一、引言

現(xiàn)今，移動通信正在向第三代(3G)、第四代(4G)移動通信網(wǎng)絡(luò)邁進，我國也即將進入3G網(wǎng)絡(luò)時代。3G網(wǎng)絡(luò)的使用頻率將達到2G以上，這就對同軸電纜的電氣性能提出了更高的要求，即更低的衰減。本文就將對影響電纜衰減的因素闡述一下自己的觀點。

二、影響同軸電纜衰減的因素

1．原材料對衰減的影響

提及同軸電纜的衰減，首先是原材料的問題，影響同軸電纜衰減的三部分包括內(nèi)導(dǎo)體、絕緣、外導(dǎo)體。在3G以下頻段，金屬衰減所占的比例遠大于介質(zhì)衰減所占比例。也就是說，電纜內(nèi)外導(dǎo)體材料的性能對電纜的衰減的影響最大。通過計算，內(nèi)導(dǎo)體材質(zhì)對衰減的影響要比外導(dǎo)體材質(zhì)對衰減的影響更大一些。所以說，電纜在生產(chǎn)制造過程中，首先要考慮內(nèi)外導(dǎo)體的材質(zhì)及性能，特別是內(nèi)導(dǎo)體的外表面和外導(dǎo)體內(nèi)表面的質(zhì)量，因為肌膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)，交流電流主要集中在內(nèi)導(dǎo)體的外表面和外導(dǎo)體的內(nèi)表面這兩部分，如果這兩部分氧化嚴重，將使電纜的衰減大幅度增加。

相對于內(nèi)外導(dǎo)體材質(zhì)，絕緣對衰減的影響相對小些，但隨著頻率的增加其影響是不斷增大的，到達2G頻段時，介質(zhì)衰減也是不容忽視的。由于絕緣層基本均采用的發(fā)泡結(jié)構(gòu)，從實際的情況來看，發(fā)泡度是影響電纜介質(zhì)衰減、特性阻抗等參數(shù)的最主要因素。

2．外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對衰減的影響

在不考慮相移、駐波的條件下，電纜的衰減常數(shù)由金屬衰減和介質(zhì)衰減兩部分組成，具體計算公式為：

 
其中： 為金屬衰減； 為介質(zhì)衰減；f為頻率； 為絕緣的等效介電常數(shù)； 為絕緣的等效介質(zhì)損耗角； 為絕緣等效外徑； 為內(nèi)導(dǎo)體等效外徑；
 
、 分別表示內(nèi)、外導(dǎo)體材料與標準軟銅不同時的電阻增大系數(shù)， ，其中ρ為導(dǎo)體電阻率， 為國際標準軟銅電阻率。
 
、 分別表示內(nèi)、外導(dǎo)體為皺紋管時相對與光滑管時的增大系數(shù)， 、 的通常取值為1．10—1．20。
 
以“7／8”電纜1800M衰減為例， 、   =1．24、 =22．73(已確定考慮了空氣層，具體計算參見參考文獻)、  =9．00、 = =1、 =1、 =1．15，算得金屬衰減為4．96dB／100m，介質(zhì)衰減為0．32dB／100m?？梢?，金屬衰減的影響對電纜總衰減的影響比介質(zhì)衰減的影響大的多。所以進一步精確對金屬衰減的計算，對總衰減計算的準確性有著重大的意義。而在上述計算中，對外導(dǎo)體為皺紋管時相對與光滑管時的增大系數(shù) 的取值尚缺乏足夠的依據(jù)，事實上， 的取值大小對金屬衰減的影響是很大的。下面，我們將建立一個新的模型，對電纜的金屬衰減進行計算，從某種意義上說，也就是進一步確定 的取值。
 
金屬衰減的計算公式為：

電纜沿長度方向任意一個微小段Δ0上，銅帶均可看作平直的，即為定值，但不同微小段的空氣層厚度的不同，使得金屬衰減也不同。遂建立如下模型對金屬衰減和介質(zhì)衰減進行計算。

如圖1所示， 電纜外導(dǎo)體的實際形狀為類似于正弦線的曲線，為了計算方便，我們將正弦曲線近似為圖中的梯形線。
將梯形線每半個周期分成4個部分，分別為圖中的第一段到第四段，其中第一段和第四段銅帶沒有拉伸，即 = 1，第二段和第三段， 增大系數(shù)與斜線傾角α有關(guān)， =1／cosα。上面四部分均使用

對金屬衰減進行計算，對于第二段平均衰減和第三段平均衰減，Do的取值均為該段中點的D。值(也可以采用積分的方式計算平均衰減，但計算過程十分復(fù)雜)。下面是采用該種模型對’7／8”電纜衰減的計算結(jié)果。(表1、表2)

那么對于整段電纜
 
外導(dǎo)體皺紋增大系數(shù)
 
 =1．000×61．41％+2．366×13．59％+2．366×8．39％+1000×16．61％ ：1．300
金屬衰減
 = 4．297× 61．41％+6．296×13．59％+7．077×8.39％+5．875×16．61％：5．064 dB／lOOm
介質(zhì)衰減
 = 0．336×61．41％+0．338×13．59％+0．340×8．39％+0．345×16．61％：0．338 dB／100m
總衰減
α= + = 5．403 dB／100m

以上模型是在電纜外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對電纜的理論衰減進行計算的一種方法。從計算中可以發(fā)現(xiàn)，電纜的金屬衰減在電纜總衰減中占很大的比例，而這種計算方法，更直觀地反映了電纜外導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)(波峰、波谷、節(jié)距等)對電纜衰減的影響。能夠使我們在電纜的設(shè)計和生產(chǎn)中更有方向性的控制電纜的結(jié)構(gòu)。

如果對上面例子中外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)參數(shù)稍加變化，我們可以發(fā)現(xiàn)，影響電纜衰減的主要因素為，電纜的波峰、波谷的尺寸，以及波峰到波谷過渡過程中的傾角的大小。更直觀的說就是，在不考慮反射等情況下，電纜的金屬衰減的大小取決于外導(dǎo)體內(nèi)表面的表面電阻，即外導(dǎo)體的皺紋系數(shù)越小，電纜金屬衰減越小。而在電纜設(shè)計和制造過程中，電纜的波峰、波谷以及波峰到波谷過渡過程中的傾角的變化都是對皺紋系數(shù)的改變。生產(chǎn)過程中，扎紋過深，會導(dǎo)致電纜波谷過小，外導(dǎo)體皺紋系數(shù)增大，致使電纜衰減惡化；在生產(chǎn)速度不變的情況下，扎紋機轉(zhuǎn)速過快，會導(dǎo)致波峰到波谷過渡過程中的傾角過于陡峭，也會使外導(dǎo)體的皺紋系數(shù)增大，導(dǎo)致衰減惡化。

3．駐波對衰減的影響

由于電纜本身的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)過程中的不均勻， 電壓駐波比必然存在，～部分能量通過多次傳輸一一反射，最終又返回到發(fā)射端。這種能量的損失，也是影響電纜衰減的因素，形成 。電壓駐波比與 關(guān)系如下：

上式中VSWR為電壓駐波比， 由電壓駐波比引起的

三、結(jié)束語

以上方法是對從外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為出發(fā)點，計算電纜理論衰減的一種方法，在電纜設(shè)計生產(chǎn)過程中不可片面依據(jù)此分析，任意大幅度改變電纜外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，設(shè)計生產(chǎn)過程中還需要考慮阻抗、駐波、速比等其他電氣參數(shù)以及電纜整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等。

電纜衰減是衡量電纜質(zhì)量水平的重要指標，在電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計階段保證理論衰減的最優(yōu)化是基礎(chǔ)，同時我們也不可以忽略其他因素對成品電纜衰減的影響，如由于電纜結(jié)構(gòu)的不均勻性造成的回波損耗，導(dǎo)致電纜衰減惡化；電纜與設(shè)備匹配性不好造成的回波損耗，導(dǎo)致電纜測試衰減偏大；原材料質(zhì)量、溫度對衰減的影響等因素，都可能使得電纜的實際測試衰減要比理論計算的衰減大。

作者：成都大唐線纜有限公司  張磊 郭志宏 賀光武

參考文獻：
《射頻同軸電纜衰減計算的探討 中國通信學會2005年光電纜學術(shù)年會論文集