衰减畸变电缆结构参数影响

衰减畸变尺寸影响

导体的损耗与尺寸成反比，内导体如此，外导体也如此。事实上，尺寸d和D两者并不是独立的，因为对于给定的有效介电常数，是D/d决定同轴电缆的阻

若内外导体均系同一种金属，则D/d的最佳值约为3.60若内外导体为不同的金属，例如内导体为铜，外导体为铝，则D/d的最佳值约为3.8。对于高频同轴电缆来说，D/d通常接近最佳值，阻抗为75。的同轴电缆，有效介电常数约为1.1。

当D/d为最佳值时，衰减的主要项中，内导体的影响差不多占80%，而外导体的影响仅有20%左右。

衰减畸变有效介电常数

在任何频率下有效介电常数的任何减少都会引起衰减变小。

基于这一原因，低衰减同轴电缆通常都采用空气一介质复合绝缘，其中空气占很大比例。此外，绝缘体的几何位置也要合理安排，要使它对合成有效介电常数的影响尽量小。在这方面必须注意一点，即绝缘的主体部分离内导体愈远，介电常数就愈小。

作为例子，我们来比较两种尺寸相同的2.6/10mm同轴电缆:一种用空气绝缘，介电常数为1.16，另一种用实芯绝缘，介电常数为2.30。各种频率下，两者衰减的差异大约达41%左右。在实芯绝缘的情况下，作为研究的一例，其阻抗大约为50Ω，为了使阻抗达到通常的75Ω，就必须减小内导体直径，从而使D/d明显偏离最佳值，这样一来就使衰减额外增加12%左右。

因此，在外导体内径相同、阻抗均为75Ω的情况下，用介质电常数为2.30的实芯绝缘，比用介电常数为1.16的空气绝缘，要使衰减增加58%左右。另外，实芯绝缘的介质损耗角，通常要比空气绝缘的大得多，这也要使衰减再次加大，在高频时这一现象尤为明显。

衰减畸变金属导电率影响

考虑到内导体对衰减有很大的影响，因此，必须尽可能选择像铜之类导电率高的金属作内导体。相反，由于外导体对衰减的影响要小得多，所以可用铝之类的导电率较低的金属作外导体，而这样做对总的衰减没有多大影响。

衰减畸变外导体厚度的影响

高频下，当趋肤效应引起的渗透深度与金属厚度相比可以忽略不计时，外导体的厚度对衰减没有影响。但在低频时，如果趋肤深度与金属厚度在同一数量级，则情况就不同了。

如图《2.6/10mm同轴电缆外导体厚度对衰减畸变的影响》表示2.6/10mm同轴电缆在三种不同的外导体厚度下（0.1、0.15及0.20mm）随频率的变化情况。这一组曲线表明，当频率在几兆赫之内时，外导体的厚度变化对衰减有影响，当频率超过几兆赫之后，这一影响才迅速消失。

衰减畸变是指网络信号在以双绞线作为通信介质的有线网络中传输时，会受到双绞线自身的电容和电阻的影响而容易发生信号畸变或衰减现象，而且这种信号畸变或衰减幅度往往随着双绞线距离的变长而增大，一旦传输信号的累积畸变或衰减幅度超过一定幅度后，网络信号就无法正常传输了，因此造成距离太长的有线网络不能进行稳定通信；其次，在同一条双绞线上传输的网络信号不但相互之间会产生干扰，而且还会受到双绞线附近电磁波的干扰，当信号干扰达到一定程度后，网络信号的误码率也就会不断提高，最终导致网络无法正常传输信号；第三，根据IEEE802.3通信标准要求，无论是网卡设备的RJ45端口还是其他网络设备的通信端口，其端口附近的PHY芯片往往只支持100米双绞线的驱动能力，而无法对更远的通信距离提供驱动能力；另外以太网络允许信号传输延迟时间最多只能达到512比特时间，一旦信号延迟时间超过这个标准的话，那么网络就认为信号在传输过程中发生了丢失，或者认为信号传输失败，而当有线网络的传输距离比较远时，信号传输延迟时间就很容易超过512比特时间，这样的话信号要想成功传输就不能传输太长的距离。

以双绞线作为通信介质的有线网络信号传输距离超过100米后，可能会出现网络访问速度非常缓慢，信号延迟现象非常明显，严重的话有线网络根本就无法正常稳定传输数据，甚至还会导致整个局域网网络发生瘫痪现象。而从下面几个方面出发，可以让有线网络的布线距离延伸得更远一些。

衰减畸变增强信号驱动本领

在组建有线网络时，网卡、交换机以及集线器等网络设备对信号的传输驱动“本领”的强弱，直接影响到有线网络布线距离的长短，这个驱动能力不仅仅让网络信号在双绞线上传输100米的距离，甚至能为网络信号传输更远的距离提供“动力”。从有线网络的组网实践来看，选用国际知名品牌的网络设备时，网络信号不但在100米以内的距离传输得很稳定，就是网络传输距离超过100米信号多数情况下也能正常传输。

衰减畸变合理布线

网络传输信道除了由双绞线构成外，还由许许多多的中间接插件和组件组成，这些中间接插件和组件的电气性能也会直接影响信号的传输距离。为了让信息点的传输距离能够布置得更远，需要确保所用的中间接插件和组件都尽量来自同一个生产厂家，这样可以确保每一个中间接插件和组件在各个方面的性能上保持兼容和匹配，这么一来整个信号传输通道的阻抗性能和EMC性能就处于稳定状态，那么信号在这样的通道上传输时衰减现象就会得到明显改善，信号延迟传输现象也就不会那么明显了，最终所获得的通信效果就让人满意了。为了最大限度地延长有线网络的布线距离，最好应该确保网络传输信道中所用到的中间接插件和组件都是同类产品。

另外，在实际布线的过程中，必须严格按照综合布线的标准来对双绞线的走线进行合理布置，绝对禁止在走线过程中对双绞线进行扭曲、挤压或打折，否则双绞线自身的电气性能会受到严重影响，从而导致信号传输时受到严重干扰，最终影响信号的传输距离。在对双绞线进行跳线时，不使用手工制作的方法进行跳线，而应该选用现成的制式产品，在连接中间插件时或其他组件时，保证它们的连接接头处牢靠接触、连接紧密，只有这样才能让信号衰减现象降低到最大程度。2100433B

电压谐波畸变率以各次谐波电压的均方根值与基波电压有效值之比的百分数来表示。

电压谐波畸变率THDu=UH/U1*100%;式中Un--第n次谐波电压有效值，U1--基波电压有效值。

谐波畸变率，在电气工程学科中表征波形相对正弦波畸变程度的一个性能参数，缩写为THD（Total Harmonics Distortion）。其定义为全部谐波含量均方根值与基波均方根值之比，用百分数表示。

傅里叶法分析对总谐波畸变率进行分析 。根据傅立叶分析的理论，任何周期信号可以视为一系列不同频率、幅值和相位的正弦信号的叠加，包括和原始信号同周期的信号（基波）和更高频率的正弦信号（谐波）。以电压信号为例，如基波电压的有效值为U1，二次谐波电压的有效值为U2，……，一般地，可以记n次谐波的有效值为Un。

对于工程应用中的实际信号，如电网电压，通常认为其基波频率为50Hz，但是，实际的电网电压有低频波动，并非严格的周期信号，此时，对多个周期的信号进行傅里叶变换，可以得到频率为基波周期整数倍的谐波和非整数倍的间谐波。也就是说，电网电压中既包含谐波，又包含间谐波。