隨著汽車ADAS的發(fā)展，對(duì)車載數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來越高，相應(yīng)而生的以太網(wǎng)傳輸速率更是達(dá)到了10Gbps以上，高速傳輸?shù)臅r(shí)代，信號(hào)的完整性至關(guān)重要，與生命安全密切相聯(lián)，今天我們就來探討一下汽車數(shù)據(jù)直接關(guān)系信號(hào)完整的衰減參數(shù)。

1.什么是衰減

電纜衰減是指信號(hào)在傳輸過程中的信號(hào)強(qiáng)度逐漸降低的現(xiàn)象。

信號(hào)在整個(gè)鏈路中的傳輸，就像是一場(chǎng)接力賽，在電纜中傳輸，則是接力賽中的一棒。

信號(hào)剛進(jìn)入電纜時(shí)，就如同剛剛開始跑步，活力十足?？呻S著里程的增加，體力大幅度下降，信號(hào)的強(qiáng)度自然也會(huì)同等道理的減弱。這個(gè)減弱的過程，可以統(tǒng)稱為衰減。

若是體力消耗過大，沒辦法將手中的棒傳遞給下一個(gè)伙伴，接力賽自然是失敗告終。同樣的道理，若是信號(hào)衰減過大，所攜帶信息中道崩殂，沒辦法抵達(dá)輸出端，那么整個(gè)鏈路便也沒有了信息的傳送。

當(dāng)然，絕大多數(shù)情況不會(huì)出現(xiàn)中道崩殂的情況，大多數(shù)時(shí)候，信號(hào)都是因?yàn)樗p過大，導(dǎo)致交接過程“掉棒“等情況發(fā)生，如此，也幾乎等于這場(chǎng)接力比賽輸?shù)袅?，將難有成績(jī)。

2.衰減的種類

衰減種類一般有以下幾種：

/// 01）導(dǎo)體損耗

信號(hào)的本質(zhì)是電磁波，而電磁波的產(chǎn)生來自于變化的電壓或電流，在這場(chǎng)接力賽中，電流相當(dāng)于人，電磁波則是那根“接力棒“。

在電纜中，無(wú)論是多高頻的信號(hào)，終歸是電流流過導(dǎo)體，從一端帶到了另一端的。那么對(duì)于電壓或電流信號(hào)來說，導(dǎo)體就相當(dāng)于必須有的跑道。

良好導(dǎo)體和粗糙導(dǎo)體的差距如同跑道的好壞，信號(hào)的衰減成績(jī)有著極大的影響

/// 02介質(zhì)損耗

信號(hào)傳輸過程中，電流流淌在導(dǎo)體上，電磁波于介質(zhì)材料中穿過，介質(zhì)材料的性能直接影響了電磁波的衰減。

以跑步比賽類比，介質(zhì)材料對(duì)電磁波的阻礙可以類比成跑步過程中的風(fēng)阻

介質(zhì)材料中，影響風(fēng)阻的關(guān)鍵參數(shù)：介電常數(shù)。介電常數(shù)是描述材料對(duì)電場(chǎng)響應(yīng)的重要參數(shù)，材料在外加電場(chǎng)作用下，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場(chǎng)。

電磁波穿過介質(zhì)層時(shí)，介電常數(shù)越大，風(fēng)阻越大，即對(duì)電磁波中電場(chǎng)的阻礙越大，而電場(chǎng)又會(huì)反作用于電壓或者電流信號(hào)，進(jìn)而會(huì)讓信號(hào)的衰減增大。

/// 03反射損耗

反射損耗，這是一種綜合性的損耗，造成這種損耗的直接原因是阻抗的均一性，信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，遇到了不均一的阻抗，會(huì)如同光遇到了鏡子，產(chǎn)生類似的反射現(xiàn)象，原本的一束光，反射回去部分，能量自然會(huì)降低不少。

而這種損耗的根本原因在于電纜結(jié)構(gòu)尺寸的一致性。

如同跑步比賽中，場(chǎng)地，觀眾，賽道，天氣等等，這些綜合因素對(duì)個(gè)人狀態(tài)的一個(gè)影響結(jié)果

/// 04輻射損耗

理想狀態(tài)中，信號(hào)全部都在電纜中向前傳輸自然是最好的，因?yàn)樽钍芸亍?/p>

然而實(shí)際上，信號(hào)傳輸過過程中，由于電磁波本身的波粒特性，必然會(huì)有部分電磁場(chǎng)的能量逸出電纜。

所謂輻射損耗，是指信號(hào)能量在電纜中傳輸時(shí)，輻射到電纜外的損耗，這種損耗一般發(fā)生在屏蔽電纜中，因?yàn)殡姶挪ù┩钙帘螌铀?，所以有時(shí)候也會(huì)被叫做泄露損耗。

如同跑步比賽中，步伐頻率，呼吸節(jié)奏這些細(xì)節(jié)無(wú)時(shí)無(wú)刻都在影響你，如圖5所示。所以，輻射損耗要在電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之初就要考慮好。

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/// 05相鄰耦合損耗

相鄰耦合損耗，一般是指一組信號(hào)對(duì)另一組信號(hào)的干擾，從而衰減自身能量的現(xiàn)象，這種情況，一般發(fā)生在擁有多組信號(hào)線的同一根電纜中。當(dāng)然，屏蔽層中感應(yīng)電流產(chǎn)生的電場(chǎng)干擾也算是相鄰耦合損耗，不過一般來說，這種損耗影響不會(huì)太大。

如同跑步比賽中，有人摔倒了，會(huì)影響其他人繼續(xù)向前

影響衰減的因素

/// 01傳輸信號(hào)的頻率

電纜的衰減值會(huì)隨著傳輸信號(hào)頻率的升高而增大，如圖7所示。這種現(xiàn)象主要是由兩方面原因?qū)е碌模?/p>

① 導(dǎo)體

高頻信號(hào)傳輸，電流流過導(dǎo)體時(shí)會(huì)產(chǎn)生趨膚效應(yīng)，即電流會(huì)在導(dǎo)體表面走，而不走中心位置，這就導(dǎo)致單位長(zhǎng)度電阻會(huì)隨著頻率的平方根增加，對(duì)電流的傳到阻礙加大。

② 介質(zhì)

高頻信號(hào)傳輸，電磁波在介質(zhì)層中傳輸，介質(zhì)層材料的介電常數(shù)會(huì)隨著頻率的增加而增大，對(duì)電磁波的電場(chǎng)產(chǎn)生明顯阻礙作用。

并且隨著頻率的升高，介質(zhì)引起的衰減的速度要比導(dǎo)體引起的衰減的增加速度更快。這就如同跑步比賽中，你速度越快，體力消耗越大，風(fēng)阻也越大，這是相同道理。

▲圖7? 信號(hào)幅度隨頻率的變化

/// 02電纜的材料??

電纜的材料是影響衰減值的一個(gè)重要因素。一般來說，銅線的傳輸效果比鋁線好，這是因?yàn)殂~具有更高的導(dǎo)電性能，同時(shí)，電纜的絕緣材料也會(huì)影響衰減值，如圖8所示。

一般來說，絕緣材料的均一性越好，介電常數(shù)越小，電信號(hào)的衰減值就越小。

類比在跑步比賽中，這些就是好裝備的作用，好的運(yùn)動(dòng)鞋，好的比賽場(chǎng)地等，地利對(duì)成績(jī)的影響是非常關(guān)鍵的。

/// 03電纜的結(jié)構(gòu)

電纜的結(jié)構(gòu)也是影響衰減值的一個(gè)因素，同樣是傳輸信號(hào)的電纜可以設(shè)計(jì)成不同的結(jié)構(gòu)，如圖9所示。

結(jié)構(gòu)影響性能，這是通用性的道理。不同結(jié)構(gòu)的電纜對(duì)衰減的影響是不同的。

如同跑步比賽中，節(jié)奏的重要的性，適合的，穩(wěn)定的節(jié)奏是好成績(jī)的必備因素。

圖9? ?不同結(jié)構(gòu)的電纜

/// 04電纜的長(zhǎng)度??

電纜的長(zhǎng)度也會(huì)影響衰減值的大小。通常情況下，電纜的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，衰減值就越大。因?yàn)殡娦盘?hào)需要在電纜中傳播，傳播距離越長(zhǎng)，衰減就越明顯，如圖10所示。

▲圖10? 電纜衰減與長(zhǎng)度的關(guān)系

衰減的測(cè)試方法

目前來說，行業(yè)內(nèi)公認(rèn)較為準(zhǔn)確的測(cè)試方法是用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)然，在一些精度不高的工業(yè)領(lǐng)域，也可以用手持式設(shè)備來進(jìn)行測(cè)試。

從測(cè)試角度來說，衰減以接收信號(hào)電平的對(duì)應(yīng)分貝（dB）來表示。分貝是輸出電壓（鏈路末端收到的信號(hào)的電壓）與輸入電壓（發(fā)射器送入線纜的電壓）之比的對(duì)數(shù)表示。

IL=-10log(Po/Pi)

式中：

Pi—→輸入到輸入端口的光功率, 單位為mw；

Po—→從輸出端口接收到的光功率,單位為mw。

本文以某一廠商設(shè)備為例，簡(jiǎn)單講解一下衰減測(cè)試方法：

/// 01測(cè)試裝置示意圖

▲圖11? 測(cè)試裝置示意圖

/// 02在測(cè)試設(shè)備上設(shè)置起止頻率，測(cè)試S參數(shù)設(shè)置為S21；

/// 03連接夾具和儀器端口；

/// 04校準(zhǔn)S21參數(shù)；

/// 05連接被測(cè)電纜測(cè)試衰減值；

萊尼（LEONI）目前是汽車電纜行業(yè)的領(lǐng)軍者，目前大部分的汽車線纜標(biāo)準(zhǔn)都是參考其定義的規(guī)格協(xié)議，并且是OPEN 、IEEE、 SAE等國(guó)際聯(lián)盟組織成員。萊尼在2001年注冊(cè)了汽車數(shù)據(jù)線纜的商標(biāo)Dacar，其全稱為 “Data cable for cars”，為全球各大汽車品牌首選，現(xiàn)廣泛運(yùn)用于自動(dòng)駕駛，控制系統(tǒng)，影像雷達(dá)及音頻娛樂等領(lǐng)域。

萊尼中國(guó)作為技術(shù)研發(fā)驅(qū)動(dòng)型企業(yè)，以客戶和主機(jī)廠需求為導(dǎo)向，不斷研發(fā)創(chuàng)新，持續(xù)為國(guó)內(nèi)客戶和主機(jī)廠提供有性價(jià)比的產(chǎn)品和技術(shù)解決方案，為國(guó)內(nèi)新能源汽車彎道超車貢獻(xiàn)自己的一份力量。

審核編輯：黃飛

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