第27课【衰减（Attenuation）】
·衰减（Attenuation）高频电子讯号在传动时由于基本材料电阻，产生讯号强度(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于导体材质可称直流衰减,电容电感的衰减取决于频率高低可称交流衰减，且频率越高此衰减越严重.
衰减（Attenuation）测试分析
衰减/插入损失（α，Attenuation/Insertion Loss）
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：
单位长度传输线的总衰减是中心导体的损失（αc）和介电材质损失（αd）之和。
αc＝11.39*f1/2/Z0*(d+D) dB/m f:GHz d,D:cm
或 αc＝4.34*f1/2/Z0*(d+D) dB/100ft f:MHz d,D:inch
αD＝90.96*f*Σr1/2*tan(δ) dB/m
或 αD＝2.78*f*Σr1/2*tan(δ) dB/100ft δ为散逸系数
如果ATT数值越趋近于0时，表示讯号损耗的情况越少。反之，ATT数值越负（越小）时，表示讯号损耗的情况越严重。
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，
由于金属导体中的损耗而产生的衰减；
由于介质中损耗产生的衰减。
αn={[RLGL-ω2LLCL+(RL+ω2LL2)(GL2+ωL 2C2)1/2]/2} 1/2
在低损耗近似中，上式可近似为：
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系，如果两个电压的比值奈培数为rn，同样电压比值的dB数为rdB，由于它们等于相同的电压比，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/长度为：
αdB=8.68αn=4.34(RL/Z0+GL*Z0)
注： αn表示衰减，为奈培/长度
αdB表示衰减，为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，单位为Ω（传输线理论）
理论上，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，对于非常好的传输，由于趋肤效应的影响，单位长度串联电阻随著频率的平方根增加；由于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于低频率的衰减。
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)，总衰减为：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，那麽会存在某一频率，使得在这一频率之上时介质引起的衰减处于主导地位.
低衰减因素
低衰减可归于下列因素：
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
系数越低, 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.低介电系数。
d.低的集肤效应深度
如果ATT数值越趋近于0时，表示讯号损耗的情况越少。反之，ATT数值越负(越小)时，表示讯号损耗的情况越严重.
问题：供热水公司输出热水，但实际接收单位会有差异，传输过程中有明显损耗.
原因分析：
1.传输管道的壁厚
2.传输管道的内壁光洁度 3.传输管道的材质 4.传输水的速度
5.传输的距离 6.外部环境的影响
将以上的应用论述在线材上面，可以得出如下的结果.
2.传输管道的内壁光洁度 附著力不稳定及芯线外观不良粗糙
3.传输管道的材质 芯线的绝缘材质
4.传输水的速度 导体的大小
5.传输的距离 测试线材的长短
6.外部环境的影响 测试的环境及线材的屏蔽效果(遮蔽率)
材料衰减：有电压的情况下,分子会产生摆动,摆动会产生热 量,即而把部分能量转化为热能.
导体衰减：导体会发热,消耗的为热能
反射衰减：遇到材料不均匀点
影响衰减的设计考量因素﹕*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﹔
影响衰减的制程因素﹕
制程关键点﹕
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.见附件说明导体的大小
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
电线主要分为两种，一种为同轴系列，一种为对绞系列
同轴线影响衰减的因素﹕阻抗﹑绝缘线径﹑导体直径﹑编织锭子数﹑每锭根数。
1) 阻抗增大—衰减减小﹔
2) 绝缘线径增大—阻抗增大—衰减减小﹔
3) 导体直径增大—衰减减小﹔
4) 发泡度增加—介电常数减小—衰减减小﹔
5) 外导体变化的影响
a) 编织密度增加—衰减减小﹔
b) 编织+铝箔结构—衰减减小﹔
c) 铝箔厚度增加—衰减减小﹔
对绞线-
对屏蔽厚度﹕ 铝箔厚度增加—衰减减小﹔ 铝箔厚,绕包时不容易绕紧﹐可导致高频衰减跳动。
7) 成缆节距: 成缆节距增大—衰减减小﹔
8) 总屏蔽: 屏蔽厚度及密度增加—衰减减小﹔
9 )对内延时差大—衰减偏大。设计改善:衰减偏大,加大导体线径,加大绝缘线径,加大发泡度,更改绝缘材料.(降低介质损耗角正切)工艺改善:芯线押出时尽量圆整,发泡度均匀,水中电容调小.
在衰减参数的应用里面一般有两个系数比较重要，如附表
以上所写部分主要为理论知识，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，对于芯线要求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，对于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.