對線纜制造工藝的深入了解會有助于您甄別性能優(yōu)異的布線系統(tǒng),保護(hù)您的投資利益。
今天,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對其傳輸介質(zhì)的要求比以往任何時候都高,2年前用于承載窄帶電話業(yè)務(wù)的雙絞線技術(shù),現(xiàn)在被用來支持高達(dá)250Mhz帶寬的數(shù)字信息。然而,從外觀上感覺6類雙絞銅纜和最早的雙絞銅纜沒有很大區(qū)別。那么,是什么樣的技術(shù)革新使銅纜線可提供如此高的帶寬和杰出的電氣性能呢?
關(guān)鍵在于原材料、生產(chǎn)工藝和線纜構(gòu)造的不斷改進(jìn),讓今天的線纜獲得這樣高的性能。
主導(dǎo)線設(shè)計
主導(dǎo)線用來制作雙絞線,是由22到24AWG銅導(dǎo)線在外面裹一層絕緣材料而成。盡管它的結(jié)構(gòu)看起來很簡單,但是主導(dǎo)線的每一個特性都需要細(xì)心控制,以確保電氣和機(jī)械性能符合要求。主要特性包括銅導(dǎo)線的橫截面,銅導(dǎo)線外表面的輪廓和光滑度,以及在絕緣材料內(nèi)部導(dǎo)線的同心度。
每一對雙絞線線對包括兩條銅導(dǎo)線,每一條線芯外面包裹一層絕緣材料。絕緣材料里的導(dǎo)線的同心度是決定導(dǎo)線性能的關(guān)鍵。
插入損耗(衰減)、阻抗和回波損耗等測量參數(shù)都直接和主導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
插入損耗表示信號通過一段距離傳輸后的損耗。因此,更粗的銅導(dǎo)線直徑,銅導(dǎo)線的正確退火,以及單位長度的絞線扭絞數(shù)減小,都是降低信號損耗的方法
影響阻抗和回波損耗性能的有銅導(dǎo)線的直徑和形狀這樣的物理外形,絕緣材料的性質(zhì),分散因子和主絕緣材料的厚度。表面缺陷,銅導(dǎo)線表面粗糙,橫截面呈橢圓形,或?qū)Ь€直徑有變化,都會導(dǎo)致線纜阻抗不一致,形成信號反射。主絕緣線纜的銅導(dǎo)體中心位置和圓截面,或橢圓度,也影響回波損耗。在壓制主絕緣層之前,必須格外小心不要讓裸露的銅導(dǎo)線受到損壞,保持導(dǎo)線表面的清潔,不能粘有異物
典型的主導(dǎo)線制作過程是雙輪絕緣壓制流程,將導(dǎo)線繞通過兩個輪子傳動,通過擠壓模具,進(jìn)行將絕緣材料裹壓在導(dǎo)線表面。這樣作的好處有,出線速度更快,全部過程自動化,與手工相比,對導(dǎo)線造成的損壞幾乎沒有。
拉絲工藝
為了保證線芯性能及外觀,數(shù)據(jù)通訊纜的線芯并不像電力纜一樣固定式銅芯成品,一般都是由直徑為12或13AWG硬銅芯,拉細(xì)到最后的22至24AWG銅芯線。用一個滑輪從每個模具中拉出銅線,因為銅線被拉長,所以截面直徑變小,因而隨后的滑輪轉(zhuǎn)動的速度也相應(yīng)加快。因為在拉線的同時,產(chǎn)生大量的熱,所以拉線設(shè)備必須不斷進(jìn)行冷卻、潤滑,以延長模具使用壽命,減少滑動,使銅線表面光滑。完成的銅導(dǎo)線從模具中由一個絞盤拉出,然后進(jìn)行退火。
退火
由于銅導(dǎo)線在拉線過程會逐漸變硬,拉出來的導(dǎo)線會變脆易折,因此退火工藝非常重要,直接影響導(dǎo)線的傳輸性能,特別是可以降低插入損耗。退火設(shè)備將裸導(dǎo)線迅速加熱到高溫,導(dǎo)線被置入一個充滿蒸汽的容器內(nèi),促使其適當(dāng)軟化,以獲得所需的延展性。退火讓導(dǎo)線更實用,提高了傳輸性能,特別是降低了插入損耗。
絕緣工藝
絕緣壓制工藝包括熔化、均勻處理,并通過一個壓制頭壓成(排出氣泡)小的彩色的熱塑小球。在這個過程中,絕緣材料壓制到一個預(yù)熱了的銅裸線上。
銅線在絕緣壓制之前需要預(yù)熱,是為了讓絕緣材料很好地覆蓋到銅裸線上,同時也是為了保證絕緣材料具有很好的物理性能(抗張強(qiáng)度和延展性)。有趣的是,雙輪絕緣壓制工藝過程中,抽線速度保持不變。而象一些工藝制作上的變化,諸如絕緣層厚度和表面的處理,靠調(diào)節(jié)從壓制頭拉出的材料的數(shù)量、塑料熔化的溫度和壓制的壓力來實現(xiàn)。
隨著絕緣壓制抽線速度的增加,逐級冷卻時間就變得越來越重要了,冷卻操作必須調(diào)節(jié)得更精確。對導(dǎo)線進(jìn)行逐級冷卻確保了絕緣層很好地覆蓋在導(dǎo)線表面,也為主導(dǎo)線進(jìn)行無接觸測試和處理作準(zhǔn)備。主導(dǎo)線的冷卻技術(shù)包括循環(huán)水槽和噴霧室。
使用噴水霧冷卻的兩個絞盤把主導(dǎo)線從冷卻水槽里拉出來。絞盤的結(jié)構(gòu)很關(guān)鍵,這是因為它是整個雙輪絕緣壓制流程的速度控制裝置。水冷卻絞盤和把導(dǎo)線從模具中拉出來的絞盤做同步轉(zhuǎn)動,以確保整個制造過程中的對線牽力的平滑調(diào)節(jié)。絞盤之間和每個絞盤內(nèi)部的閉環(huán)反饋確保流程速度的同步。反饋控制確保在整個流程沒有一處出現(xiàn)遲滯,遲滯會產(chǎn)生“抖動”,甚至導(dǎo)致主絕緣層表面的磨損。
電子監(jiān)控設(shè)備
先進(jìn)的非接觸式電子設(shè)備,時刻監(jiān)控著主導(dǎo)線在絕緣壓制生產(chǎn)線上各個階段的電氣和機(jī)械性能。比如,在生產(chǎn)線的幾個關(guān)鍵地方,監(jiān)控裝置測量出下列信息:導(dǎo)線直徑,導(dǎo)線溫度,導(dǎo)線在退火和絞盤之間的線牽力,和絞盤和卷線輪之間的線牽力。除了直徑,光學(xué)直徑計量計也監(jiān)控松動,“瓶頸”(直徑突然發(fā)生變化),和在絕緣層里或表面的其它物理缺陷。其它一些計量計監(jiān)控同心度,橢圓度,和電容。一個內(nèi)部運(yùn)算模塊進(jìn)行快速傅利葉變換(FFT),計算受測的絕緣層直徑和電容,可以嵌入到導(dǎo)線里,監(jiān)控導(dǎo)線阻抗性能。
絕緣測試用來檢查絕緣體的完整性,它讓絕緣化的導(dǎo)線,穿過一個帶電的球鏈簾。球鏈簾帶有高電壓,一般是2500VDC,絕緣層里的裂紋會暴露出來,裸露出來的銅導(dǎo)線也因會造成漏電而被檢查出來。
流程控制器記錄了被嵌入式監(jiān)控設(shè)備查出來的每一個缺陷的精確位置,這便于在下一個制造工序之前,進(jìn)行識別、排除和分析。
主導(dǎo)線完成絕緣處理后,要經(jīng)過一個加速器,這是為了在產(chǎn)品纏到卷線輪上時,保持一致的線牽力,一個卷軸纏的線可達(dá)15000英尺。在整個制造流程,加速器在保持不變的線牽力方面起到重要作用。包括在更換線軸時,加速器使線牽力能夠保持不變,從而可以不中斷生產(chǎn)。
雙絞線對
雙絞線結(jié)構(gòu)使外界(相鄰雙絞線對或線纜環(huán)境)在一根線對的兩條導(dǎo)線上產(chǎn)生的一對噪聲,電壓幅值相等而且相位也相同?;诮邮軆筛鶎?dǎo)線的差分信號的接收設(shè)備,把線對上的噪聲看做兩個相近的電壓值,這樣,它們在信號重構(gòu)過程中很容易被去掉。通過設(shè)計,4線對線纜的每個線對可以有不同的雙絞數(shù),以確保抑制外界和鄰近線對帶來的串?dāng)_。
6類扭絞技術(shù)要求使用當(dāng)今最精確的線動力驅(qū)動控制系統(tǒng)。例如,連續(xù)監(jiān)控并保持線速穩(wěn)定的伺服馬達(dá)控制器和AC矢量驅(qū)動器。由于高精度雙群絞設(shè)備在雙輪傳動中使導(dǎo)線絞成線對,所以雙絞線的層數(shù)可以任意設(shè)定。改進(jìn)的弓設(shè)計減小了由于線對上的側(cè)力或拉力造成的性能下降。
4線對在最后的套線纜外皮之前合成線纜。在這道工序里,扭絞線對或扭絞線對和填充材料(象星型分隔器),通過一個分線板和模具,合成線纜。成纜工序增加了線纜的靈活性和強(qiáng)度,也有助于防止在套上線纜外皮后線對松動并分開。
套裝線纜外皮和包裝
給線纜芯套上外皮主要是為了保護(hù)線纜不會在使用中損壞,扭絞的線對不會變形。在套外皮期間,可以先在線纜芯上系上拉索。
線纜外皮正在被套在絕緣導(dǎo)線外面,外皮保護(hù)線纜不會在使用時受到損壞,也避免了雙絞導(dǎo)線擰絞圈數(shù)的變化。
目前,布線線纜主要還是以PVC和LSOH外護(hù)套為主,PVC會發(fā)生絕緣老化,發(fā)脆,已及燃燒時會散發(fā)出HCI等有害氣體和煙霧,已引起人們的重視。因此,隨著人們環(huán)保安全意識的不斷增強(qiáng),在國內(nèi)外的重大工程中環(huán)保型線纜即“低煙無鹵無毒”阻燃線纜的運(yùn)用已越來越普遍。
在護(hù)套生產(chǎn)時,噴墨打印機(jī)在外皮上印上圖標(biāo)符號。這些標(biāo)記一般包括相反的連續(xù)長度,制造日期和可追溯的識別標(biāo)簽。在重新纏線時,線纜的長度,從主卷軸上的10萬英尺縮短到最后包裝的1000英尺。
包裝可有的選擇包括,木制的卷軸。無軸包裝需要與其它包裝不同的設(shè)備把加工的線纜盤成一個線纜自支承的8字型,放入一個裝有出線嘴的紙盒里,使用時,隨意從出線嘴里抽出線纜。
通過以上描述,要生產(chǎn)出性能優(yōu)異的通訊數(shù)據(jù)纜,必須嚴(yán)格控制每道主要制造工藝,包括事先仔細(xì)篩選銅導(dǎo)線和熱塑材料,主導(dǎo)線的絕緣,兩根主導(dǎo)線相互扭絞成一根雙絞線,將數(shù)根雙絞線合成線纜,套上線纜外皮,最后包裝成品。為確保成品線纜的性能符合相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)要求,每一個制造階段,都必須經(jīng)過精心設(shè)計,每一個工藝過程都必須經(jīng)過嚴(yán)格控制。我們可以概括為:使用優(yōu)質(zhì)的原材料、高性能的生產(chǎn)設(shè)備,嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝及檢測設(shè)備、才能使數(shù)據(jù)通訊雙絞線的性能真正提高。
文章編輯:CobiNet(寧波),本公司專注于電訊配件,銅纜綜合布線系列領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)七類,六類,超五類屏蔽網(wǎng)線雙絞屏蔽線及相關(guān)模塊配件,歡迎來電咨詢0574 88168918;
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