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1、什么是双绞线?一、概述 双绞线(TP:Twisted Pairwire)是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线一般由两根2226号绝缘铜导线相互缠绕而成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。在双绞线电缆(也称双扭线电缆)内,不同线对具有不同的扭绞长度,一般地说,扭绞长度在38.1cm至14cm内,按逆时针方向扭绞,相临线对的扭绞长度在12.7cm以上。与其他传输介质相比,双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输
2、速度等方面均受到一定限制,但价格较为低廉。目前,双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP:Unshilded Twisted Pair)和屏蔽双绞线(STP:Shielded Twisted Pair)。虽然双绞线主要是用来传输模拟声音信息的,但同样适用于数字信号的传输,特别适用于较短距离的信息传输。在传输期间,信号的衰减比较大,并且产生波形畸变。采用双绞线的局域网的带宽取决于所用导线的质量、长度及传输技术。只要精心选择和安装双绞线,就可以在有限距离内达到每秒几百万位的可靠传输率。当距离很短,并且采用特殊的电子传输技术时,传输率可达100Mbps155Mbps。由于利用双绞线传输信息时要向周围幅射,信
3、息很容易被窃听,因此要花费额外的代价加以屏蔽。屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹,以减小幅射,但并不能完全消除辐射。屏蔽双绞线价格相对较高,安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。类似于同轴电缆,它必须配有支持屏蔽功能的特殊连结器和相应的安装技术。但它有较高的传输速率,100米内可达到155Mbps。另外,非屏蔽双绞线电缆具有以下优点: (1)无屏蔽外套,直径小,节省所占用的空间; (2)重量轻、易弯曲、易安装; (3)将串扰减至最小或加以消除; (4)具有阻燃性; (5)具有独立性和灵活性,适用于结构化综合布线。 二、规格型号EIA/TIA为双绞线电缆定义了五种不同质量的型号。计算机网络综合布线使用第三
4、、四、五类。这五种型号如下：1、第一类：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。 2、第二类：传输频率为1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网。 3、第三类:指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为16MHz,用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于10base-T。 4、第四类:该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T。 5、第五类
5、:该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输频率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100base-T和10base-T网络，这是最常用的以太网电缆。 双绞线分为屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线两大类。在这两大类中又分100欧姆电缆、双体电缆、大对数电缆、150欧姆屏蔽电缆。具体型号有多种,如图1所示。图中AWG表示美国线缆规格。 三、性能指标 对于双绞线,用户最关心的是表征其性能的几个指标。这些指标包括衰减、近端串扰、阻抗特性、分布电容、直流电阻等。(1)衰减 衰减(Attenuation)是沿链路的信号损失度量。衰减与线缆的长度有关系,随着长度
6、的增加,信号衰减也随之增加。衰减用db作单位,表示源传送端信号到接收端信号强度的比率。由于衰减随频率而变化,因此,应测量在应用范围内的全部频率上的衰减。 (2)近端串扰 串扰分近端串扰和远端串扰(FEXT),测试仪主要是测量NEXT,由于存在线路损耗,因此FEXT的量值的影响较小。近端串扰(NEXT)损耗是测量一条UTP链路中从一对线到另一对线的信号耦合。对于UTP链路,NEXT是一个关键的性能指标,也是最难精确测量的一个指标。随着信号频率的增加,其测量难度将加大。 NEXT并不表示在近端点所产生的串扰值,它只是表示在近端点所测量到的串扰值。这个量值会随电缆长度不同而变,电缆越长,其值变得越小
7、。同时发送端的信号也会衰减,对其它线对的串扰也相对变小。实验证明,只有在40米内测量得到的NEXT是较真实的。如果另一端是远于40米的信息插座,那么它会产生一定程度的串扰,但测试仪可能无法测量到这个串扰值。因此,最好在两个端点都进行NEXT测量。现在的测试仪都配有相应设备,使得在链路一端就能测量出两端的NEXT值。NEXT测试的结果参照表1和表2。 表1 各种连接为最大长度时各种频率下的衰减极限 频率(MHz) 最大率减20C信道(100米)链路(90米)3类4类5类3类4类5类14.22.62.53.22.22.147.34.84.56.14.34.0810.26.76.38.865.710
8、11.57.57.0106.86.31614.99.99.213.28.88.2201110.39.99.22511.410.331.2512.811.562.518.516.71002421.6表2 特定频率下的NEXT衰减极限 频率(MHz) 最小NEXT信道(100米)链路(90米)3类4类5类3类4类5类139.153.360.040.154.760.0429.343.350.630.745.151.8824.338.245.625.940.247.11022.736.644.024.338.645.51619.333.140.62135.342.32031.439.033.740.7
9、2537.439.131.2535.737.662.530.632.710027.129.3以上两个指标是TSB67测试的主要内容,但某些型号的测试仪还可以给出直流电阻、特性阻抗、衰减串扰比等指标。 (3)直流电阻 TSB67无此参数。直流环路电阻会消耗一部分信号,并将其转变成热量。它是指一对导线电阻的和,11801规格的双绞线的直流电阻不得大于19.2欧姆。每对间的差异不能太大(小于 0.1欧姆),否则表示接触不良,必须检查连接点。 (4)特性阻抗 与环路直流电阻不同,特性阻抗包括电阻及频率为1100MHz的电感阻抗及电容阻抗,它与一对电线之间的距离及绝缘体的电气性能有关。各种电缆有不同的特
10、性阻抗,而双绞线电缆则有100欧姆 、120欧姆及150欧姆几种。 (5)衰减串扰比(ACR) 在某些频率范围,串扰与衰减量的比例关系是反映电缆性能的另一个重要参数。ACR有时也以信噪比(SNR :Signal-Noice ratio)表示,它由最差的衰减量与NEXT量值的差值计算。ACR值较大,表示抗干扰的能力更强。一般系统要求至少大于10分贝。 (6)电缆特性 通信信道的品质是由它的电缆特性描述的。SNR是在考虑到干扰信号的情况下,对数据信号强度的一个度量。如果SNR过低,将导致数据信号在被接收时,接收器不能分辨数据信号和噪音信号,最终引起数据错误。因此,为了将数据错误限制在一定范围内,必
11、须定义一个最小的可接收的SNR。 四、测试数据 100欧姆4对非屏蔽双绞线有3类线、4类线、5类线和超5类线之分。主要的性能指标为衰减、分布电容、直流电阻、直流电阻偏差值、阻抗特性、返回损耗、近端串扰。标准测试数据如表1所示。表3 双绞线的标准测试数据 (a) 类型 率减(单位db)分布电容 (以1khz计量) 直流电阻 20C测量校正值 直流电阻偏差值 20时测量校正值 3类2.320sqrt(f) + 0.238(f)330pf/100米 9.38欧姆/100米 5%4类2.050sqrt(f) + 0.1(f)330pf/100米同上5%5类1.9267sqrt(f) + 0.075(f
12、) 100米 近端串扰 测量长度100米 3类100欧姆 + 15%12db43db4类同上12db58db5类同上23db64db五、常用的双绞线电缆 综合布线中最常用的双绞线电缆有以下几种:1、5类4对非屏蔽双绞线 它是美国线缆规格为24的实芯裸铜导体,以氟化乙烯做绝缘材料,传输频率达100MHz。导线组成如表4所示,物理结构如图2所示。 表4 导线色彩编码 线对 色彩码1白/蓝/蓝2白/橙/橙3白/绿/绿4白/棕/棕图2 5类4对非屏蔽双绞线 电气特性如表5所示。其中,9.38 欧姆MAX. Per100m 20是指在20的恒定温度下,每100米的双绞线的电阻为9.38 欧姆(下表中类同
13、)。表5 5类4对非屏蔽双绞线电气特性 频率需求(Hz)阻抗衰减值 (dh/100)Max NEXT(db) (最差对) 直流阻抗256K-1.1-9.38欧姆 MAX.Per 100m 20C512K-1.5-772K-1.8661M85115 欧姆2.1644M4.35510M6.64916M8.24620M9.24431.25M11.84262.50M17.137100M22.0342、5类4对24AWG100欧姆屏蔽电缆 它是美国线规为24的裸铜导体,以氟化乙烯做绝缘材料,内有一24AWG TPG漏电线。传输频率达100MHz,导线组成如表6所示,物理结构如图3所示,电气特性如表7所示。表6中屏蔽项0.0020.051铝/聚酯带最小交叠20及一根24AWG TPC漏电线的含义是:屏蔽层厚度为0.002厘米或0.051英寸。 20代表在20恒定温度下。 表6 导线色彩编码 线对色彩码屏蔽1白/蓝/蓝0.0020.051 铝/聚脂带最小 交叠20及一根 24AWG TPC 漏电线。2白/橙/橙3白/绿/绿4白/棕/棕图3 5类4对24AWG100欧姆屏蔽电缆 表7 5类4对24AWG1
