频率正弦波的衰减要大於低频率的衰减.

单位元长度损耗由两部分组成，一部分是由导线损耗引起的衰减：αcond=4.34(RL/Z0),另一部分衰减与介质材料损耗有关：αdiel=4.34(GL*Z0)，总衰减為：αdB=αcond＋αdiel

随著频率的升高，介质引起衰减的增加速度要比导线引起衰减的增加速度快，那麼会存在某一频率，使得在这一频率之上时介质引起的衰减处於主导地位.

低衰减因素

低衰减可归於下列因素：

a.很大的中心导体直径

(d)或绝缘介电材质的直径。 

介电材质能防止高频能量经由电阻成份散逸而保存的能力.介电材质散逸

係数越低, 代表其传递高频能量之能力越高.

b.中心导体直径或覆被低阻值.

c.低介电係数.

d.低的集肤效应深度.

实际生产过程控制重点

◐◑ 材料衰减：有电压的情况下,分子会產生摆动,摆动会產生热量,即而把部分能量转化為热能.

◐◑ 导体衰减：导体会发热,消耗的為热能.反射衰减：遇到材料不均匀点

◐◑ 控制重点：设计关键点

☞阻抗，绝缘外径，导体外径，屏蔽状况

☞阻抗大—衰减小﹔

☞绝缘线径大—阻抗大—衰减小﹔

☞导体直径大—衰减小﹔

☞发泡度大—介电常数小—衰减小﹔

☞编织密度增加—衰减小﹔

☞编织+铝箔结构—衰减小﹔

☞铝箔厚度增加—衰减小﹔

◐◑ 控制重点：制造过程关键点

☞芯线的皮厚偏小----- 衰减增大

☞附著力不稳定及芯线外观不良粗糙-----衰减增大

☞芯线的绝缘材质-----介电常数小.衰减小.

☞导体的大小---导体偏小---衰减大

☞测试线材的长短---线长衰减大

☞测试的环境及线材的屏蔽效果(遮蔽率)----环境差---衰减大

不同线种的应用设计理论重点介绍【同轴线结构】

影响衰减的因素﹕阻抗﹑绝缘线径﹑导体直径﹑编织锭子数﹑每锭根数

■阻抗增大—衰减减小﹔

■绝缘线径增大—阻抗增大—衰减减小﹔

■导体直径增大—衰减减小﹔

■发泡度增加—介电常数减小—衰减减小﹔

■ 外导体变化的影响

■ 编织密度增加—衰减减小﹔

■ 编织+铝箔结构—衰减减小﹔

■铝箔厚度增加—衰减减小﹔

不同线种的应用设计理论重点介绍【对绞线结构】

影响衰减的因素﹕导体﹑绝缘介质﹑绝缘线径﹑对绞节距﹑对屏蔽松紧﹑对屏蔽厚度﹑成缆节距﹑总屏蔽﹑总屏蔽厚度﹑对内延时差.

■ 导体线径大—衰减小﹔导体绞合节距增大—衰减减小﹔

■  导体绞合质量差(起股﹑松散﹑不圆整等)—高频衰减跳动。

■ 绝缘介质﹕发泡度增大—介电常数减小—衰减减小﹔

■  绝缘线径﹕绝缘线径增大—阻抗增大—衰减减小﹔

■ 对绞节距﹕对绞节距增大—衰减减小﹔

■ 对屏蔽松紧

■ 铝箔绕包过紧—衰减增大﹔铝箔绕包紧—高频衰减无跳动﹔

■ 铝箔绕包过紧—高频衰减跳动﹔铝箔绕包松—高频衰减有跳动。

■ 铝箔绕包不平整—高频衰减跳动.

【衰减参数之系数的说明】

影响衰减的因素﹕在衰减参数的应用里面一般有两个系数比较重要，如附

以下为常规手动测量和软件测试的图形供参考交流！

小结建议

以上所写部分公式主要為理论知识，在实际制程中很少会根据这些公式来计算，在实际制中影响衰减的主要因素是阻抗，所以控制阻抗稳定是非常重要一个环节，这就要求在做导体时注意OD稳定、外观美观、无刮伤、凸起等会影响到阻抗的不良因素，对於芯线要求OD稳定、同心度高、表面光滑美观，绞线时要求绞距稳定、收/放线张力平衡，对於外被要求押出时不能过紧过松，所以只有做好线的每一个工段，才能保证阻抗变化不大，才能保证衰减较好 ，对于线缆研发工程师而言，不仅理论知识要掌握好，更重要的是理论结合实际来综合设计考量，今天晚上就谈到衰减，明天我们继续如以下次序！

        责任编辑：彭菁