通信电缆设计概论

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1、数据电缆的结构设计和性能控制概论目录第一章概述第二章数据电缆主要性能指标控制2.1衰减2.2串音2.3阻抗和回波损耗2.4相延时和时延差第三章网线在TIA/EIA568.B2与TIA/EIA568.A中色对连接的差别第一章概述我们一舟生产的数据电缆主要有UTP5E、FTP5E、U/UTP5E、SFTP5E、UTP6、FTP6、UTP6A、CAT3多对数电缆等常见的高频对称电缆。这些电缆都是采用单线对绞、对绞线成缆的结构。在这里，我分别对这种电缆结构作详细地分析。我们公司采用高速串联机以1200-1400m/m

2、in的速度高效率的生产出绝缘芯线。然后根据不同线对的识别标志、绝缘厚度和导体直径将芯线有规则的绞合成一定节距的对绞线。数据电缆的线芯在工作状态下产生开放的电磁场。开放的电磁场将按照信号电流频率从低频到高频对外释放电磁能。也就是说，本来用于信号传输的电能以电磁场能的形式向网络线路周边的空间布点的释放出去。如果这些能量不经过必要的装置给予回笼那么用于传输信息的电流能量将迅速衰竭从而使信号强度无法与各种原因产生的噪音识别。同时因为电流能量衰竭也会使电子克服电阻壁垒的能力减弱，从而使信息传递减速。一旦信源到信宿的超过

3、5120纳秒，那么信息处理器就会把脉冲信号识别为反射脉冲信号而不予处理。也就是说网络传递信息的功能失去了。因此，我们要采用必要的工艺设计来解决开放电磁场带来的这些影响。对绞结构普遍应用于数据电缆生产。在我们已经能够投产的CAT7UTP电缆中我们采用的也是对绞线外拖包铝箔的屏蔽结构。在处理开放电磁场问题上，我们目前采用的是对绞结构和金属层（带、网）结构。在电磁场理论中，针对开放电磁场能量控制问题，大部分采用的是屏蔽和电磁场能量集中和均化的理论。在电缆设计中我们都能用到。后面第三部分中我还要详细论述屏蔽结构。为什

4、么采用对绞结构能够有效的控制开放电磁场的能量释放呢？数据电缆中采用的细铜导体是这个开放电磁场中的两个电极。这两个电极就是电场的两极。两极之间积蓄了电场的能量。但在实际环境中，任何携带载流子的电介质都可以成为一个电极，大到恒星、星系小到一个空气粒子甚至是游离的离子。因此我们生产的电缆带电工作时是处于一个多电极的不规则的复杂的电磁场中的。如果我们不能正确认识电磁场的复杂运动形式我们就不能设计出高性能的数据电缆。在对绞结构中，我们要保证两个绞合在一起的芯线a、b相互之间的距离最近而且距离一致，才能保证芯线a、b之间

5、的电磁场能量大部分集中在两根芯线之间。然而在电缆内部还有其他三对芯线。因此电缆内部就有多个电极和磁极。因此尽量减小两根对绞线之间距离与线对之间的距离的比值对改善数据电缆近端串音、远端串音、衰减、等电平近端串音功率和等指标都是非常重要的。沿照这种思路，我们在线对之间加入骨架就增大了线对之间的距离而开发出了CAT6数据电缆。同时在线对之间加入介电常数与绝缘介电常数一致的骨架还会进一步均化电场减弱了电场能量集中也就降低了串扰的能量。对绞线利用邻近效应和交叉效应，保证了稳定的结构回波损耗参数和合理的衰减值。同时我们利

6、用两根邻近导体传输同一种信号，对于其他线对来说，线对就是传输信号的理想载体。简言之，利用屏蔽结构采用一根导体就可以解决信号传输的问题。为了降低成本，我们采用两根导体对绞来解决了开放电场的问题。大家都知道不同线对尤其是邻近线对不能采用相近的对绞节距。在这里我把相关理论简单阐述一下。车间里众多设备制造的噪音让我们无法在车间清楚地听到手机的声音。这是因为声音是一种机械波。不同频率的机械波混杂在一起使手机声音的频率与其中的同一频率的噪声共振让我们无法识别是设备的声音还是手机的声音（手机的音乐频率是不断有规律变化的，因

7、为车间噪音源多而使不同频段的声音都可以产生；声音的频段主要在20-20KHZ之间）。只有手机的声音比噪音还大时，我们才会清楚地听到手机的声音。这种现象在电磁波中也是存在的。为了降低这些共振感应效果，我们要让同一频段的电流不能同时出现在同一段电缆中。也就是说当同一频段的电流在电缆的同一段出现时它们会相互进入对方的导体尤其是能量较大的信号进入导体会让对方信源处理器误认为这是自己发出的信号。也就是说，这样增加了信号中的噪音。在电缆结构设计中，我们采用改变机械结构形式的方法来实现对电磁场运动形式的变化。采用不同的对绞

8、节距，一是使信号在电缆内部运动的时间不同，二是使相同频段信号在同一电缆段中出现的概率减少，三是使电缆线对之间的阻抗有细微不同从而改变了信号传输速率、频率和振幅（也就是说即使相同的信号分别进入数据电缆的两个线对，线对中的信号速比、频率和振幅也会有细微差别）。为了配合这三种效果，我们还可以让不同线对采用不同直径的导体、不同厚度的绝缘等。M．法拉第在电磁感应理论中告诉我们，不断变化的电场产生不断变化的磁场