雙絞線(xiàn)

雙絞線(xiàn)

一、概述

雙絞線(xiàn)(TP:Twisted Pairwire)是綜合布線(xiàn)工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)。雙絞線(xiàn)由兩根具有絕緣保護層的銅導線(xiàn)組成。把兩根絕緣的銅導線(xiàn)按一定密度互相絞在一起,可降低信號干擾的程度,每一根導線(xiàn)在傳輸中輻射的電波會(huì )被另一根線(xiàn)上發(fā)出的電波抵消。雙絞線(xiàn)一般由兩根22～26號絕緣銅導線(xiàn)相互纏繞而成。如果把一對或多對雙絞線(xiàn)放在一個(gè)絕緣套管中便成了雙絞線(xiàn)電纜。在雙絞線(xiàn)電纜(也稱(chēng)雙扭線(xiàn)電纜)內,不同線(xiàn)對具有不同的扭絞長(cháng)度,一般地說(shuō),扭絞長(cháng)度在38.1cm至14cm內,按逆時(shí)針?lè )较蚺そg,相臨線(xiàn)對的扭絞長(cháng)度在12.7cm以上。與其他傳輸介質(zhì)相比,雙絞線(xiàn)在傳輸距離、信道寬度和數據傳輸速度等方面均受到一定限制,但價(jià)格較為低廉。目前,雙絞線(xiàn)可分為非屏蔽雙絞線(xiàn)(UTP:Unshilded Twisted Pair)和屏蔽雙絞線(xiàn)(STP:Shielded Twisted Pair)。

雖然雙絞線(xiàn)主要是用來(lái)傳輸模擬聲音信息的,但同樣適用于數字信號的傳輸,特別適用于較短距離的信息傳輸。在傳輸期間,信號的衰減比較大,并且產(chǎn)生波形畸變。采用雙絞線(xiàn)的局域網(wǎng)的帶寬取決于所用導線(xiàn)的質(zhì)量、長(cháng)度及傳輸技術(shù)。只要精心選擇和安裝雙絞線(xiàn),就可以在有限距離內達到每秒幾百萬(wàn)位的可靠傳輸率。當距離很短,并且采用特殊的電子傳輸技術(shù)時(shí),傳輸率可達100Mbps～155Mbps。由于利用雙絞線(xiàn)傳輸信息時(shí)要向周?chē)?信息很容易被竊聽(tīng),因此要花費額外的代價(jià)加以屏蔽。屏蔽雙絞線(xiàn)電纜的外層由鋁泊包裹,以減小幅射,但并不能完全消除輻射。屏蔽雙絞線(xiàn)價(jià)格相對較高,安裝時(shí)要比非屏蔽雙絞線(xiàn)電纜困難。類(lèi)似于同軸電纜,它必須配有支持屏蔽功能的特殊連結器和相應的安裝技術(shù)。但它有較高的傳輸速率,100米內可達到155Mbps。

另外,非屏蔽雙絞線(xiàn)電纜具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)無(wú)屏蔽外套,直徑小,節省所占用的空間;
(2)重量輕、易彎曲、易安裝;
(3)將串擾減至最小或加以消除;
(4)具有阻燃性;
(5)具有獨立性和靈活性,適用于結構化綜合布線(xiàn)。

二、規格型號

EIA/TIA為雙絞線(xiàn)電纜定義了五種不同質(zhì)量的型號。計算機網(wǎng)絡(luò )綜合布線(xiàn)使用第三、四、五類(lèi)。這五種型號如下：

1、第一類(lèi)：主要用于傳輸語(yǔ)音（一類(lèi)標準主要用于八十年代初之前的電話(huà)線(xiàn)纜），不用于數據傳輸。
2、第二類(lèi)：傳輸頻率為1MHz，用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數據傳輸，常見(jiàn)于使用4Mbps規范令牌傳遞協(xié)議的舊的令牌網(wǎng)。
3、第三類(lèi):指目前在A(yíng)NSI和EIA/TIA568標準中指定的電纜。該電纜的傳輸頻率為16MHz,用于語(yǔ)音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數據傳輸，主要用于10base-T。
4、第四類(lèi):該類(lèi)電纜的傳輸頻率為20MHz,用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率16Mbps的數據傳輸，主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10base-T/100base-T。
5、第五類(lèi):該類(lèi)電纜增加了繞線(xiàn)密度,外套一種高質(zhì)量的絕緣材料,傳輸頻率為100MHz,用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數據傳輸，主要用于100base-T和10base-T網(wǎng)絡(luò )，這是最常用的以太網(wǎng)電纜。

雙絞線(xiàn)分為屏蔽雙絞線(xiàn)與非屏蔽雙絞線(xiàn)兩大類(lèi)。在這兩大類(lèi)中又分100歐姆電纜、雙體電纜、大對數電纜、150歐姆屏蔽電纜。具體型號有多種,如圖1所示。圖中AWG表示美國線(xiàn)纜規格。

三、性能指標

對于雙絞線(xiàn),用戶(hù)最關(guān)心的是表征其性能的幾個(gè)指標。這些指標包括衰減、近端串擾、阻抗特性、分布電容、直流電阻等。

(1)衰減
衰減(Attenuation)是沿鏈路的信號損失度量。衰減與線(xiàn)纜的長(cháng)度有關(guān)系,隨著(zhù)長(cháng)度的增加,信號衰減也隨之增加。衰減用db作單位,表示源傳送端信號到接收端信號強度的比率。由于衰減隨頻率而變化,因此,應測量在應用范圍內的全部頻率上的衰減。
(2)近端串擾
串擾分近端串擾和遠端串擾(FEXT),測試儀主要是測量NEXT,由于存在線(xiàn)路損耗,因此FEXT的量值的影響較小。近端串擾(NEXT)損耗是測量一條UTP鏈路中從一對線(xiàn)到另一對線(xiàn)的信號耦合。對于UTP鏈路,NEXT是一個(gè)關(guān)鍵的性能指標,也是最難精確測量的一個(gè)指標。隨著(zhù)信號頻率的增加,其測量難度將加大。
NEXT并不表示在近端點(diǎn)所產(chǎn)生的串擾值,它只是表示在近端點(diǎn)所測量到的串擾值。這個(gè)量值會(huì )隨電纜長(cháng)度不同而變,電纜越長(cháng),其值變得越小。同時(shí)發(fā)送端的信號也會(huì )衰減,對其它線(xiàn)對的串擾也相對變小。實(shí)驗證明,只有在40米內測量得到的NEXT是較真實(shí)的。如果另一端是遠于40米的信息插座,那么它會(huì )產(chǎn)生一定程度的串擾,但測試儀可能無(wú)法測量到這個(gè)串擾值。因此,最好在兩個(gè)端點(diǎn)都進(jìn)行NEXT測量?，F在的測試儀都配有相應設備,使得在鏈路一端就能測量出兩端的NEXT值。NEXT測試的結果參照表1和表2。

表1 各種連接為最大長(cháng)度時(shí)各種頻率下的衰減極限

表2 特定頻率下的NEXT衰減極限

以上兩個(gè)指標是TSB67測試的主要內容,但某些型號的測試儀還可以給出直流電阻、特性阻抗、衰減串擾比等指標。
(3)直流電阻
TSB67無(wú)此參數。直流環(huán)路電阻會(huì )消耗一部分信號,并將其轉變成熱量。它是指一對導線(xiàn)電阻的和,11801規格的雙絞線(xiàn)的直流電阻不得大于19.2歐姆。每對間的差異不能太大(小于 0.1歐姆),否則表示接觸不良,必須檢查連接點(diǎn)。
(4)特性阻抗
與環(huán)路直流電阻不同,特性阻抗包括電阻及頻率為1～100MHz的電感阻抗及電容阻抗,它與一對電線(xiàn)之間的距離及絕緣體的電氣性能有關(guān)。各種電纜有不同的特性阻抗,而雙絞線(xiàn)電纜則有100歐姆 、120歐姆及150歐姆幾種。
(5)衰減串擾比(ACR)
在某些頻率范圍,串擾與衰減量的比例關(guān)系是反映電纜性能的另一個(gè)重要參數。ACR有時(shí)也以信噪比(SNR :Signal-Noice ratio)表示,它由最差的衰減量與NEXT量值的差值計算。ACR值較大,表示抗干擾的能力更強。一般系統要求至少大于10分貝。
(6)電纜特性
通信信道的品質(zhì)是由它的電纜特性描述的。SNR是在考慮到干擾信號的情況下,對數據信號強度的一個(gè)度量。如果SNR過(guò)低,將導致數據信號在被接收時(shí),接收器不能分辨數據信號和噪音信號,最終引起數據錯誤。因此,為了將數據錯誤限制在一定范圍內,必須定義一個(gè)最小的可接收的SNR。

四、測試數據

100歐姆4對非屏蔽雙絞線(xiàn)有3類(lèi)線(xiàn)、4類(lèi)線(xiàn)、5類(lèi)線(xiàn)和超5類(lèi)線(xiàn)之分。主要的性能指標為衰減、分布電容、直流電阻、直流電阻偏差值、阻抗特性、返回損耗、近端串擾。標準測試數據如表1所示。

表3 雙絞線(xiàn)的標準測試數據
(a)

(b)

五、常用的雙絞線(xiàn)電纜

綜合布線(xiàn)中最常用的雙絞線(xiàn)電纜有以下幾種:

1、5類(lèi)4對非屏蔽雙絞線(xiàn)

它是美國線(xiàn)纜規格為24的實(shí)芯裸銅導體,以氟化乙烯做絕緣材料,傳輸頻率達100MHz。導線(xiàn)組成如表4所示,物理結構如圖2所示。

表4 導線(xiàn)色彩編碼

圖2 5類(lèi)4對非屏蔽雙絞線(xiàn)

電氣特性如表5所示。其中,9.38 歐姆MAX. Per100m @ 20℃是指在20℃的恒定溫度下,每100米的雙絞線(xiàn)的電阻為9.38 歐姆(下表中類(lèi)同)。

表5 5類(lèi)4對非屏蔽雙絞線(xiàn)電氣特性

頻率需求(Hz)	阻抗	衰減值 (dh/100)Max	NEXT(db) (最差對)	直流阻抗
256K	-	1.1	-	9.38歐姆 MAX.Per 100m @ 20ºC
512K	-	1.5	-
772K	-	1.8	66
1M	85~115 歐姆	2.1	64
4M		4.3	55
10M		6.6	49
16M		8.2	46
20M		9.2	44
31.25M		11.8	42
62.50M		17.1	37
100M		22.0	34

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