衰減畸變

網路信號在以雙絞線作為通信介質的有線網路中傳輸時，會受到雙絞線自身的電容和電阻的影響而容易發生信號畸變或衰減現象，而且這種信號畸變或衰減幅度往往隨著雙絞線距離的變長而增大，影響數據傳輸質量。

基本介紹

• 中文名：衰減畸變
• 外文名：attenuation distortion
• 危害：影響數據傳輸質量
• 實質：發生信號畸變或衰減現象
• 原因：雙絞線自身的電容和電阻的影響
• 套用學科：電器工程、儀器科學

簡介

衰減畸變是指網路信號在以雙絞線作為通信介質的有線網路中傳輸時，會受到雙絞線自身的電容和電阻的影響而容易發生信號畸變或衰減現象，而且這種信號畸變或衰減幅度往往隨著雙絞線距離的變長而增大，一旦傳輸信號的累積畸變或衰減幅度超過一定幅度後，網路信號就無法正常傳輸了，因此造成距離太長的有線網路不能進行穩定通信；其次，在同一條雙絞線上傳輸的網路信號不但相互之間會產生干擾，而且還會受到雙絞線附近電磁波的干擾，當信號干擾達到一定程度後，網路信號的誤碼率也就會不斷提高，最終導致網路無法正常傳輸信號；第三，根據IEEE802.3通信標準要求，無論是網卡設備的RJ45連線埠還是其他網路設備的通信連線埠，其連線埠附近的PHY晶片往往只支持100米雙絞線的驅動能力，而無法對更遠的通信距離提供驅動能力；另外乙太網絡允許信號傳輸延遲時間最多只能達到512比特時間，一旦信號延遲時間超過這個標準的話，那么網路就認為信號在傳輸過程中發生了丟失，或者認為信號傳輸失敗，而當有線網路的傳輸距離比較遠時，信號傳輸延遲時間就很容易超過512比特時間，這樣的話信號要想成功傳輸就不能傳輸太長的距離。

電纜結構參數影響

尺寸影響

導體的損耗與尺寸成反比，內導體如此，外導體也如此。事實上，尺寸d和D兩者並不是獨立的，因為對於給定的有效介電常數，是D/d決定同軸電纜的阻

若內外導體均系同一種金屬，則D/d的最佳值約為3.60若內外導體為不同的金屬，例如內導體為銅，外導體為鋁，則D/d的最佳值約為3.8。對於高頻同軸電纜來說，D/d通常接近最佳值，阻抗為75。的同軸電纜，有效介電常數約為1.1。

當D/d為最佳值時，衰減的主要項中，內導體的影響差不多占80%，而外導體的影響僅有20%左右。

有效介電常數

在任何頻率下有效介電常數的任何減少都會引起衰減變小。

基於這一原因，低衰減同軸電纜通常都採用空氣一介質複合絕緣，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，要使它對合成有效介電常數的影響儘量小。在這方面必須注意一點，即絕緣的主體部分離內導體愈遠，介電常數就愈小。

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

因此，在外導體內徑相同、阻抗均為75Ω的情況下，用介質電常數為2.30的實芯絕緣，比用介電常數為1.16的空氣絕緣，要使衰減增加58%左右。另外，實芯絕緣的介質損耗角，通常要比空氣絕緣的大得多，這也要使衰減再次加大，在高頻時這一現象尤為明顯。

金屬導電率影響

考慮到內導體對衰減有很大的影響，因此，必須儘可能選擇像銅之類導電率高的金屬作內導體。相反，由於外導體對衰減的影響要小得多，所以可用鋁之類的導電率較低的金屬作外導體，而這樣做對總的衰減沒有多大影響。

外導體厚度的影響

高頻下，當趨膚效應引起的滲透深度與金屬厚度相比可以忽略不計時，外導體的厚度對衰減沒有影響。但在低頻時，如果趨膚深度與金屬厚度在同一數量級，則情況就不同了。

2.6/ 10mm同軸電纜外導體厚度對衰減畸變的影響

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

解決方案

以雙絞線作為通信介質的有線網路信號傳輸距離超過100米後，可能會出現網路訪問速度非常緩慢，信號延遲現象非常明顯，嚴重的話有線網路根本就無法正常穩定傳輸數據，甚至還會導致整個區域網路網路發生癱瘓現象。而從下面幾個方面出發，可以讓有線網路的布線距離延伸得更遠一些。

增強信號驅動本領

在組建有線網路時，網卡、交換機以及集線器等網路設備對信號的傳輸驅動“本領”的強弱，直接影響到有線網路布線距離的長短，這個驅動能力不僅僅讓網路信號在雙絞線上傳輸100米的距離，甚至能為網路信號傳輸更遠的距離提供“動力”。從有線網路的組網實踐來看，選用國際知名品牌的網路設備時，網路信號不但在100米以內的距離傳輸得很穩定，就是網路傳輸距離超過100米信號多數情況下也能正常傳輸。

合理布線

網路傳輸信道除了由雙絞線構成外，還由許許多多的中間接外掛程式和組件組成，這些中間接外掛程式和組件的電氣性能也會直接影響信號的傳輸距離。為了讓信息點的傳輸距離能夠布置得更遠，需要確保所用的中間接外掛程式和組件都儘量來自同一個生產廠家，這樣可以確保每一個中間接外掛程式和組件在各個方面的性能上保持兼容和匹配，這么一來整個信號傳輸通道的阻抗性能和EMC性能就處於穩定狀態，那么信號在這樣的通道上傳輸時衰減現象就會得到明顯改善，信號延遲傳輸現象也就不會那么明顯了，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有線網路的布線距離，最好應該確保網路傳輸信道中所用到的中間接外掛程式和組件都是同類產品。

另外，在實際布線的過程中，必須嚴格按照綜合布線的標準來對雙絞線的走線進行合理布置，絕對禁止在走線過程中對雙絞線進行扭曲、擠壓或打折，否則雙絞線自身的電氣性能會受到嚴重影響，從而導致信號傳輸時受到嚴重干擾，最終影響信號的傳輸距離。在對雙絞線進行跳線時，不使用手工製作的方法進行跳線，而應該選用現成的制式產品，在連線中間外掛程式時或其他組件時，保證它們的連線接頭處牢靠接觸、連線緊密，只有這樣才能讓信號衰減現象降低到最大程度。