信號衰減原因很多，自然衰減跟頻率是沒關(guān)系的，但繞射、遮擋、大氣吸收等就和頻率有關(guān)，頻率越高越容易被遮擋，也容易被吸收，所以高頻信號更加容易衰減。

電磁波在穿透任何介質(zhì)的時候都會有損耗，手機(jī)、無線遙控器、無線路由器、藍(lán)牙、物聯(lián)網(wǎng)等采用擴(kuò)頻和其他寬帶調(diào)制技術(shù)的無線設(shè)備，會在載波頻率之外很寬的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生帶外發(fā)射和雜散發(fā)射，這些發(fā)射會對其他無線電設(shè)備產(chǎn)生干擾。

衰減---Attenuation   單位 –dB

高頻電子訊號在傳動時由于基本材料電阻，產(chǎn)生訊號強(qiáng)度(電壓)降低以外，尚有因高頻引發(fā)的Impedance，導(dǎo)致電子訊號強(qiáng)度再被降低,基本電阻的衰減取決于導(dǎo)體材質(zhì)可稱直流衰減,電容電感的衰減取決于頻率高低可稱交流衰減，且頻率越高此衰減越嚴(yán)重；如果ATT數(shù)值越趨近于0時，表示訊號損耗的情況越少。反之，ATT數(shù)值越負(fù)(越小)時，表示訊號損耗的情況越嚴(yán)重.

（常見的衰減參數(shù)的測試圖，Pass表示符合測試要求，NG表示測試數(shù)據(jù)異常）

衰減/插入損失（α，Attenuation/Insertion Loss）

指輸出端功率（Pout）比入射端功率（Pint）降低了多少，以dB（分貝）來表示，也可以是指輸出電壓（Vout）與入射電壓（Vin）相比訊號損耗剩下多少，一般是用NA（網(wǎng)路分析儀）來量測，可由儀器直接量得，其公式如下：

單位長度傳輸線的總衰減是中心導(dǎo)體的損失（αc）和介電材質(zhì)損失（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為散逸系數(shù)

如果ATT數(shù)值越趨近于0時，表示訊號損耗的情況越少。反之，ATT數(shù)值越負(fù)（越?。r，表示訊號損耗的情況越嚴(yán)重。

衰減常數(shù)（參照電線電纜手冊一的數(shù)據(jù)說明）

表示電磁波在均勻電纜上每公裡的衰減值，它由兩部分組成，

由于金屬導(dǎo)體中的損耗而產(chǎn)生的衰減；

由于介質(zhì)中損耗產(chǎn)生的衰減。

αn={[RLGL-ω-2LLCL+(RL+ω2LL2)(GL2+ωL -2C2)1/2]/2} 1/2

 在低損耗近似中，上式可近似為：

αn=(RL/Z0+GL*Z0)/2

從兩個電壓比值奈培數(shù)到同一比值的dB數(shù)之間存在一個簡單的轉(zhuǎn)換關(guān)係，如果兩個電壓的比值奈培數(shù)為rn，同樣電壓比值的dB數(shù)為rdB，由于它們等于相同的電壓比，所以可以得到：

10rdB/20=ern

rdB=rn*20loge=8.68*rn

所以傳輸線單位長度的衰減dB/長度為：

αdB=8.68αn=4.34(RL/Z0+GL*Z0)

  注：αn表示衰減，為奈培/長度

         αdB表示衰減，為dB/長度

         RL表示導(dǎo)線單位長度串聯(lián)電阻

         CL表示單位長度電容

         LL表示單位長度串聯(lián)回路電感

         GL表示由介質(zhì)引起的單位長度并聯(lián)電導(dǎo)

理論上，這雖是頻域中的衰減，但衰減卻與頻率沒有內(nèi)在聯(lián)系，然而事實上，在現(xiàn)實世界中，對于非常好的傳輸，由于趨膚效應(yīng)的影響，單位長度串聯(lián)電阻隨著頻率的平方根增加；由于介質(zhì)損耗因數(shù)的影響，單位長度并聯(lián)電導(dǎo)隨著頻率而增加，這意味著衰減也會隨著頻率的升高而增加，高頻率正弦波的衰減要大于低頻率的衰減。

單位元長度損耗由兩部分組成，一部分是由導(dǎo)線損耗引起的衰減：αcond=4.34(RL/Z0),另一部分衰減與介質(zhì)材料損耗有關(guān)：αdiel=4.34(GL*Z0)，總衰減為：αdB=αcond＋αdiel

隨著頻率的升高，介質(zhì)引起衰減的增加速度要比導(dǎo)線引起衰減的增加速度快，那么會存在某一頻率，使得在這一頻率之上時介質(zhì)引起的衰減處于主導(dǎo)地位.

傳輸線上的信號損耗：

綜合以上信號損耗主要包括以下幾種：

阻性損耗、介質(zhì)損耗：信號以電磁波的形式在傳輸線中傳輸，在介質(zhì)中產(chǎn)生極化。介質(zhì)中的帶電粒子沿著電場方向規(guī)則排列，電荷的規(guī)則移動消耗了能量。

相鄰耦合損耗：串?dāng)_的影響，信號的能量一部分耦合到響鈴的線上去，從而衰減了自身的能量。

反射損耗和輻射損耗等：反射的信號在傳輸線上來回傳輸，最終對信號的總能量構(gòu)成損耗；高頻信號以電磁波的形式輻射出PCB

在分析傳輸線損耗時，還應(yīng)注意：趨膚效應(yīng)； 鄰近效應(yīng) ；表面粗糙度；復(fù)介電常數(shù) ；介質(zhì)損耗 ；隨頻率變化的阻抗特性和時延特性等，特別自身的損耗是高頻損耗的主要部分：主要是由導(dǎo)線自身的電阻所引起的損耗，在交流信號下，導(dǎo)線的阻抗會隨著頻率的變化而變化；走線的表面都會有一定的粗糙度，當(dāng)信號的波長與走線層表明的粗糙度相近時會加劇阻性損耗，而且由于趨膚效應(yīng)的影響，高頻電流會集中在導(dǎo)體的表面，這會進(jìn)一步加劇導(dǎo)體的阻抗損耗，下面我們將分析這些損耗如何體現(xiàn)在傳輸線上面.

線纜的低衰減可歸于下列因素：

a.很大的中心導(dǎo)體直徑(d)或絕緣介電材質(zhì)的直徑。 

介電材質(zhì)能防止高頻能量經(jīng)由電阻成份散逸而保存的能力.

介電材質(zhì)散逸系數(shù)越低, 代表其傳遞高頻能量之能力越高。

b.中心導(dǎo)體直徑或覆被低阻值。

c.低介電係數(shù)。

d.低的集膚效應(yīng)深度。

（舉一個生活中的例子，如圖為熱水傳輸管道）

問題1：供熱水公司輸出熱水假設(shè)100°C，但實際接收單位肯定會有差異，在這個熱水傳輸過程中有發(fā)生明顯損耗.

問題2：一杯熱水100°C，放置一個小時以后，可能就變成常溫的水，在這個放置過程中，水溫發(fā)生明顯損耗.

影響到熱水傳輸損耗的原因分析：

• 傳輸管道的壁厚（會影響保溫的時間）
  

• 傳輸管道的內(nèi)壁光潔度（會阻礙傳輸?shù)乃俣龋?br/>

• 傳輸管道的材質(zhì)（會影響保溫的時間）
  

• 傳輸水的速度 （速度直接影響水溫?fù)p耗的速度）
  

• 傳輸?shù)木嚯x（距離直接影響水溫?fù)p耗的速度）
  

• 外部環(huán)境的影響（會影響保溫的時間）
  

（如圖對比管道圖，銅絲即為傳輸?shù)暮诵乃?，絕緣皮即是保護(hù)的傳輸管道）

影響到線纜傳輸損耗的原因分析：

• 傳輸管道的壁厚（對比為芯線的皮厚）  
  

• 傳輸管道的內(nèi)壁光潔度（對比為線材附著力不穩(wěn)定及芯線外觀不良粗糙）
  

• 傳輸管道的材質(zhì)（ 芯線的絕緣材質(zhì)）
  

• 傳輸水的速度（導(dǎo)體的大小）
  

• 傳輸?shù)木嚯x（測試線材的長短）
  

• 外部環(huán)境的影響（測試的環(huán)境及線材的屏蔽效果(遮蔽率)）
  

線纜設(shè)計中關(guān)鍵點﹕

• 阻抗，絕緣外徑，導(dǎo)體外徑，屏蔽狀況

• 阻抗大；衰減小﹔

• 絕緣線徑大；阻抗大；衰減小﹔

• 導(dǎo)體直徑大；衰減小﹔

• 發(fā)泡度大；介電常數(shù)小；衰減小﹔

• 編織密度增加；衰減小﹔

• 編織+鋁箔結(jié)構(gòu)；衰減小﹔

• 鋁箔厚度增加；衰減小﹔

線纜生產(chǎn)過程中控制關(guān)鍵點﹕

• 芯線的皮厚偏??；衰減增大

• 附著力不穩(wěn)定及芯線外觀不良粗糙；衰減增大

• 芯線的絕緣材質(zhì)；介電常數(shù)小，衰減小

• 導(dǎo)體偏小；衰減大

• 測試線材的長短；線長衰減大測試的環(huán)境及線材的屏蔽效果(遮蔽率)；環(huán)境差；衰減大.

不同線種的應(yīng)用設(shè)計理論重點也不同，以下做簡要數(shù)據(jù)羅列說明

電線主要分為兩種，一種為同軸系列，一種為對絞系列

同軸線主要影響衰減的因素﹕阻抗﹑絕緣線徑﹑導(dǎo)體直徑﹑編織錠子數(shù)﹑每錠根數(shù)。

（目前需要用到同軸線的主要成品系列羅列）

1) 阻抗增大；衰減減小﹔

2) 絕緣線徑增大；阻抗增大；衰減減小﹔

3) 導(dǎo)體直徑增大；衰減減小﹔

4) 發(fā)泡度增加；介電常數(shù)減??；衰減減小﹔

5) 外導(dǎo)體變化（編織）的影響

a) 編織密度增加；衰減減小﹔

b) 編織+鋁箔結(jié)構(gòu)；衰減減小﹔

c) 鋁箔厚度增加；衰減減小﹔

雙絞線主要影響衰減的因素﹕導(dǎo)體﹑絕緣介質(zhì)﹑絕緣線徑﹑對絞節(jié)距﹑對屏蔽松緊﹑對屏蔽厚度﹑成纜節(jié)距﹑總屏蔽﹑總屏蔽厚度﹑對內(nèi)延時差。

（目前雙絞線的種類非常多，網(wǎng)線最為普遍，其它如HDMI，USB,DP等都為此類別）

1) 導(dǎo)體

• 導(dǎo)體線徑大；衰減小﹔

• 導(dǎo)體絞合節(jié)距增大；衰減減小

• 導(dǎo)體絞合質(zhì)量差(起股﹑松散﹑不圓整等)；高頻衰減跳動。

2) 絕緣介質(zhì)﹕發(fā)泡度增大；介電常數(shù)減小；衰減減小﹔

3) 絕緣線徑﹕絕緣線徑增大；阻抗增大；衰減減小﹔

4) 對絞節(jié)距﹕對絞節(jié)距增大；衰減減小﹔

5) 對屏蔽松緊

• 鋁箔繞包過緊；衰減增大﹔

• 鋁箔繞包緊；高頻衰減無跳動﹔

• 鋁箔繞包過緊；高頻衰減跳動﹔

• 鋁箔繞包松；高頻衰減有跳動。

• 鋁箔繞包不平整；高頻衰減跳動.

衰減參數(shù)小結(jié)：以上所寫部分主要為理論知識，在實際制程中很少會根據(jù)這些公式來計算，在實際制中影響衰減的主要因素是阻抗，所以控制阻抗穩(wěn)定是非常重要一個環(huán)節(jié)，這就要求在做導(dǎo)體時注意OD穩(wěn)定、外觀美觀、無刮傷、凸起等會影響到阻抗的不良因素，對于芯線要求OD穩(wěn)定、同心度高、表面光滑美觀，絞線時要求絞距穩(wěn)定、收/放線張力平衡，對于外被要求押出時不能過緊過松。所以只有做好線的每一個工段，才能保證阻抗變化不大，才能保證衰減較好；在衰減計算參數(shù)的應(yīng)用里面一般有兩個系數(shù)比較重要，如下附表

常見衰減相關(guān)問題解惑

01，低頻衰減的主要影響因素是導(dǎo)體，高頻衰減的主要影響因素是絕緣材料，而材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切是隨著頻率的升高而逐漸增加的.

02，感覺高頻信號更容易衰減？

高頻信號在電力線上的衰減隨著頻率的增加而增加，但在某些頻率，由于負(fù)載產(chǎn)生的共振現(xiàn)象和傳輸線效應(yīng)的影響，衰減會出現(xiàn)突然的迅速增加。同時，信號傳輸距離對信號衰減程度也起著決定性的影響；隨著距離的增加，衰減會迅速地增加。從統(tǒng)計上來說，這種變化還是有一定的定性規(guī)律可尋的。實驗表明信號的衰減是距離的函數(shù)，衰減和信噪比有很大關(guān)系，信噪比，是指信道中，信號功率與噪聲功率的比值，這也意味著這個數(shù)值越大，用戶的線路質(zhì)量也越好.

03，趨膚效應(yīng)不屬于高頻電流的衰減？

趨膚效應(yīng)本身不屬于高頻電流的衰減，而是一種現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是電流集中在電線的表面導(dǎo)致線路的電阻增大，從而導(dǎo)致衰減。

另外造成高頻電流衰減的因素是高頻輻射。我們知道，電流產(chǎn)生磁場，交變電流產(chǎn)生交變磁場，而交變磁場產(chǎn)生交變電場，所以交變電流周圍產(chǎn)生交變的電場和磁場（這就是電磁場）并往周圍輻射，往外輻射的能量隨頻率的增加而增加。因此高頻電流要向外輻射電磁能量從而使高頻電流衰減。

還有線路的分布電容和分布電感，我們知道線路的分布電容和分布電感都不大，在直流電路和低頻電路中可以忽略，但在高頻電路中影響很大。線路越長分布電感和分布電容越大，分布電感大線路感抗就大，衰減就大，另外分布電感大造成電磁輻射也增大；分布電容會分流高頻電流導(dǎo)致高頻電流衰減。

04，為什么說電磁波的頻率越低，衰減越快

電磁波的波長與頻率成反比，頻率越高，波長越短，更容易受到小物體的阻zhi擋，所以衰減更快。

低頻信號加載到高頻信號上是為了降低干擾，頻率越高越不容易受到干擾，而且高頻的電磁波相對容易激勵并向空間發(fā)射。無論是電磁波在空間傳輸隨空間程差的衰減，還是電磁波在介質(zhì)中傳播由損耗角正切引起的衰減，都是隨頻率的升高衰減越大

05，輻射損失（radiation loss）：在高頻的時侯有較多的電磁波能量輻射出去，其實EMC的問題，在所有電器和電子設(shè)備工作時都會有間歇或連續(xù)性電壓電流變化，有時變化速率還相當(dāng)快，這樣會導(dǎo)致在不同頻率內(nèi)或一個頻帶間產(chǎn)生電磁能量，而相應(yīng)的電路則會將這種能量發(fā)射到周圍的環(huán)境中。EMI有兩條途徑離開或進(jìn)入一個電路：輻射和傳導(dǎo)。信號輻射是藉由外殼的縫、槽、開孔或其它缺口泄漏出去；而信號傳導(dǎo)則藉由耦合到電源、信號和控制在線離開外殼，在開放的空間中自由輻射，從而產(chǎn)生干擾。很多EMI抑制都采用外殼屏蔽和縫隙屏蔽結(jié)合的方式來實現(xiàn)，大多數(shù)時侯下面這些簡單原則可以有助于實現(xiàn)EMI屏蔽：從源頭處降低干擾；藉由屏蔽過濾或接地將干擾產(chǎn)生電路隔離以及增強(qiáng)敏感電路的抗干擾能力等。

06，上升時間衰減（rise time degradation）;脈沖信號上升時間的衰減主要是因為沿著傳輸環(huán)境中不連續(xù)性所造成，諸如系統(tǒng)加入連接器、電纜，以及pads等，所以在設(shè)計連接器時，假若上升時間衰減比規(guī)范定義來的大，此時必須減少上升時間的衰減。

07，偏移（skew）偏移是為了確保一對差動信號經(jīng)過連接器一對端子后，可以保持能接受的差動不平衡，因為在設(shè)計連接器時，同一對差動信號的端子其長度要設(shè)計成等長，以避免偏移（skew）的產(chǎn)生，確保差動的平衡。

08，感覺高頻信號更容易衰減？高頻信號在電力線上的衰減隨著頻率的增加而增加，但在某些頻率，由于負(fù)載產(chǎn)生的共振現(xiàn)象和傳輸線效應(yīng)的影響，衰減會出現(xiàn)突然的迅速增加。同時，信號傳輸距離對信號衰減程度也起著決定性的影響；隨著距離的增加，衰減會迅速地增加。從統(tǒng)計上來說，這種變化還是有一定的定性規(guī)律可尋的。實驗表明信號的衰減是距離的函數(shù)，衰減和信噪比有很大關(guān)系，信噪比，是指信道中，信號功率與噪聲功率的比值，這也意味著這個數(shù)值越大，用戶的線路質(zhì)量也越好.

09，趨膚效應(yīng)不屬于高頻電流的衰減？趨膚效應(yīng)本身不屬于高頻電流的衰減，而是一種現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是電流集中在電線的表面導(dǎo)致線路的電阻增大，從而導(dǎo)致衰減。另外造成高頻電流衰減的因素是高頻輻射。我們知道，電流產(chǎn)生磁場，交變電流產(chǎn)生交變磁場，而交變磁場產(chǎn)生交變電場，所以交變電流周圍產(chǎn)生交變的電場和磁場（這就是電磁場）并往周圍輻射，往外輻射的能量隨頻率的增加而增加。因此高頻電流要向外輻射電磁能量從而使高頻電流衰減。還有線路的分布電容和分布電感，我們知道線路的分布電容和分布電感都不大，在直流電路和低頻電路中可以忽略，但在高頻電路中影響很大。線路越長分布電感和分布電容越大，分布電感大線路感抗就大，衰減就大，另外分布電感大造成電磁輻射也增大；分布電容會分流高頻電流導(dǎo)致高頻電流衰減。

10，為什么說電磁波的頻率越低，衰減越快;電磁波的波長與頻率成反比，頻率越高，波長越短，更容易受到小物體的阻擋，所以衰減更快。低頻信號加載到高頻信號上是為了降低干擾，頻率越高越不容易受到干擾，而且高頻的電磁波相對容易激勵并向空間發(fā)射。無論是電磁波在空間傳輸隨空間程差的衰減，還是電磁波在介質(zhì)中傳播由損耗角正切引起的衰減，都是隨頻率的升高衰減越大.