电缆知识知多少

衰减（Attenuation)


信号在传输介质中传播时，将会有一部分能量转化成热能或者被传输介质吸收，从而造成信号强度不断减弱，这种现象称为衰减。


中文名衰减


原 理 将能量转化成热能或者被介质吸收


类 型 物理现象


影响因素传播距离


衰减产生的原因主要有：


①可能由通过滤波器而产生的振幅或能量的降低。


②由发散、反射、散射和吸收产生的地震波振幅的减小。


③与几何扩散无关的地震或声信号强度随距离而减小的部分。这种减小取决于传播介质的物理性质，包括反射、散射和吸收。


④如果一个平面波传播x距离时振幅减小e-a(f）x倍，则衰减因子是α(f)，一般认为它与频率是线性关系，有时认为与频率是二次方关系。


⑤信号在通过光纤线缆或系统时所损失的数量。信号在传输中，由于媒介的因素，将随时间和距离而减弱的现象。在电子设备中，为防止输入级因信号过大而限幅或阻塞，又人为加接衰减器。在超声波检测中，衰减是指超声波在介质中传播时，随着传播距离的增大，声压逐渐减弱的现象。





回波损耗（EchoLoss）又名：ReturnLoss/RL/回损/反射损耗


指在光纤连接处，后向反射光（连续不断向输入端传输的散射光)相对输入光的比率的分贝数，回波损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响。


定义为：RL=-10log(反射功率)/(入射功率)


当高速信号进入或退出光纤的某个部分，如光纤连接器，不连续和阻抗不匹配会引起反射，或回声，这就是光纤回波损耗，插入损耗测量由此产生的信号后，遇到亏损，回波损耗数据进入连接或离开连接器的另一端，是一个被反射回来的信号的测量。理想的情况下，系统中的光纤连接器，希望有一个信号非常干净的通道，回波损耗，所以我们认为是微乎其微。


回波损耗值表示为dB。一个典型的规格范围从-15到-60分贝，大多数光纤产品设计师作为连接器性能的临界值-10dB的目标，并尽量保持回波损耗低，所需的信号速度比-10dB的。在大多数情况下，-60是更可取的。


通常要求反射功率尽可能小，这样就有更多的功率传送到负载。尽量将光纤端面加工成球面或斜球面是改进回波损耗的有效方法。


阻抗（Impedance)


在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示，是一个复数，实际称为电阻，虚称为电抗，其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗 ,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。 阻抗的单位是欧姆。阻抗的概念不仅存在与电路中，在力学的振动系统中也有涉及。[1]


中文名阻抗


外文名impedance


性 质 物理量


含 义 电阻与电抗在向量上的和


名词解释


电学解释


阻抗是表示元件性能或一段电路电性能的物理量。交流电路中一段无源电路两端电压峰值(或有效值)Um与通过该电路电流峰值(或有效值)Im之比称为阻抗，用z表示，单位为欧姆(Ω)。在U一定的情况下，z越大则I越小，阻抗对电流有限制的作用。[2]


在电流中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻。除了超导体外，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的大小差异而已。电阻很小的物质称作良导体，如金属等；电阻极大的物质称作绝缘体，如木头和塑料等。还有一种介于两者之间的导体叫做半导体，而超导体则是一种电阻值等于零的物质，不过它要求在足够低的温度和足够弱的磁场下，其电阻率才为零。


在直流电和交流电中，电阻对两种电流都有阻碍作用；作为常见元器件，除了电阻还有电容和电感，这两者对交流电和直流电的作用就不像电阻那样都有阻碍作用了。电容是“隔直通交”，就是对直流电有隔断作用，就是直流不能通过，而交流电可以通过，而且随着电容值的增大或者交流电的增大，电容对交流电的阻碍作用越小，这种阻碍作用可以理解为“电阻”，但是不等同于电阻，这是一种电抗，电抗和电阻单位一样，合称“阻抗”。当然，准确的说，“阻抗”应该有三个部分，除了这两个，就是“感抗”。感抗就是电感对电流的阻碍作用，和电容不同，电感对直流电无阻碍作用（如果严谨的研究的话，在通电达到饱和之前的那个短暂的几毫秒的暂态内，也是有阻碍的）对交流有阻碍作用，感抗的单位和容抗以及电阻的单位都一样是欧姆。


力学解释


阻抗、抗、阻的概念不只存在在电路中，在振动系统中，阻抗也用Z表示，是一个复数，也是一个相量（Phasor），含有Magnitude和Phase/Polarity。由阻（Resistance）和抗（Reactance）组成。阻（resistance）是对能量的消耗，而抗（reactance）是对能量的保存。在振动系统中，由质量产生的抗，是质量抗（massresistance），而由劲度（stiffness）产生的抗，是劲度抗（stiffnessresistance）。[1]


阻抗公式


Z=R+i(ωL–1/（ωC）)


说明：负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物，复合后统称“阻抗”，写成数学公式即是：阻抗Z=R+i(ωL–1/（ωC）)。其中R为电阻，ωL为感抗，1/（ωC）为容抗。


（1）如果(ωL–1/ωC)>0，称为“感性负载”；


（2）反之，如果(ωL–1/ωC)< 0称为“容性负载”。


生活中的“阻抗”


在音响器材中，阻抗是常常提及的重要参数。例如扩音机与喇叭的阻抗多设计为8欧姆，因为在这个阻抗值下，机器有最佳的工作状态。其实喇叭的阻抗是随着频率高低的不同而变动的，喇叭规格中所标示的通常是一个大略的平均值，市面上的产品大都是四欧姆、六欧姆或八欧姆。


此外，阻抗还是耳机的重要参数。耳机的阻抗是其交流阻抗的简称，单位为欧姆(Ω)。一般来说，阻抗越小，耳机就越容易出声、越容易驱动。耳机的阻抗是随其所重放的音频信号的频率而改变的，一般耳机阻抗在低频最大，因此对低频的衰减要大于高频的；对大多数耳机而言，增大输出阻抗会使声音更暗更混(此时功放对耳机驱动单元的控制也会变弱)，但某些耳机却需要在高阻抗下才更好听。如果耳机声音尖锐刺耳，可以考虑增大耳机插孔的有效输出阻抗；如果耳机声音暗淡浑浊，并且是通过功率放大器驱动的，则可以考虑减小有效输出电阻。


不同阻抗的耳机主要用于不同的场合，在台式机或功放、VCD、DVD、电视、电脑等设备上，常用到的是高阻抗耳机，有些专业耳机阻抗甚至会在200欧姆以上，这是为了与专业机上的耳机插口匹配，此时如果使用低阻抗耳机，一定先要把音量调低再插上耳机，再一点点把音量调上去，防止耳机过载将耳机烧坏或是音圈变形错位造成破音。而对于各种便携式随身听，例如CD、MD或MP3，一般会使用低阻抗耳机(通常都在50欧姆以下)，这是因为这些低阻抗耳机比较容易驱动，同时还要注意灵敏度要高，对随身听、MP3来说灵敏度指标更加重要。当然，阻抗越高的耳机搭配输出功率大的音源时声音效果更好。


阻抗匹配技术


输入阻抗


输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。


电机转子交流阻抗测试仪


输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动，也不会对信号源有影响；而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就越轻。因此，我们可以这样认为：如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好（注：只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。）另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑　阻抗匹配问题。


输出阻抗


无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号源的内阻。本来，对于一个理想的电压源（包括电源），内阻应该为0，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。输出阻抗在电路设计最特别需要注意。


但现实中的电压源，则不能做到这一点。我们常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻r，就是（信号源/放大器输出/电源）的内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流I从这个负载上流过，并在这个电阻上产生I×r的电压降。这将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率（关于为什么会限制最大输出功率，请看后面的“阻抗匹配”一问）。同样的，一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，但实际的电路是不可能的。


匹配的概念


阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。我们先从直流电压源驱动一个负载入手。由于实际的电压源，总是有内阻的，我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么我们可以计算出流过电阻R的电流为：I=U/(R+r)，可以看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。