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摘要：本文介紹了綜合布線(xiàn)系統(tǒng)用數(shù)字通信電纜的發(fā)展趨勢(shì)，闡述了在國(guó)外已被廣泛商用的6類(lèi)、7類(lèi)布線(xiàn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工序控制要求及其傳輸性能，并指出了這兩種高性能數(shù)字電纜良好的市場(chǎng)前景。

1  前言

   隨著IT業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)綜合布線(xiàn)系統(tǒng)性能要求也越來(lái)越高，網(wǎng)絡(luò)的帶寬隨之相應(yīng)增加。綜合布線(xiàn)系統(tǒng)用數(shù)字電纜也不斷更新?lián)Q代，6類(lèi)布線(xiàn)技術(shù)憑借其250MHz的帶寬滿(mǎn)足了今天的商業(yè)應(yīng)用，它代表了非屏蔽對(duì)絞線(xiàn)和屏蔽對(duì)絞線(xiàn)（為總屏蔽對(duì)絞線(xiàn)）所能支持的最高帶寬能力。然而局域網(wǎng)的功能仍在快速擴(kuò)展，帶寬可以高達(dá)600MHz的 7類(lèi)電纜（總屏蔽加上線(xiàn)對(duì)屏蔽）便迎合了網(wǎng)絡(luò)日新月異的發(fā)展。

2  6類(lèi)數(shù)字電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

  為了給網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供更加暢通的通路，較高的抗噪性，高帶寬、大數(shù)據(jù)量、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)是基本的要求，6類(lèi)布線(xiàn)系統(tǒng)以250MHz的帶寬，滿(mǎn)足了這些要求。國(guó)外已普遍應(yīng)用6類(lèi)布線(xiàn)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商也在大力推廣。

6類(lèi)技術(shù)可支持高達(dá)250MHz的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，不同的制造工藝和布線(xiàn)結(jié)構(gòu)，都必須滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的這一帶寬要求。6類(lèi)數(shù)字電纜有骨架式和非骨架式兩種結(jié)構(gòu)。

2.1 骨架式6類(lèi)數(shù)字電纜

  節(jié)距設(shè)計(jì)合理的4對(duì)線(xiàn)對(duì)，通過(guò)在電纜中心設(shè)計(jì)塑料十字骨架來(lái)穩(wěn)定4個(gè)線(xiàn)對(duì)的相對(duì)位置，并使線(xiàn)對(duì)間相互隔離，電纜的近端串音和遠(yuǎn)端串音達(dá)到一個(gè)最佳效果，同時(shí)減少了串音干擾，提高了傳輸質(zhì)量，保證了電氣性能的穩(wěn)定可靠。絕緣仍用實(shí)心HDPE，銅線(xiàn)直徑/絕緣外徑為0.57/1.02（mm）。

6類(lèi)纜絞對(duì)必須退扭才能滿(mǎn)足電氣性能的要求，一般絞對(duì)的退扭率控制在30~50%，其特性阻抗值會(huì)大為改善。成纜同樣需要退扭，退扭率在50~100%之間，可大大改善其傳輸性能。提高電纜的制造精度和一致性可保證回波損耗滿(mǎn)足要求。通過(guò)增加導(dǎo)線(xiàn)直徑和選擇優(yōu)良的絕緣材料可以改善電纜的衰減性能。

2.2  非骨架式6類(lèi)數(shù)字電纜

  非骨架式6類(lèi)數(shù)字電纜沒(méi)有骨架固定，其4對(duì)線(xiàn)位置較易受外力作用而相對(duì)改變，影響到成品電纜的串音衰減性能，造成電氣性能不如骨架式穩(wěn)定，因此設(shè)計(jì)電纜時(shí)，要考慮各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)有較大的裕度，這種結(jié)構(gòu)的電纜對(duì)絞及成纜節(jié)距比骨架式結(jié)構(gòu)小，以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，達(dá)到較高的串音衰減，目前采用這種結(jié)構(gòu)的布線(xiàn)廠(chǎng)商多用零退扭絞對(duì)機(jī)，產(chǎn)品同樣能符合6類(lèi)布線(xiàn)系統(tǒng)的電氣性能要求。

3 7類(lèi)數(shù)字電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

  近年來(lái)，萬(wàn)兆以太網(wǎng)的建設(shè)方興未艾，能在高速環(huán)境下傳輸高頻信號(hào)的7類(lèi)屏蔽電纜顯出了勃勃生機(jī)，成為銅纜傳輸萬(wàn)兆以太網(wǎng)主要媒介。它支持高傳輸數(shù)率的應(yīng)用，可提供高于600MHz的帶寬，最高帶寬可達(dá)1.2GHz，能夠在一個(gè)信道上支持包括數(shù)據(jù)、多媒體、寬帶視頻等多種應(yīng)用，線(xiàn)對(duì)分別屏蔽，可降低射頻干擾，有極高的安全性。

7類(lèi)屏蔽電纜采用物理發(fā)泡皮-泡-皮絕緣形式，可減小電纜外徑并降低電容，衰減也隨之降低，導(dǎo)線(xiàn)直徑/絕緣外徑為0.58/1.45（mm），每對(duì)線(xiàn)都使用金屬屏蔽，絞對(duì)屏蔽形式為鋁箔縱包，由于金屬屏蔽層的趨膚效應(yīng)及反射和吸收作用，可消除線(xiàn)對(duì)之間的串音并可消除和減少環(huán)境的電氣干擾，提高電磁兼容性。纜芯也采用金屬屏蔽，纜芯屏蔽形式采用鋁箔縱包或銅線(xiàn)編織，可降低轉(zhuǎn)移阻抗，消除或減少環(huán)境的電磁干擾，使電纜結(jié)構(gòu)和傳輸參數(shù)穩(wěn)定。

由于采用了雙屏蔽結(jié)構(gòu)，線(xiàn)對(duì)間抗串?dāng)_能力大為提高，所以對(duì)絞采用大節(jié)距，節(jié)距差可以較小，這樣既可以減小電纜變形，又可以降低時(shí)延和時(shí)延差。與6類(lèi)纜相同，絞對(duì)同樣需要退扭，退扭率為30~50%，這樣可改善因單線(xiàn)偏心或線(xiàn)徑不均勻而造成的阻抗波動(dòng)等，使傳輸性能更加穩(wěn)定。七類(lèi)數(shù)字電纜成纜也需要退扭，退扭率在50~100%之間，可防止絞對(duì)線(xiàn)因受到扭力變形而引起的傳輸性能劣化。

4  6類(lèi)、7類(lèi)數(shù)字電纜的工序控制要求

  根據(jù)6類(lèi)、7類(lèi)數(shù)字通信電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能要求，各企業(yè)應(yīng)在工序的工藝控制上下功夫，以滿(mǎn)足電纜各項(xiàng)性能指標(biāo)滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（1）絕緣工序

銅線(xiàn)延伸率要穩(wěn)定控制在±2%以?xún)?nèi)；導(dǎo)線(xiàn)直徑波動(dòng)范圍為±0.002mm；絕緣外徑波動(dòng)范圍為±0.01mm；同心度大于96%；同軸電容限制在±1.5pF/m；導(dǎo)體預(yù)熱溫度穩(wěn)定適當(dāng)，以保證銅線(xiàn)與絕緣層之間粘接良好；7類(lèi)纜發(fā)泡材料擠出要均勻，注氣壓力變化，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)變化，收放線(xiàn)張力變化要盡可能小，發(fā)泡層的泡要均勻細(xì)密，使整條單線(xiàn)上絕緣的等效介電常數(shù)保持均勻一致。

導(dǎo)線(xiàn)和絕緣間的附著力是影響回波損耗的主要因素之一，應(yīng)控制好導(dǎo)線(xiàn)預(yù)熱溫度，擠塑前導(dǎo)線(xiàn)要光亮清潔，不能有水、油及其它污物，擠塑后要分段冷卻，以保證附著力控制在工藝規(guī)定的范圍。

應(yīng)嚴(yán)格控制色母料的材料質(zhì)量和加入比例，劣質(zhì)的色母料不但造成單線(xiàn)擊穿點(diǎn)增多，而且會(huì)使絕緣層強(qiáng)度低，不耐磨，易受損；色母料加入過(guò)多將會(huì)影響電纜的回波損耗值。因此要選用優(yōu)質(zhì)母料，加入后的單線(xiàn)顏色以能區(qū)分識(shí)別為宜，不能太深。以減少色母料的不良影響。

選用優(yōu)質(zhì)絕緣料和合理的工藝參數(shù)保證單線(xiàn)表面光滑圓整，防止因單線(xiàn)表面摩擦力大而造成的后道工序的導(dǎo)輪、倒桿、模具等對(duì)單線(xiàn)的磨損。

（2）絞對(duì)工序

6類(lèi)纜的絞對(duì)節(jié)距在8~16mm，7類(lèi)纜的絞對(duì)節(jié)距在20~40mm。設(shè)計(jì)線(xiàn)對(duì)節(jié)距時(shí)，相鄰線(xiàn)對(duì)的節(jié)距差應(yīng)盡可能大，相鄰和相近的線(xiàn)對(duì)節(jié)距不宜成低整數(shù)倍關(guān)系。

絞對(duì)工序主要控制收放線(xiàn)張力和單對(duì)線(xiàn)的彎曲半徑，單線(xiàn)的張力及對(duì)線(xiàn)收線(xiàn)張力要均勻一致，防止出現(xiàn)一根線(xiàn)輕微地繞在另一根線(xiàn)上。防止絕緣單線(xiàn)在絞對(duì)節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)周期性壓傷和嚴(yán)重變形。單對(duì)線(xiàn)的彎曲半徑必須大于50mm，以防止單對(duì)線(xiàn)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

絞對(duì)機(jī)必須帶退扭，以改善絕緣層偏心及不均勻?qū)﹄姎庑阅茉斐傻挠绊?，目前退扭絞對(duì)機(jī)主要有兩種：零退扭絞對(duì)機(jī)和部分退扭絞對(duì)機(jī)。零退扭絞對(duì)機(jī)在絞線(xiàn)時(shí)只是兩線(xiàn)扭絞轉(zhuǎn)動(dòng)而單線(xiàn)自身并不轉(zhuǎn)，因此單線(xiàn)并未受到損傷，基本不會(huì)影響電纜的回波損耗值。部分退扭絞對(duì)機(jī)是絞對(duì)前單線(xiàn)先反方向預(yù)扭，絞對(duì)后相當(dāng)于進(jìn)行了部分退扭。由于單線(xiàn)受到了正反方向的兩次扭轉(zhuǎn)，故單線(xiàn)會(huì)受到不同程度的損傷，因此退扭率一般控制在30%左右，最大不應(yīng)超過(guò)50%。

絞對(duì)節(jié)距公差限定在±0.5mm以?xún)?nèi)。兩根導(dǎo)線(xiàn)間的對(duì)稱(chēng)性能和軸向距離差，在生產(chǎn)中必須保持不變，防止扭絞不對(duì)稱(chēng)。7類(lèi)電纜對(duì)絞屏蔽時(shí)工序中屏蔽帶的張力變化范圍應(yīng)小于±10%。對(duì)所有的絞對(duì)線(xiàn)進(jìn)行屏蔽時(shí)必須采用相等的壓縮量。

（3）成纜工序

成纜應(yīng)采用具有張力反饋控制的主動(dòng)放線(xiàn)裝置，保證在整個(gè)電纜長(zhǎng)度上絞對(duì)線(xiàn)張力的一致。并確保四對(duì)線(xiàn)的反向張力恒定一致，以確保電纜良好的幾何性能，使其節(jié)距保持穩(wěn)定。

成纜時(shí)必須保證纜芯對(duì)稱(chēng)，對(duì)線(xiàn)位置相對(duì)固定。成纜節(jié)距一般在100~150mm。成纜對(duì)串音影響較大，節(jié)距太大，電纜彎曲受力后回波損耗和特性阻抗將會(huì)受到影響；節(jié)距太小，容易使電纜電容、衰減變大。

成纜退扭的目的是防止芯線(xiàn)受到扭轉(zhuǎn)而使絞對(duì)線(xiàn)結(jié)構(gòu)改變、性能指標(biāo)受到影響，使絞對(duì)線(xiàn)在成纜時(shí)絞對(duì)節(jié)距和屏蔽都不會(huì)發(fā)生變化，因此成纜退扭是改善電纜傳輸性能的有效手段。在整個(gè)成纜過(guò)程中絞對(duì)線(xiàn)的延伸張力應(yīng)保持在±10%以?xún)?nèi)，絞對(duì)線(xiàn)的彎曲半徑應(yīng)大于75mm，以保持纜芯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，性能不致劣化。7類(lèi)纜采用鋁箔屏蔽時(shí)，工序中屏蔽帶的張力要防止周期性波動(dòng)，應(yīng)保持恒定，其變化范圍應(yīng)小于±10%。在屏蔽過(guò)程中，要設(shè)計(jì)合理的模具尺寸，使鋁箔包覆的松緊度適宜。以保證電纜傳輸性能的穩(wěn)定性，因?yàn)殇X箔包覆不緊，在電纜彎曲時(shí)屏蔽層易出現(xiàn)縫隙，影響電纜的轉(zhuǎn)移阻抗和屏蔽性能；鋁箔包覆太緊，會(huì)影響電纜的電容和插入損耗值。采用銅編織屏蔽時(shí)，應(yīng)有效控制編織銅絲的張力和編織密度。纜芯的彎曲半徑應(yīng)大于150mm。

（4）護(hù)套工序

模具要配置合理，保證護(hù)套松緊適宜，護(hù)套外徑均勻一致，6類(lèi)纜護(hù)套不能過(guò)緊，因?yàn)樽o(hù)套過(guò)緊會(huì)使線(xiàn)對(duì)絕緣層受壓變形，影響傳輸性能；7類(lèi)電纜外護(hù)套應(yīng)緊貼屏蔽層，防止電纜在受到外力時(shí)變形，導(dǎo)致纜芯中線(xiàn)對(duì)的相對(duì)位置改變，其傳輸性能勢(shì)必受到影響。

護(hù)套收放線(xiàn)張力調(diào)整非常關(guān)鍵，收線(xiàn)張力太緊易使電纜被壓扁、纜芯變形，成品的特性阻抗、回波損耗等性能會(huì)受到不同程度的影響。

5 數(shù)字通信電纜的傳輸性能

5.1  衰減

衰減是影響傳輸距離的主要因素之一,導(dǎo)線(xiàn)直徑、絕緣外徑、絕緣類(lèi)型、絕緣料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗是影響數(shù)字電纜衰減的重要因素。

降低衰減的方法主要有：

（1）增加導(dǎo)線(xiàn)直徑尺寸。
（2）絕緣厚度增加，但副作用是阻抗也隨之增大，因此應(yīng)在阻抗允許的范圍內(nèi)適當(dāng)增加，以防止回路產(chǎn)生阻抗不匹配，影響傳輸質(zhì)量。
（3）選用低介電常數(shù)和低介質(zhì)損耗的絕緣料。
（4）絞對(duì)節(jié)距不宜過(guò)小，經(jīng)濟(jì)而又能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求的絞對(duì)節(jié)距可以防止衰減增大。
（5）采用合理的絕緣形式，如采用泡沫實(shí)心皮或7類(lèi)數(shù)字電纜采用的物理發(fā)泡皮-泡-皮絕緣形式。

5.2  特性阻抗

眾所周知，特性阻抗是電纜的二次參數(shù)，是電磁波沿均勻傳輸線(xiàn)路傳輸而沒(méi)有反射時(shí)所遇到的阻抗。電纜的特性阻抗與介質(zhì)的介電常數(shù)和導(dǎo)體直徑成反比，與絕緣外徑成正比，因此絕緣厚度越大，特性阻抗也越大；材料的等效介電常數(shù)越大，特性阻抗越小，但電纜衰減越大，所以設(shè)計(jì)時(shí)要找到平衡點(diǎn)，保證特性阻抗在100±15Ω這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

在高頻下，當(dāng)絕緣材料一定，導(dǎo)線(xiàn)直徑、絕緣外徑和絕緣形式確定的情況下，只要其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定一致， 可以認(rèn)為特性阻抗是一個(gè)和頻率無(wú)關(guān)的常數(shù)。

5.3  串音

電磁波從一個(gè)傳輸回路串入到另一個(gè)傳輸回路的現(xiàn)象稱(chēng)為串音?？偟拇粲上到y(tǒng)性串音和隨機(jī)性串音組成。系統(tǒng)性串音的減小主要靠設(shè)計(jì)合理優(yōu)化的絞對(duì)節(jié)距，在設(shè)計(jì)節(jié)距時(shí)應(yīng)注意最大節(jié)距與最小節(jié)距的確定、節(jié)距的合理搭配，如果節(jié)距設(shè)計(jì)有缺陷則可造成系統(tǒng)性串音。隨機(jī)性串音很大程度上取決于工藝、材料和設(shè)備，它是由于原材料及生產(chǎn)工藝控制不均勻所造成的，主要原因有：

（1）單線(xiàn)拉、擠制工藝：銅導(dǎo)線(xiàn)導(dǎo)電率與斷裂伸長(zhǎng)率不均勻；導(dǎo)線(xiàn)外徑偏差；芯線(xiàn)絕緣偏心；芯線(xiàn)絕緣外徑不均勻；絕緣材料性能不均勻。
（2）絞對(duì)工序：絞對(duì)節(jié)距偏離設(shè)計(jì)理論值。
（3）成纜工序：由于放線(xiàn)張力不勻使線(xiàn)對(duì)偏離正常位置，使纜芯不圓整、不對(duì)稱(chēng)。
（4）護(hù)套工序：護(hù)套擠制中造成纜芯不圓整、纜芯壓扁。

根據(jù)串音的產(chǎn)生機(jī)理，減少線(xiàn)對(duì)間串音的方法有：

（1）保證絕緣單線(xiàn)的均勻一致性，降低線(xiàn)對(duì)間電容不平衡。
（2）設(shè)計(jì)合理優(yōu)化的絞對(duì)節(jié)距，主被串線(xiàn)對(duì)距離越遠(yuǎn)，節(jié)距倒數(shù)和與差越大，則串音越小。節(jié)距設(shè)計(jì)好后要根據(jù)本廠(chǎng)的設(shè)備工藝情況及成品串音測(cè)試情況對(duì)節(jié)距進(jìn)行調(diào)整修正，以獲得符合本廠(chǎng)工藝設(shè)備條件的最佳節(jié)距。確保絞對(duì)節(jié)距的精度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，絞對(duì)收放線(xiàn)張力均勻一致。
（3）成纜收放線(xiàn)張力要均勻，防止對(duì)線(xiàn)松緊不一，模具設(shè)計(jì)要合理，防止纜芯受擠壓或變形。屏蔽層要圓整。
（4）護(hù)套工序應(yīng)防止纜芯壓扁、不圓整。

5.4  結(jié)構(gòu)回波損耗

結(jié)構(gòu)回波損耗實(shí)質(zhì)是描述輸入阻抗圍繞擬合阻抗波動(dòng)大小的一個(gè)指標(biāo)。引起輸入阻抗波動(dòng)的原因是電纜存在著各種缺陷，比如導(dǎo)線(xiàn)直徑和絕緣外徑不均勻，單線(xiàn)偏心，絕緣層發(fā)泡不均勻，絞對(duì)線(xiàn)周期性刮傷、壓傷等。其中周期性的結(jié)構(gòu)偏差和損傷對(duì)結(jié)構(gòu)回波損耗影響最大。

提高結(jié)構(gòu)回波損耗的方法有：

（1）提高線(xiàn)對(duì)縱向結(jié)構(gòu)的均勻一致性。
（2）單線(xiàn)拉絲、擠塑時(shí)導(dǎo)線(xiàn)直徑和單線(xiàn)外徑公差要盡可能小，同心度高，表面光滑圓整。
（3）絞對(duì)收放線(xiàn)張力要均勻一致，節(jié)距、退扭率設(shè)計(jì)合理。防止對(duì)線(xiàn)掉輪或受到各種非正常外力損傷。
（4）成纜節(jié)距要均勻一致，避免出現(xiàn)節(jié)距周期性大幅度波動(dòng)。模具設(shè)計(jì)要精確，避免模具太小造成芯線(xiàn)周期性損傷。

6 市場(chǎng)展望

目前綜合布線(xiàn)市場(chǎng)中6類(lèi)布線(xiàn)系統(tǒng)的發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，各布線(xiàn)廠(chǎng)商紛紛推出6類(lèi)布線(xiàn)產(chǎn)品。有報(bào)道說(shuō)2006年6類(lèi)布線(xiàn)已在國(guó)際市場(chǎng)中占有主導(dǎo)地位。國(guó)內(nèi)有些廠(chǎng)家以O(shè)EM的形式大量出口。國(guó)內(nèi)6類(lèi)纜的用量還不是很多，主要供給一些處在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)前沿的單位使用。但隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信的不斷發(fā)展，6類(lèi)電纜將會(huì)滿(mǎn)足我國(guó)網(wǎng)絡(luò)未來(lái)發(fā)展的需要。

隨著銅纜傳萬(wàn)兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，7類(lèi)電纜將率先應(yīng)用于教育行業(yè)、大型數(shù)據(jù)中心等對(duì)網(wǎng)絡(luò)速度要求較高的領(lǐng)域，7類(lèi)系統(tǒng)在德國(guó)已經(jīng)有成功的應(yīng)用案例，預(yù)計(jì)其未來(lái)幾年將主要應(yīng)用于歐洲市場(chǎng)。隨著屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)被更多的用戶(hù)所接受，電磁兼容性的重要性被更多的人所認(rèn)識(shí)，屏蔽系統(tǒng)的應(yīng)用已不局限于歐洲市場(chǎng)。屏蔽產(chǎn)品已被列入北美相關(guān)布線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，這標(biāo)志著這一地區(qū)有著一定的市場(chǎng)潛力，但由于受傳統(tǒng)布線(xiàn)系統(tǒng)的影響，預(yù)計(jì)近期內(nèi)不可能成為這一市場(chǎng)的主流。由上可見(jiàn)，在世界范圍內(nèi)，未來(lái)幾年將是6類(lèi)、7類(lèi)布線(xiàn)系統(tǒng)市場(chǎng)發(fā)展的高峰期，

7 結(jié)束語(yǔ)

  經(jīng)歷了前幾年風(fēng)云變換的綜合布線(xiàn)市場(chǎng)，我們感受到，只有緊跟國(guó)際數(shù)字電纜的技術(shù)潮流，站在新品研發(fā)的前沿，對(duì)各類(lèi)高新產(chǎn)品要做好必要的技術(shù)儲(chǔ)備，靜觀(guān)市場(chǎng)風(fēng)云，以高品質(zhì)的數(shù)字電纜產(chǎn)品積極拓展國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中把握主動(dòng)權(quán)。

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