一、引言

現今，移動通信正在向第三代(3G)、第四代(4G)移動通信網絡邁進，我國也即將進入3G網絡時代。3G網絡的使用頻率將達到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導體、絕緣、外導體。在3G以下頻段，金屬衰減所占的比例遠大于介質衰減所占比例。也就是說，電纜內外導體材料的性能對電纜的衰減的影響最大。通過計算，內導體材質對衰減的影響要比外導體材質對衰減的影響更大一些。所以說，電纜在生產制造過程中，首先要考慮內外導體的材質及性能，特別是內導體的外表面和外導體內表面的質量，因為肌膚效應和臨近效應，交流電流主要集中在內導體的外表面和外導體的內表面這兩部分，如果這兩部分氧化嚴重，將使電纜的衰減大幅度增加。

相對于內外導體材質，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，介質衰減也是不容忽視的。由于絕緣層基本均采用的發泡結構，從實際的情況來看，發泡度是影響電纜介質衰減、特性阻抗等參數的最主要因素。

2．外導體結構對衰減的影響

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

 
其中： 為金屬衰減； 為介質衰減；f為頻率； 為絕緣的等效介電常數； 為絕緣的等效介質損耗角； 為絕緣等效外徑； 為內導體等效外徑；
 
、 分別表示內、外導體材料與標準軟銅不同時的電阻增大系數， ，其中ρ為導體電阻率， 為國際標準軟銅電阻率。
 
、 分別表示內、外導體為皺紋管時相對與光滑管時的增大系數， 、 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，對外導體為皺紋管時相對與光滑管時的增大系數 的取值尚缺乏足夠的依據，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衰減進行計算。

如圖1所示， 電纜外導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， 增大系數與斜線傾角α有關， =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，但計算過程十分復雜)。下面是采用該種模型對’7／8”電纜衰減的計算結果。(表1、表2)

那么對于整段電纜
 
外導體皺紋增大系數
 
 =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體結構的基礎上對電纜的理論衰減進行計算的一種方法。從計算中可以發現，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體的結構(波峰、波谷、節距等)對電纜衰減的影響。能夠使我們在電纜的設計和生產中更有方向性的控制電纜的結構。

如果對上面例子中外導體結構參數稍加變化，我們可以發現，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體內表面的表面電阻，即外導體的皺紋系數越小，電纜金屬衰減越小。而在電纜設計和制造過程中，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的改變。生產過程中，扎紋過深，會導致電纜波谷過小，外導體皺紋系數增大，致使電纜衰減惡化；在生產速度不變的情況下，扎紋機轉速過快，會導致波峰到波谷過渡過程中的傾角過于陡峭，也會使外導體的皺紋系數增大，導致衰減惡化。

3．駐波對衰減的影響

由于電纜本身的結構及生產過程中的不均勻， 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 關系如下：

上式中VSWR為電壓駐波比， 由電壓駐波比引起的

三、結束語

以上方法是對從外導體結構為出發點，計算電纜理論衰減的一種方法，在電纜設計生產過程中不可片面依據此分析，任意大幅度改變電纜外導體結構，設計生產過程中還需要考慮阻抗、駐波、速比等其他電氣參數以及電纜整體結構穩定性等。

電纜衰減是衡量電纜質量水平的重要指標，在電纜結構設計階段保證理論衰減的最優化是基礎，同時我們也不可以忽略其他因素對成品電纜衰減的影響，如由于電纜結構的不均勻性造成的回波損耗，導致電纜衰減惡化；電纜與設備匹配性不好造成的回波損耗，導致電纜測試衰減偏大；原材料質量、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年光電纜學術年會論文集