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1、网络线及对绞线 昆山信昌电线电缆有限公司技术部 主要内容 网络线的分类网络线的技术参数网络线的技术参数的影响因素网络线生产过程控制要点 网络线的分类 一 局域網絡線是計算機局部區域通信網絡的簡稱 LocalAreaNetwork 目前此類通信纜品種繁多 用途也很廣泛 使用的標準也不盡相同 主要有以下幾種分類 1 以所用導體材料來分 單根導體 絞合導體 線規從AWG 22 AWG 32 2 以線對數分有 2對 4對 8對 16對 25對 50對 100對 其中4對用量占90 3 以線材阻抗分 100 120 150 网络线的分类 二 傳輸頻率 CAT11 04MHZCAT25MHZCAT316M
2、HZCAT420MHZCAT5OR5E100MHZCAT6250MHZ cat6的填充有roundfillerorcrossfiller CAT7600MHZ网络线按传输带宽分为3类 4类 5类 超5类 6类 7类缆 目前较常采用5类及超5类缆 其传输带宽均达到100M 根据使用环境的需要又分为屏蔽及非屏蔽 户内或户外 网络线的分类 三 以結構來分 UTP FTP STP S STP或UTP FTP ScTP STP或UTP STP S UTP S STP1 UTP Un shieldedTwistedPair線對及電纜纜芯都無屏蔽2 FTP Foil shieldedTwistedPair鋁
3、箔總屏蔽3 STP Shielded Screened TwistedPair鋁 銅箔 銅線編織總屏蔽4 S STP 線對單獨采用鋁 銅箔屏蔽及電纜纜芯采用銅線編織總屏蔽由于該電纜線對外徑及結構相同 對地對稱的排列 線對為信號的傳輸回路 電位幅值相同 只是相位相反 因此我們稱之為對稱電纜 网络线的分类 四 按照商業建築布線標準以及TIA EIA 568 A的規格 UTP 特性阻抗為100 15 的設計分為兩種 即T568A和T568B 從設計方面看 兩者除了Pair3與Pair2相互對換外并無太大的區別 网络线的主要参数 衰减 ATT dB 100m特性阻抗 Zo 输入阻抗 Zin 回波损耗
4、RL dB近端串音 NEXT dB远端串音 ELFEXT dB传输延迟 Delay ns 100m延时差 Skew ns 100m近串功率和 PSNEXT dB远串功率和 PSELFEXT dB CAT5E的电气性能 CAT5E的电气性能 绞合 CAT6的电气性能 CAT6的电气性能 绞合 特性阻抗的公式及影响因素 Zc表示电磁波沿着没有反射情况下的均匀回路传输时所遇到的阻抗 Zc SQRT R j L G j C 1 对称电缆 Zc L C 1 2 276 3 ln 2a d d 无屏蔽 2 从公式 2 可看出 特性阻抗与结构尺寸有关系1 导体直径 2 绝缘外径 3 线间间距 4 介质的等效
5、介电常数有关系 5 生产工艺 合理的放线张力 绝缘芯线的同心度 绝缘外径的稳定性 对绞节距和成缆节距的稳定性 护套的松紧等 Zin输入阻抗是测试参数 它的影响因素可与RL等同考虑 衰减的公式 衰减是影响电缆传输距离的一个重要参数 是用以衡量信号能量发生降低和损失大小的一个指标 2 6 10 6 SQRT f lg 2a de de K2 K3 d d 2a2 9 1 10 8 f SQRT tg e 无屏蔽 f 频率 de 绞线导体的电气等效直径 de 绞线内导体的有效直径系数 绞线导体的外径 a 对称电缆导体的中心距 绝缘的等效介电常数 tg e 绝缘的等效介质损耗角 2绞线导体的电阻系数
6、3导体的射频电阻系数 1 2 3 1金属衰减 主要由线对中两根导线因高频电阻产生的衰减和对周围金属 导线和屏蔽 反射电磁波而产生的衰减组成 介质衰减 2与介质的损耗 工作频率和工作电容有关 其值近似与频率成正比 阻抗不均匀时波反射引起的附加衰减 3是由于阻抗不均匀造成波的反射 减小了波向前传输的量 造成终端信号的减弱 其等效于有以附加的 衰减 这是造成衰减曲线在高频下出现 波纹 的主要原因 衰减的影响因素 从公式 1 可以看出衰减与导体 介质的性能 结构尺寸 生产工艺 合理的放线张力 绝缘芯线的同心度 绝缘外径的稳定性 对绞节距和成缆节距的稳定性 和工作的频率以及长度都有关 如果有屏蔽层 由于
7、金属的临近效应以及集肤效应的影响 铝箔厚度的选择将是很关键的 降低衰减的途径 选用高质量 延伸率 圆整度等 光滑的导体 如果选用有镀层的导体 一般情况下在2GHZ以下 镀层的厚度对衰减影响较大 镀银层的厚度越大改善越明显 镀锡层的厚度越大效果越差 见通信电缆245页 选用介电常数和介质损耗角都低的绝缘材料设计时应考虑足量的导体尺寸减小电缆结构偏差和缺陷 选择合理的生产工艺如果在有屏蔽的网络线中 在低频时 50MHZ 以下 出现不合格在高频时有余量 要考虑铝箔的铝基的厚度是否足够 因为在低频时金属的透入深度越大 物理发泡PE其衰减在低频是合格 而高频 如超过800MHz 时超差 大都与介质损耗角
8、正切值和等效介点常数偏大有关系 或者与外导体编织密度过小 内导体外直径偏小有关系 输入阻抗 Zin 与回波损耗 Rl 在实际中经常用Zin表示特性阻抗 其公式为Zin SQRT Zo Zs Zo为终端开路时的阻抗值 Zs为终端短路时的阻抗值 由于电缆结构的不均匀性 信号在传输过程中会产生波的反射 反射波在某些频率点相互迭加 当反射波幅值极大时 电缆的传输性能会在这些频率点上甚至整个频宽范围内急剧恶化 因此 输人阻抗频率扫描曲线是一条起伏颇大的随机分布曲线 通常用结构回波损耗来描述这种波动情况 结构回波损耗SRL定义如下 式中 Zm为拟合阻抗 由此定义可见 SRL实质是描述Zin围绕Zm波动大小
9、的一个指标 影响Zin及RL的因素 电缆存在着突发性或周期性的结构偏差或缺陷 如绝缘外径波动 导体直径波动 对绞时绝缘单线在节点处周期性压伤 绝缘发泡不均匀 绝缘偏心时对绞过程因单线的自转造成两导体中心距s呈周期性的正 余 弦函数波动 对绞过程中两根芯线张力不一致 有屏蔽的电缆铝箔绕包或拖包的平整度和有无刮伤 编织的松紧度的控制 以及成缆时节距周期性不稳定 四对对绞线的张力不一致 护套的松紧等 其中周期性的结构偏差或缺陷对SRL危害最大 由于输入阻抗与制造过程中的诸多随机缺陷有着极为直接的关系 而制造过程中这诸多的随机缺陷之间又彼此间相互关联 相互影响 错综复杂 因而难以分析输人阻抗与某个缺陷
10、的定量关系 在高频时如果输入阻抗的曲线跳动比较大 有可能是对绞节距过大造成 近端串音衰减 NEXT 与远端串音衰减 ELFEXT 串音引起的误码是影响通信距离的主要因素之一 串音的机理见 通信电缆 137页NEXT为主串回路发送功率串到被串回路近端 与信号发生器同一端 后的衰减值dBNEXT 10 P1N P2N 20 V1N V2N P1N主串对输入功率 P2N为电缆近端被串对输出功率 V1N主串对输入电压 V2N为电缆近端被串对输出电压ELFEXT为为主串回路发送功率串到被串回路远端 与信号发生器另一端 后的衰减值dBNEXT 10 P1N P2E 20 V1N V2E P1N主串对输入功
11、率 P2E为电缆远端被串对输出功率 V1N主串对输入电压 V2E为电缆远端被串对输出电压 影响NEXT和EXFELT的因素 影响串音的因素主要有长度 绞合方式 结构上的均匀程度及所用材料的质量 在低频时影响串音主要是电容耦合 在高频时主要是电磁耦合 四个一次参数都有影响 减少线对间串音的方法有 1 保证绝缘单线的均匀性和对称性 尽可能降低线对间电容不平衡是提高线对抗干扰能力的基础2 在条件允许情况下 加大线对间的距离 3 采用优化的节距设计是提高串音防卫度的有力措施 4 采用屏蔽 传输延时 DELAY 和延时差 SKEW 传输延时是决定高频对称电缆通信距离的关键参数之一 有些通信协议对数据帧的
12、最小长度有明确规定 若链路的相时延过大 与电缆的相时延和链路上设备延时有关 在冲突发生时易造成数据帧的丢失 从传播速度Vp 1 e可知 使用等效相对介电常数较小的绝缘结构是降低传输延时的重要途径 线对间的时延差过大会导致并行传输数据时帧的错误 减小线对间总的绞合系数差值或调整绝缘发泡度或微调绝缘外径改善芯线绞合的均匀一致性以及是解决相时延差的主要措施 绝缘挤出的工艺控制 铜导体直径变化的监控 一般要控制在 0 002mm 放线张力的控制绝缘外径的控制 一般要控制在 0 01mm最好 同心度的控制 一般要控制在95 以上 电容的控制 一般要控制在 1PF m 发泡度及发泡的均匀性的监控 对绞工序
13、的工艺控制 张力的控制 包括放线和收线 一定要合理 过大或过小都会引起线材结构的变化 并且放线张力两根芯线一定要均匀一致 退扭 在普通绞线机生产过程中 线组会绕两根芯线的中心进行公转 同时两根芯线会绕各自的圆心进行自转 这样产生两个不良作用 1 由于绝缘偏心 在两根芯线在相对转动时 导体间距会发生变化 2 自转时会形成一个扭转 这个扭转会产生内应力 同时由于排线 磨擦 表面滑动等因素影响 芯线间的转动是不可避免的 所以退扭是必须的 节距的控制 一定控制在 0 5mm之内 排线的控制 一定要整齐 不能有冒线等问题出现 成缆工序的工艺控制 张力的控制 包括放线和收线 一定要合理 过大或过小都会线材结构的变化 并且放线张力一定要均匀一 绕包铝箔要平整 张力要适度 不能有刮伤 节距的控制 一定控制在5mm之内 排线的控制 一定要整齐 不能有冒线等问题出现 编织工序的控制 张力的控制 包括放线和收线 一定要合理 过大或过小都会线材结构的变化 并且放线张力一定要均匀一致 编织层一定要松紧适度 均匀的覆盖在缆芯表面 编织层不能有毛刺 要平整 排线一定要整齐 不能有冒线 打扭等问题出现 护套工序的工艺控制 放线张力控制要均匀一致 护套层应松紧适度 均匀的覆盖在缆芯表面 UL电线的命名含义 谢谢
