衰減畸變

衰減畸變尺寸影響

導(dǎo)體的損耗與尺寸成反比，內(nèi)導(dǎo)體如此，外導(dǎo)體也如此。事實(shí)上，尺寸d和D兩者并不是獨(dú)立的，因?yàn)閷?duì)于給定的有效介電常數(shù)，是D/d決定同軸電纜的阻

若內(nèi)外導(dǎo)體均系同一種金屬，則D/d的最佳值約為3.60若內(nèi)外導(dǎo)體為不同的金屬，例如內(nèi)導(dǎo)體為銅，外導(dǎo)體為鋁，則D/d的最佳值約為3.8。對(duì)于高頻同軸電纜來(lái)說(shuō)，D/d通常接近最佳值，阻抗為75。的同軸電纜，有效介電常數(shù)約為1.1。

當(dāng)D/d為最佳值時(shí)，衰減的主要項(xiàng)中，內(nèi)導(dǎo)體的影響差不多占80%，而外導(dǎo)體的影響僅有20%左右。

衰減畸變有效介電常數(shù)

在任何頻率下有效介電常數(shù)的任何減少都會(huì)引起衰減變小。

基于這一原因，低衰減同軸電纜通常都采用空氣一介質(zhì)復(fù)合絕緣，其中空氣占很大比例。此外，絕緣體的幾何位置也要合理安排，要使它對(duì)合成有效介電常數(shù)的影響盡量小。在這方面必須注意一點(diǎn)，即絕緣的主體部分離內(nèi)導(dǎo)體愈遠(yuǎn)，介電常數(shù)就愈小。

作為例子，我們來(lái)比較兩種尺寸相同的2.6/10mm同軸電纜:一種用空氣絕緣，介電常數(shù)為1.16，另一種用實(shí)芯絕緣，介電常數(shù)為2.30。各種頻率下，兩者衰減的差異大約達(dá)41%左右。在實(shí)芯絕緣的情況下，作為研究的一例，其阻抗大約為50Ω，為了使阻抗達(dá)到通常的75Ω，就必須減小內(nèi)導(dǎo)體直徑，從而使D/d明顯偏離最佳值，這樣一來(lái)就使衰減額外增加12%左右。

因此，在外導(dǎo)體內(nèi)徑相同、阻抗均為75Ω的情況下，用介質(zhì)電常數(shù)為2.30的實(shí)芯絕緣，比用介電常數(shù)為1.16的空氣絕緣，要使衰減增加58%左右。另外，實(shí)芯絕緣的介質(zhì)損耗角，通常要比空氣絕緣的大得多，這也要使衰減再次加大，在高頻時(shí)這一現(xiàn)象尤為明顯。

衰減畸變金屬導(dǎo)電率影響

考慮到內(nèi)導(dǎo)體對(duì)衰減有很大的影響，因此，必須盡可能選擇像銅之類導(dǎo)電率高的金屬作內(nèi)導(dǎo)體。相反，由于外導(dǎo)體對(duì)衰減的影響要小得多，所以可用鋁之類的導(dǎo)電率較低的金屬作外導(dǎo)體，而這樣做對(duì)總的衰減沒有多大影響。

衰減畸變外導(dǎo)體厚度的影響

高頻下，當(dāng)趨膚效應(yīng)引起的滲透深度與金屬厚度相比可以忽略不計(jì)時(shí)，外導(dǎo)體的厚度對(duì)衰減沒有影響。但在低頻時(shí)，如果趨膚深度與金屬厚度在同一數(shù)量級(jí)，則情況就不同了。

如圖《2.6/10mm同軸電纜外導(dǎo)體厚度對(duì)衰減畸變的影響》表示2.6/10mm同軸電纜在三種不同的外導(dǎo)體厚度下（0.1、0.15及0.20mm）隨頻率的變化情況。這一組曲線表明，當(dāng)頻率在幾兆赫之內(nèi)時(shí)，外導(dǎo)體的厚度變化對(duì)衰減有影響，當(dāng)頻率超過(guò)幾兆赫之后，這一影響才迅速消失。

以雙絞線作為通信介質(zhì)的有線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸距離超過(guò)100米后，可能會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)速度非常緩慢，信號(hào)延遲現(xiàn)象非常明顯，嚴(yán)重的話有線網(wǎng)絡(luò)根本就無(wú)法正常穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)，甚至還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生癱瘓現(xiàn)象。而從下面幾個(gè)方面出發(fā)，可以讓有線網(wǎng)絡(luò)的布線距離延伸得更遠(yuǎn)一些。

衰減畸變?cè)鰪?qiáng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)本領(lǐng)

在組建有線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)卡、交換機(jī)以及集線器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)信號(hào)的傳輸驅(qū)動(dòng)“本領(lǐng)”的強(qiáng)弱，直接影響到有線網(wǎng)絡(luò)布線距離的長(zhǎng)短，這個(gè)驅(qū)動(dòng)能力不僅僅讓網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在雙絞線上傳輸100米的距離，甚至能為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸更遠(yuǎn)的距離提供“動(dòng)力”。從有線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)實(shí)踐來(lái)看，選用國(guó)際知名品牌的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不但在100米以內(nèi)的距離傳輸?shù)煤芊€(wěn)定，就是網(wǎng)絡(luò)傳輸距離超過(guò)100米信號(hào)多數(shù)情況下也能正常傳輸。

衰減畸變合理布線

網(wǎng)絡(luò)傳輸信道除了由雙絞線構(gòu)成外，還由許許多多的中間接插件和組件組成，這些中間接插件和組件的電氣性能也會(huì)直接影響信號(hào)的傳輸距離。為了讓信息點(diǎn)的傳輸距離能夠布置得更遠(yuǎn)，需要確保所用的中間接插件和組件都盡量來(lái)自同一個(gè)生產(chǎn)廠家，這樣可以確保每一個(gè)中間接插件和組件在各個(gè)方面的性能上保持兼容和匹配，這么一來(lái)整個(gè)信號(hào)傳輸通道的阻抗性能和EMC性能就處于穩(wěn)定狀態(tài)，那么信號(hào)在這樣的通道上傳輸時(shí)衰減現(xiàn)象就會(huì)得到明顯改善，信號(hào)延遲傳輸現(xiàn)象也就不會(huì)那么明顯了，最終所獲得的通信效果就讓人滿意了。為了最大限度地延長(zhǎng)有線網(wǎng)絡(luò)的布線距離，最好應(yīng)該確保網(wǎng)絡(luò)傳輸信道中所用到的中間接插件和組件都是同類產(chǎn)品。

另外，在實(shí)際布線的過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照綜合布線的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)雙絞線的走線進(jìn)行合理布置，絕對(duì)禁止在走線過(guò)程中對(duì)雙絞線進(jìn)行扭曲、擠壓或打折，否則雙絞線自身的電氣性能會(huì)受到嚴(yán)重影響，從而導(dǎo)致信號(hào)傳輸時(shí)受到嚴(yán)重干擾，最終影響信號(hào)的傳輸距離。在對(duì)雙絞線進(jìn)行跳線時(shí)，不使用手工制作的方法進(jìn)行跳線，而應(yīng)該選用現(xiàn)成的制式產(chǎn)品，在連接中間插件時(shí)或其他組件時(shí)，保證它們的連接接頭處牢靠接觸、連接緊密，只有這樣才能讓信號(hào)衰減現(xiàn)象降低到最大程度。2100433B

衰減畸變是指網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在以雙絞線作為通信介質(zhì)的有線網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)，會(huì)受到雙絞線自身的電容和電阻的影響而容易發(fā)生信號(hào)畸變或衰減現(xiàn)象，而且這種信號(hào)畸變或衰減幅度往往隨著雙絞線距離的變長(zhǎng)而增大，一旦傳輸信號(hào)的累積畸變或衰減幅度超過(guò)一定幅度后，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)就無(wú)法正常傳輸了，因此造成距離太長(zhǎng)的有線網(wǎng)絡(luò)不能進(jìn)行穩(wěn)定通信；其次，在同一條雙絞線上傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)信號(hào)不但相互之間會(huì)產(chǎn)生干擾，而且還會(huì)受到雙絞線附近電磁波的干擾，當(dāng)信號(hào)干擾達(dá)到一定程度后，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的誤碼率也就會(huì)不斷提高，最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)無(wú)法正常傳輸信號(hào)；第三，根據(jù)IEEE802.3通信標(biāo)準(zhǔn)要求，無(wú)論是網(wǎng)卡設(shè)備的RJ45端口還是其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的通信端口，其端口附近的PHY芯片往往只支持100米雙絞線的驅(qū)動(dòng)能力，而無(wú)法對(duì)更遠(yuǎn)的通信距離提供驅(qū)動(dòng)能力；另外以太網(wǎng)絡(luò)允許信號(hào)傳輸延遲時(shí)間最多只能達(dá)到512比特時(shí)間，一旦信號(hào)延遲時(shí)間超過(guò)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的話，那么網(wǎng)絡(luò)就認(rèn)為信號(hào)在傳輸過(guò)程中發(fā)生了丟失，或者認(rèn)為信號(hào)傳輸失敗，而當(dāng)有線網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離比較遠(yuǎn)時(shí)，信號(hào)傳輸延遲時(shí)間就很容易超過(guò)512比特時(shí)間，這樣的話信號(hào)要想成功傳輸就不能傳輸太長(zhǎng)的距離。

電壓諧波畸變率以各次諧波電壓的均方根值與基波電壓有效值之比的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。

電壓諧波畸變率THDu=UH/U1*100%;式中Un--第n次諧波電壓有效值，U1--基波電壓有效值。

諧波畸變率，在電氣工程學(xué)科中表征波形相對(duì)正弦波畸變程度的一個(gè)性能參數(shù)，縮寫為THD（Total Harmonics Distortion）。其定義為全部諧波含量均方根值與基波均方根值之比，用百分?jǐn)?shù)表示。

傅里葉法分析對(duì)總諧波畸變率進(jìn)行分析 。根據(jù)傅立葉分析的理論，任何周期信號(hào)可以視為一系列不同頻率、幅值和相位的正弦信號(hào)的疊加，包括和原始信號(hào)同周期的信號(hào)（基波）和更高頻率的正弦信號(hào)（諧波）。以電壓信號(hào)為例，如基波電壓的有效值為U1，二次諧波電壓的有效值為U2，……，一般地，可以記n次諧波的有效值為Un。

對(duì)于工程應(yīng)用中的實(shí)際信號(hào)，如電網(wǎng)電壓，通常認(rèn)為其基波頻率為50Hz，但是，實(shí)際的電網(wǎng)電壓有低頻波動(dòng)，并非嚴(yán)格的周期信號(hào)，此時(shí)，對(duì)多個(gè)周期的信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，可以得到頻率為基波周期整數(shù)倍的諧波和非整數(shù)倍的間諧波。也就是說(shuō)，電網(wǎng)電壓中既包含諧波，又包含間諧波。