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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一一.局域網絡線是計算機局部區域通信網絡的簡稱局域網絡線是計算機局部區域通信網絡的簡稱(Local(Local Area Network);Area Network);目前此類通信纜品種繁多目前此類通信纜品種繁多,用途也很廣泛用途也很廣泛,使用的標準也不盡相同使用的標準也不盡相同;主要有以下幾種分類主要有以下幾種分類:1)1)以所用導體材料來分以所用導體材料來分:單根導體單根導體;絞合導體絞合導體 (線規從線規從 AWG#AWG#2222-AWG#32)A
2、WG#32)2)2)以線對數分有以線對數分有:2 2對對,4,4對對,8,8對對,16,16對對,25,25對對,50,50對對,100,100對對,其中其中 4 4 對用量對用量占占90%.90%.3)3)以線材阻抗分以線材阻抗分:100 ,120,150 100 ,120,150 网络线的分类二二.傳輸頻率傳輸頻率:CAT1 1.04MHZCAT1 1.04MHZ CAT2 5MHZ CAT2 5MHZ CAT3 16MHZ CAT3 16MHZ CAT4 20MHZ CAT4 20MHZ CAT5 OR 5E 100MHZCAT5 OR 5E 100MHZ CAT6 250MHZ(cat
3、6 CAT6 250MHZ(cat6的填充有的填充有round filler or cross filler)round filler or cross filler)CAT7 600MHZ CAT7 600MHZ 网络线按传输带宽分为网络线按传输带宽分为3 3类、类、4 4类、类、5 5类、超类、超5 5类、类、6 6类、类、7 7类缆，目前较类缆，目前较常采用常采用5 5类及超类及超5 5类缆，其传输带宽均达到类缆，其传输带宽均达到100M100M；根据使用环境的需；根据使用环境的需要又分为屏蔽及非屏蔽、户内或户外。要又分为屏蔽及非屏蔽、户内或户外。网络线的分类 三三.以結構來分以結構來分
4、:UTP/FTP/STP/S-STPUTP/FTP/STP/S-STP或或或或UTP/FTP/ScTP/STPUTP/FTP/ScTP/STP或或或或UTP/STP/S-UTP/STP/S-UTP/S-STPUTP/S-STP 1.UTP:Un-shielded Twisted Pair 1.UTP:Un-shielded Twisted Pair 線對及電纜纜芯都無屏蔽線對及電纜纜芯都無屏蔽 2.FTP:Foil-shielded Twisted Pair 2.FTP:Foil-shielded Twisted Pair 鋁箔總屏蔽鋁箔總屏蔽 3.STP:Shielded(Screened)
5、Twisted Pair 3.STP:Shielded(Screened)Twisted Pair 鋁鋁/銅箔銅箔+銅線編織總銅線編織總屏蔽屏蔽 4.S-STP:4.S-STP:線對單獨采用鋁線對單獨采用鋁/銅箔屏蔽及電纜纜芯采用銅線編織總屏銅箔屏蔽及電纜纜芯采用銅線編織總屏蔽蔽 由于該電纜線對外徑及結構相同由于該電纜線對外徑及結構相同,對地對稱的排列對地對稱的排列,線對為信號的傳輸線對為信號的傳輸回路回路,電位幅值相同電位幅值相同,只是相位相反只是相位相反,因此我們稱之為對稱電纜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
6、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衰减(ATT)dB/100m(ATT)dB/100m特性阻抗特性阻抗(Zo)(Zo)输入阻抗输入阻抗(Zin)(Zin)回波损耗回波损耗(RL)dB(RL)dB近端串音近端串音(NEXT)dB(NEXT)dB远端串音远端串音(ELFEXT)dB(ELFEXT)dB传输延迟传输延迟(Delay)ns/100m(Delay)ns/100m延时差延时差(Skew)ns/100m(Skew)ns/100m近串功率和近串功率和(PSNEXT)dB(PSNEX
7、T)dB远串功率和远串功率和(PSELFEXT)dB(PSELFEXT)dBCAT5E的电气性能FrequencyImpedanceRLAttenuationNext Worst PairNext Power sum 近端串近端串音音 功率功率和和ELFEXT等效远端串音ELFEXT等效远端串音功率和频率频率特性阻抗特性阻抗回波损耗回波损耗衰减衰减近端串音近端串音dBWorst PairPower SumMHzohmdBdB/100mdBdBdB0.7721001519.41.867646663120265.362.363.860.84234.156.353.351.748.7824.55.8
8、51.848.845.742.710256.550.347.343.840.816258.247.344.339.736.720259.345.842.837.734.72524.310.444.341.335.832.831.2523.611.742.939.933.930.962.521.51738.435.427.824.810020.12235.332.323.820.8CAT5E的电气性能(绞合)FrequencyImpedanceRLAttenuationNext Worst PairNext Power sum 近端串近端串音音 功功率和率和ELFEXTELFEXTNominal
9、频率频率特性阻抗特性阻抗回波损耗回波损耗衰减衰减近端串音近端串音dBWorst PairPower SumVelocityMHzohmdBdB/100mdB等效远端等效远端等效远端等效远端Propagation串音串音dBdB串音功率和串音功率和dBdB传送速度传送速度0.7721001519.42.7676466630.65C1203.165.362.363.860.84236.156.353.351.748.7824.58.651.848.845.742.710259.750.347.343.840.8162512.447.344.339.736.7202513.945.842.837.7
10、34.72524.215.644.341.335.832.831.2523.317.642.939.933.930.962.520.725.538.435.427.824.8100193335.332.323.820.8CAT6的电气性能FrequencyImpedanceRLAttenuationNext Worst PairNext Power sum 近端串功近端串功率和率和dBELFEXTELFEXT频率频率MHzMHz特性阻抗特性阻抗ohmohm回波损耗回波损耗dBdB衰减衰减dB/100mdB/100m近端串音近端串音dBdB等效远端串音Worst PairdBPower Sum等
11、等效效远远端端串音功串音功率和率和dB0.7721001519.41.876747067120274.372.367.864.84233.865.363.355.852.8824.55.360.858.849.746.71025659.357.347.844.816257.656.254.243.740.720258.554.852.841.838.82524.39.553.351.339.836.831.2523.610.751.949.937.934.962.521.515.447.445.431.928.910020.119.844.342.327.824.820020010022100
12、221818292939.839.837.837.821.821.818.818.825025017.317.332.832.838.338.336.336.319.819.816.816.8CAT6的电气性能(绞合)FrequencyImpedanceRLAttenuationNext Worst PairNext Power sum 近端串近端串功率和功率和dBELFEXTELFEXTNominal频率频率特性阻抗特性阻抗回波损耗回波损耗衰减衰减近端串音近端串音Worst Pair等效远端串音dBPower Sum等等效效远远端端串音功串音功率和率和dBVelocityPropagatio
13、nMHzohmdBdB/100mdB传送速度传送速度0.7721001519.42.2767470670.65C1202.474.372.367.864.84234.665.363.355.852.8824.56.460.858.849.746.710257.259.357.347.844.816259.156.254.243.740.7202510.254.852.841.838.82524.211.553.351.339.836.831.2523.312.951.949.937.934.962.520.718.647.445.431.928.91001923.944.342.327.824
14、.82001002216.43539.837.821.818.825015.539.438.336.319.816.8特性阻抗的公式及影响因素ZcZc表示电磁波沿着没有反射情况下的均匀回路传输时所遇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到的阻抗.Zc=SQRT(R+jL)/(G+jC)(1)Zc=SQRT(R+jL)/(G+jC)(1)对称电缆对称电缆:Zc=(L/C)1/2=276.3/()*ln(2a-d)/d)(:Zc=(L/C)1/2=276.3/()*ln(2a-d)/d)(无屏无屏蔽蔽)(2)(2)从公式从公式(2)(2)可看出可看出,特性阻抗与结构尺寸有关系特性
15、阻抗与结构尺寸有关系1)1)导体直径导体直径;2);2)绝缘外径绝缘外径;3);3)线间间距线间间距;4);4)介质的等效介电常数有关系介质的等效介电常数有关系;5);5)生产工艺（合理的放线张力，绝缘芯线的同心度，绝生产工艺（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）松紧等）ZinZin输入阻抗是测试参数输入阻抗是测试参数,它的影响因素可与它的影响因素可与RLRL等同考虑等同考虑.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
16、和损是用以衡量信号能量发生降低和损失大小的一个指标失大小的一个指标.=(2.6*10=(2.6*10-6-6*SQRT(f)/lg(2a-d SQRT(f)/lg(2a-de e)/)/d de e)*)*(K2+K3)/d+d/2a(K2+K3)/d+d/2a2 2)+9.1*10)+9.1*10-8 8*f*SQRT(*f*SQRT()*tg)*tge e (无屏蔽）无屏蔽）f f：频率；：频率；d de e：绞线导体的电气等效直径（），：绞线导体的电气等效直径（），d de e，绞线内导体绞线内导体的有效直径系数；：绞线导体的外径；的有效直径系数；：绞线导体的外径；a a：对称电缆导体的
17、中心距；：对称电缆导体的中心距；：绝：绝缘的等效介电常数；缘的等效介电常数；tgtge e:绝缘的等效介质损耗角绝缘的等效介质损耗角;2 2 绞线导体的电阻系数；绞线导体的电阻系数；3 3导体的射频电阻系数导体的射频电阻系数 =1 1 2 2 3 3 11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；介质衰减和屏蔽）反射电磁波而产生的衰减组成；介质衰减22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；阻抗不均与介质的损耗、工作频率和工作电容有关，其值近似与
18、频率成正比；阻抗不均匀时波反射引起的附加衰减匀时波反射引起的附加衰减3 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减弱，其等效于有以附加的“衰减衰减”，这是造成衰减曲线在高频下出现，这是造成衰减曲线在高频下出现“波纹波纹”的的主要原因。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,由于金属的临近效应以及集肤效应的影响
19、，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，一般情况下在导体，一般情况下在2GHZ2GHZ以下，镀层的厚度对衰减影响较大，镀银以下，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。（见通信电缆缆245245页）页）选用介电常数和介质损耗角都低的绝缘材料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设计时应考虑足量的导体尺寸 减小电缆结构偏差和缺陷。减小电缆结
20、构偏差和缺陷。选择合理的生产工艺选择合理的生产工艺 如果在有屏蔽的网络线中，在低频时（如果在有屏蔽的网络线中，在低频时（50MHZ50MHZ）以下，出现不合格在）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。属的透入深度越大。物理发泡物理发泡PEPE其衰减在低频是合格，而高频（如超过其衰减在低频是合格，而高频（如超过800MHz800MHz）时超差，）时超差，大都与介质损耗角正切值和等效介点常数偏大有关系，或者与外导体大都与介质损耗角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
21、过小，内导体外直径偏小有关系。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）在实际中经常用在实际中经常用ZinZin表示特性阻抗，其公式为表示特性阻抗，其公式为Zin=SQRTZin=SQRT（Zo*ZsZo*Zs）；）；ZoZo为终端开路时的阻抗值，为终端开路时的阻抗值，ZsZs为终端短路时的阻抗值。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
22、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。结构回波损耗述这种波动情况。结构回波损耗SRLSRL定义如下：定义如下：式中，式中，ZmZm为拟合阻抗。由此定义可见，为拟合阻抗。由此定义可见，SRLSRL实质是描述实质是描述ZinZin围绕围绕ZmZm波波动大小的一个指标。动大小的一个指标。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、导电缆存在着突发性或周期
23、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、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绝缘偏心时对绞过程因单线的自转造成两导体中心距s s呈周期性的正呈周期性的正（余）弦函数波动（余）弦函数波动,对绞过程中两根芯线张力不一致对绞过程中两根芯线张力不一致,有屏蔽的电缆铝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。
24、其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中周期性的结构偏差或缺陷对SRLSRL危害最大。由于输入阻抗与制造过危害最大。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的定量关系输人阻抗与某个缺陷的定量关系 。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。成。近端串
25、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引起的误码是影响通信距离的主要因素之一 。串音。串音的机理见的机理见通信电缆通信电缆137137页页NEXTNEXT为主串回路发送功率串到被串回路近端（与信号发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）后的衰减值生器同一端）后的衰减值dBdBNEXT=10NEXT=10（P1N/P2NP1N/P2N）=20=20（V1N/V2NV1N/V2N）P1NP1N主串对输入功率主串对输入功率 ；P2NP2N为电缆近端被串对输出功率；为电缆近端被串对输出功率；V1NV1N主串对输入电压主串对输入电
26、压 ；V2NV2N为电缆近端被串对输出电压为电缆近端被串对输出电压 ELFEXTELFEXT为为主串回路发送功率串到被串回路远端（与信号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）后的衰减值发生器另一端）后的衰减值dBdBNEXT=10NEXT=10（P1N/P2EP1N/P2E）=20=20（V1N/V2EV1N/V2E）P1NP1N主串对输入功率主串对输入功率 ；P2EP2E为电缆远端被串对输出功率；为电缆远端被串对输出功率；V1NV1N主串对输入电压主串对输入电压 ；V2EV2E为电缆远端被串对输出电压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
27、主要有长度、绞合方式、结构上的均匀程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在高频时主要是电磁耦合(四个一次参数都有影响四个一次参数都有影响).).减少线对间串音的方法有减少线对间串音的方法有 ：1.1.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不平衡是提高线对抗干扰能力的基础 2.2.在条件允许情况下，加大线对间的距离；在条件允许情况下，加大线对间的距离；3.3.采用优化
28、的节距设计是提高串音防卫度的有力措施采用优化的节距设计是提高串音防卫度的有力措施 ；4.4.采用屏蔽采用屏蔽.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最小长度有明数之一。有些通信协议对数据帧的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。从传播速度数据帧的丢失。从传播速度VpVp1/e1/e可知，使可知，使用等效相对介电常数较小的绝缘
29、结构是降低传输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。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。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
30、控制在+/-1PF/m.发泡度及发泡的均匀性的监控.对绞工序的工艺控制张力的控制张力的控制(包括放线和收线包括放线和收线),),一定要合理一定要合理,过大或过小都过大或过小都会引起线材结构的变化会引起线材结构的变化,并且放线张力两根芯线一定要均并且放线张力两根芯线一定要均匀一致匀一致.退扭退扭:在普通绞线机生产过程中在普通绞线机生产过程中,线组会绕两根芯线的中心线组会绕两根芯线的中心进行公转进行公转,同时两根芯线会绕各自的圆心进行自转同时两根芯线会绕各自的圆心进行自转,这样产这样产生两个不良作用生两个不良作用:1):1)由于绝缘偏心由于绝缘偏心,在两根芯线在相对转动在两根芯线在相对转动时时,导
31、体间距会发生变化导体间距会发生变化.2).2)自转时会形成一个扭转自转时会形成一个扭转,这个这个扭转会产生内应力扭转会产生内应力.同时由于排线同时由于排线,磨擦磨擦,表面滑动等因素表面滑动等因素影响影响,芯线间的转动是不可避免的芯线间的转动是不可避免的,所以退扭是必须的所以退扭是必须的.节距的控制节距的控制:一定控制在一定控制在+/-0.5mm+/-0.5mm之内之内.排线的控制排线的控制.一定要整齐一定要整齐,不能有冒线等问题出现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
32、.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电线的命名含义字符含义字符含义字符含义一般接线的电线-NEC条款310,表310-13软线和电缆-NEC条款400,表400-4安装线-NEC条款402,表402-3A石棉(可以是玻璃纤维或类
33、似的材料)A石棉绝缘(已废除)A石棉绝缘FEP氟化乙丙烯绝缘C棉纱线或人造纤维编织F安装线,正规绞合H75(注意:没有H表示60)E第一个字母,电梯电缆FF安装线,非正规绞合HH90E第一个字母之后,表示热塑性弹性体绝缘G玻璃线编织L铅护套O耐油.表示仅仅护套耐油,H高温绝缘N尼龙护套P平行线芯软线HH更高温绝缘PF过氟烷氧基绝缘S苛刻条件下使用的软线K芳香族聚酰亚胺带子绝缘R橡皮绝缘SJ次苛刻条件下使用的软线N尼龙护套S硅橡胶绝缘T第一个字母,表示金皮线P氟乙丙烯绝缘T热塑性绝缘T最后一个字线,表示热塑性绝缘R橡皮绝缘U地下使用1,2,3平行软线的最薄处的厚度S硅橡胶绝缘V浸渍亚麻布绝缘(已废除)H高温(75或是90)绝缘T热塑性绝缘W耐潮OO耐油,表示护套和线芯绝缘都耐油X交联合成高聚物绝缘X交联合成聚合物绝缘Z改性四氟乙烯绝缘Z改性四氟乙烯绝缘1,2,3最薄处的绝缘厚度 谢 谢!