【正文】 對稱電纜導體的中心距（mm）；εr是絕緣的等效介電常數(shù)；tgδr是絕緣的等效介質(zhì)損耗角正切；Kρ1是導體的射頻電阻系數(shù)；Kρ2是屏蔽的射頻電阻系數(shù)；Kα是絞合導體的電阻系數(shù)，；Kβ是編織屏蔽的電阻系數(shù)，；K3是編織對阻抗影響的系數(shù)，~。國內(nèi)數(shù)據(jù)電纜行業(yè)普遍推行的《YGT 10192001數(shù)字通信用實心聚烯烴絕緣水平對絞電纜》通信行業(yè)標準、《ISO/IEC 11801 信息技術通用電纜用戶要求概要》、《PN3727 TIA/ ——4對100Ω 6類數(shù)據(jù)電纜傳輸性能規(guī)范 》等標準對衰減、阻抗、回波損耗、時延差的檢測標準線的確定是有切實的指導意義。為了達到同時降低電容C的目的，我們還要同時按比例增大絕緣的厚度，以保證導體間工作電容保持不變甚至減小。這時衰減常數(shù)近似可以看作α= 式（214）。在高頻下（）時，RωL和GωC。它的單位為奈培Np/km或分貝dB/km（1Np=）。這種“波紋”可能導致個別頻率點上衰減不合格。因此頻段越高的電纜采用的屏蔽結構就越完善。在FTP數(shù)據(jù)電纜設計中我們設計了一根接地線就是為了把這些電荷及時引走，避免電荷積累引起電場集中。這種感應電流是金屬屏蔽層中的不斷繞原子核旋轉(zhuǎn)的電子切割磁力線產(chǎn)生渦流電流并在金屬屏蔽層表面形成電荷的積累。%純度的銅絲作為CAT5E、CATCAT7數(shù)據(jù)電纜的導體。一般電介質(zhì)中的電磁偶極子、游離電荷、電離子或基團、材料電磁缺陷都會獲得電纜中的電磁能量而將這種能量轉(zhuǎn)變成自身的動能。第二章 數(shù)據(jù)電纜主要性能指標控制 因為數(shù)據(jù)電纜傳輸信號必須采用高頻交變電流，所以高頻交變的電磁場是必然要產(chǎn)生的。在高頻下還是需要控制線對間距或者采用線對屏蔽技術的。絕緣相互粘連，單導體無法實現(xiàn)獨立旋轉(zhuǎn)，確保導體間距的一致性，而達到極其穩(wěn)定的阻抗和線對間優(yōu)異的平衡性能。這表明合理的調(diào)整電纜結構，采用低成本的五類電纜設計理念還有很大的帶寬提升空間。不足的地方就是生產(chǎn)成本大幅提高，在市場開拓失去了價格優(yōu)勢讓用戶更愿意接受CATCAT5E這些價格較低但能夠滿足使用要求的電纜。同時由此也對阻抗、近端串音（NEXT）、遠端串音(FEXT)、等電平近端串音（ELNEXT）、衰減（ATT）、回波損耗(RL)和結構回波損耗（SRL）、相時延(DOP)、時延差（SKEW）等指標也帶來了一些變化從而要求我們增大導體的直徑、增大絕緣厚度和降低絕緣介電常數(shù)等。CAT 7 屬于屏蔽星絞組電纜。這就容易造成成纜線的單組翹起和松弛變形，因此在成纜時要調(diào)整放線張力，并保證該張力大于線組內(nèi)的預應力。退扭會造成單線細微的損傷并會造成特性阻抗不均勻。因此，為了保證阻抗穩(wěn)定在100177。頻率越高必然引起越高的感應電流和磁場，因此要提高數(shù)據(jù)信息的頻段必須考慮高頻感應的一系列問題。為了配合這三種效果，我們還可以讓不同線對采用不同直徑的導體、不同厚度的絕緣等。也就是說當同一頻段的電流在電纜的同一段出現(xiàn)時它們會相互進入對方的導體尤其是能量較大的信號進入導體會讓對方信源處理器誤認為這是自己發(fā)出的信號。不同頻率的機械波混雜在一起使手機聲音的頻率與其中的同一頻率的噪聲共振讓我們無法識別是設備的聲音還是手機的聲音（手機的音樂頻率是不斷有規(guī)律變化的，因為車間噪音源多而使不同頻段的聲音都可以產(chǎn)生；聲音的頻段主要在2020KHZ之間）。大家都知道不同線對尤其是鄰近線對不能采用相近的對絞節(jié)距。對絞線利用鄰近效應和交叉效應，保證了穩(wěn)定的結構回波損耗參數(shù)和合理的衰減值。因此電纜內(nèi)部就有多個電極和磁極。因此我們生產(chǎn)的電纜帶電工作時是處于一個多電極的不規(guī)則的復雜的電磁場中的。為什么采用對絞結構能夠有效的控制開放電磁場的能量釋放呢？數(shù)據(jù)電纜中采用的細銅導體是這個開放電磁場中的兩個電極。在處理開放電磁場問題上，我們目前采用的是對絞結構和金屬層（帶、網(wǎng)）結構。也就是說網(wǎng)絡傳遞信息的功能失去了。也就是說，本來用于信號傳輸?shù)碾娔芤噪姶艌瞿艿男问较蚓W(wǎng)絡線路周邊的空間布點的釋放出去。我們公司采用高速串聯(lián)機以12001400m/min的速度高效率的生產(chǎn)出絕緣芯線。數(shù)據(jù)電纜的結構設計和性能控制概論目錄第一章 概述第二章 數(shù)據(jù)電纜主要性能指標控制 衰減 串音 阻抗和回波損耗 相延時和時延差第三章 網(wǎng)線在TIA/EIA 與TIA/EIA 第一章 概述我們一舟生產(chǎn)的數(shù)據(jù)電纜主要有UTP 5E、FTP 5E、U/UTP 5E、SFTP 5E、UTP FTP UTP 6A、CAT 3多對數(shù)電纜等常見的高頻對稱電纜。然后根據(jù)不同線對的識別標志、絕緣厚度和導體直徑將芯線有規(guī)則的絞合成一定節(jié)距的對絞線。如果這些能量不經(jīng)過必要的裝置給予回籠那么用于傳輸信息的電流能量將迅速衰竭從而使信號強度無法與各種原因產(chǎn)生的噪音識別。因此，我們要采用必要的工藝設計來解決開放電磁場帶來的這些影響。在電磁場理論中，針對開放電磁場能量控制問題，大部分采用的是屏蔽和電磁場能量集中和均化的理論。這兩個電極就是電場的兩極。如果我們不能正確認識電磁場的復雜運動形式我們就不能設計出高性能的數(shù)據(jù)電纜。因此盡量減小兩根對絞線之間距離與線對之間的距離的比值對改善數(shù)據(jù)電纜近端串音、遠端串音、衰減、等電平近端串音功率和等指標都是非常重要的。同時我們利用兩根鄰近導體傳輸同一種信號，對于其他線對來說，線對就是傳輸信號的理想載體。在這里我把相關理論簡單闡述一下。只有手機的聲音比噪音還大時，我們才會清楚地聽到手機的聲音。也就是說，這樣增加了信號中的噪音。M．法拉第在電磁感應理論中告訴我們，不斷變化的電場產(chǎn)生不斷變化的磁場，反之不斷變化的磁場也能產(chǎn)生不斷變化的電場。相關的結構微調(diào)在后面的主要性能指標部分給予介紹。10Ω范圍內(nèi)，我們在選擇對絞節(jié)距時最大對絞節(jié)距不能大于最高頻率信號電流波長的八分之一。但是退扭（預扭）工藝使單線和對絞線產(chǎn)生了內(nèi)在的預應力，當電纜在后續(xù)加工和布線過程中受到機械作用時預應力可以和作用力相持從而避免了不可預期的作用力對電纜結構一致性的破壞，保證了SRL、阻抗等指標的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)電纜成纜節(jié)距一般控制在最大傳輸脈沖電流波長的1/8以下。7類數(shù)據(jù)電纜是我公司開發(fā)的優(yōu)勢新型產(chǎn)品，—1000MHZ。同時這些結構設計增強了電纜的抗拉和抗壓的機械性能，使電纜在生產(chǎn)過程和安裝使用過程中保持穩(wěn)定的成纜結構。目前我公司在CAT7電纜上還處于開發(fā)階段。對于FTP、SFTP和CAT 7電纜的結構在其他方面的內(nèi)容在后面的各工序設備性能介紹和各指標實現(xiàn)的論述中還有詳細說明。線對的兩導體中心距波動較小，因而具有較好的SRL值。但是因為采用了這種穩(wěn)定的產(chǎn)品結構，可以使電纜的傳輸頻段提高到1000MHZ以上。但是對于信號傳輸來講，這種高頻交變的電磁場帶來的能量交換引起的信號能量的衰減、串音和反射回波等復雜的電磁運動就成為設計中考慮的重要因素。一般這種能量轉(zhuǎn)換是不可逆轉(zhuǎn)的，也是電纜設計中必須重點考慮的控制因素。在一些對信號精度要求較高的高性能數(shù)據(jù)電纜中還可利用高頻電流的趨膚效應采用鍍銀、鍍金材料做導體。這種電荷積累會使電磁場分布更加復雜。同時我必須說明，屏蔽材料產(chǎn)生的感應磁場能量損失也是不可逆的。光在不同的介質(zhì)中傳輸?shù)乃俾适遣煌?，會在不同介質(zhì)界面上產(chǎn)生折射、反射，并產(chǎn)生能量傳遞和轉(zhuǎn)換。同時它還會造成回波損耗在不同頻率點上的反射回波累計能量值的極大變化。信號衰減通常是由金屬導體中的能量損耗和介質(zhì)中的能量損耗引起的信號能量減少而產(chǎn)生的衰減，在開放式數(shù)據(jù)對稱電纜電磁場中，逃逸到電纜之外被外界電介質(zhì)捕獲的能量也是相當可觀的。這時《電線電纜手冊》同軸電纜的衰減常數(shù)計算公式可以簡化為α= 式（212），ZC= 式（213）。因此，降低直流電阻R和導體間工作電容C就是減小衰減常數(shù)α的有效方法。減小導體間工作電容也可以通過采用介電常數(shù)較小的絕緣材料來實現(xiàn)。下面是這些標準的相關資料。100Ω電纜的衰減（20℃）標準標定公式 表211（選自《YGT 10192001數(shù)字通信用實心聚烯烴絕緣水平對絞電纜》通信行業(yè)標準）永久連接數(shù)據(jù)電纜網(wǎng)絡的最大衰減值表 表212選自《ISO/IEC 11801 信息技術通用電纜用戶要求概要》數(shù)據(jù)電纜網(wǎng)絡信道的最大衰減值表 表213選自《ISO/IEC 11801 信息技術通用電纜用戶要求概要》 Class A、Class B 、Class C、 Class D分別表示永久連接網(wǎng)絡信道在0100kHZ、01MHZ、016MHZ、0100MHZ的頻段等級范圍。同樣數(shù)據(jù)電纜中的雜亂信號太多，中央處理器對需要處理的信號電流就無法識別了。屏蔽層會產(chǎn)生感應渦流，需要適當增加絕緣外徑以弱化感應電場的強度；F、另外，個別學術文件中發(fā)現(xiàn)有強調(diào)保證相鄰線對維持TEM橫向電磁場穿透式電磁波傳輸?shù)钠胶庑砸部捎行У販p少串音的論斷。另一方面，電磁波在絕緣體周圍的空氣中傳播速度比在絕緣體內(nèi)的傳播速度快就造成電纜內(nèi)部電磁場的不均勻。因為擠制內(nèi)護套的工藝繁瑣很少被廠家采用。為了盡可能降低衰減，采用此思路設計電纜時通常采用增大導體和絕緣厚度的方法。但在工程設計中著重考慮系統(tǒng)性耦合。在高頻屏蔽電纜不適宜用這個公式。 阻抗和回波損耗阻抗、回波損耗與電纜的原材料和結構是息息相關的，均勻穩(wěn)定的原材料和產(chǎn)品結構才能保證生產(chǎn)出具有穩(wěn)定一致的阻抗和回波損耗值的數(shù)據(jù)電纜（參見第一部分的論述）。在實際布線網(wǎng)絡測試中，應當按照ASTM D4566標準及其附件G的要求對網(wǎng)絡的回波損耗進行測量。Z1是入射波阻抗，Z2是反射波阻抗。在這里參照高頻簡化公式式（232）推出無屏蔽對稱電纜特性阻抗計算公式和屏蔽對稱電纜計算公式：無屏蔽對稱電纜計算公式：式(233)金屬層屏蔽對稱電纜特性阻抗計算公式： 式(234)a是兩導體的中心距（mm）；d是中心導體直徑（mm）；Da是外導體平均內(nèi)徑（mm）。通過下面論述，說明兩者之間的關系：特性阻抗是電纜回路上任意點電壓波與電流波之比，并有 式（236）式中R、L、G、C分別為對稱回路的交流電阻、電感、導體間介質(zhì)電導和導體間電容；ω為信號的角頻率。 a——兩絕緣導線間的距離（mm）； 的特定函數(shù)（隨頻率的增加而減?。? 在高頻下無屏蔽對稱電纜的特性阻抗近似表示為 式（2310）式中εe值與絕緣材料、絕緣類型、線對間填充介質(zhì)的相對介電常數(shù)有關；a為回路兩導體的中心距；d為導體直徑。這個公式告訴我們當S=d時，產(chǎn)品的特性阻抗可以為零。另外大連通信電纜廠的姜廷運工程師在《關于改善數(shù)字電纜輸入阻抗的探討》論文中給出了一個計算輸入阻抗的計算式，我認為對工程設計有較大的幫助，在這里一塊介紹。通常用結構回波損耗來描述這種波動情況。如絕緣外徑波動、導體直徑波動、絞對時絕緣單線在節(jié)點處周期性壓傷，絕緣發(fā)泡不均勻、絕緣偏心及導體或絕緣不圓時絞對過程因單線的自轉(zhuǎn)造成導體中心距S呈周期性波動等。而每一個不均勻點都將必然不同程度地引發(fā)電磁波的反射?！　纳鲜街形覀兛梢郧宄乜闯觯狠斎胱杩共▌臃秶拇笮∪Q于反射波電流的大小，若U反、I反均為零（無反射時）此時Z入＝Zc；而U反、I反的幅值越大，β越大輸入阻Zin的波動就越大。由于測量原因只有將輸入阻抗Zin的實測結果，用數(shù)學方法進行函數(shù)擬合而得到的擬合函數(shù)漸近線，在一定精度范圍內(nèi)，才可以用來代替特性阻抗Zc的頻率特性曲線，而用于設計和參數(shù)調(diào)整的目的。從前面的敘述中我們可以看出，導致輸入阻抗的惡化有三個較大的方面：0．002（mm），且?guī)缀我貞_；這些因素對信號的改變不僅會造成信號干擾、衰減增加、阻抗不均勻，還會造成脈沖的相位改變、傳輸時間增長。傳播速度為信號在電纜中的傳播速度，以m/s表示。傳播速度（相速度）由下式確定：VP= 式（241） f為波頻率；β為相移常數(shù)；ω為角頻率。相移常數(shù)在頻率f 30kHZ時，可以采用下式計算： 式（245）時延差又稱相時延差和相偏斜（skew），定義為電纜任意兩線對之間的相時延的差值。100Ω 6類數(shù)據(jù)電纜相延時和延時差的標準范圍（20℃177。線對間的相時延差過大會導致并行傳輸數(shù)據(jù)時幀的錯誤。 2．信號在導線傳輸過程中既會產(chǎn)生彼此之間的相互干擾，也會受到外界電磁波的干擾，當背景噪聲過大時，誤碼率也將隨之而增高。 4．根據(jù)IEEE ，集線設備和網(wǎng)卡端口的PHY芯片只保證驅(qū)動100米的銅纜，對更遠的傳輸距離則不作保證。1. 優(yōu)質(zhì)布線產(chǎn)品 綜合布線中的所有組件和接插件都會影響到整個信道的電氣性能，進而最終影響信道的長度。跳線應當盡量選擇制式產(chǎn)品，自己手工壓制的跳線往往工藝有問題，水晶頭質(zhì)量也不過關。因此，集線器、交換機和網(wǎng)卡的選擇對傳輸距離也有著非常重要的影響。因此，適當?shù)亟档蛡鬏斔俾?，把網(wǎng)卡和交換機的速率由100Mbps降為10Mbps，工作模式由全雙工降為半雙工，也可以在很大程度上擴展信道長度。有些網(wǎng)絡延伸設備還擁有遠程供電功能，無須在中間位置接插電源，從而使網(wǎng)絡的遠程擴展變得更加簡單。在全雙工狀態(tài)下，每端口擁有5到15Mbps的帶寬，從而為遠程節(jié)點提供