6A類數字電纜的開發和設計要求
6A類數字電纜的開發和設計要求如下:
產品生產的主要工藝流程圖
銅材拉絲→包絕緣層擠出單線→退扭絞對→成纜(加骨架)→屏蔽護套→成盤
產品設計依據
依據TIA/EIA568C.2-2009、YD/T926.2-2009和GB/T18015-2007相關標準,確定產品技術指標。
工藝設計
1結構設計:
6A類數字電纜有UTP和FTP兩種型號,但以FTP為主。在設計中為保證6A產品結構對稱性的穩定,尤其是確保串音衰減指標的順利通過,6A類數字電纜普遍采用中心十字骨架結構,其主要作用是隔離線對、穩定纜芯結構,十字骨架外徑在5.0~5.5mm,葉片厚度在0.6~0.7mm,材料宜選用較柔軟的低密度聚乙烯(LDPE)。目前一些企業使用“腔”型骨架,這種骨架在改善產品阻抗和串音衰減方面,具有較大的優勢,但是使用腔型骨架,在成纜生產時,對成型模具的設計和精度要求很高,成品電纜的外徑比較大,增加了制造成本。
屏蔽6A類數字電纜結構,是對整個電纜芯采用金屬屏蔽,由于金屬屏蔽層的反射和吸收作用,可以更好地分隔周圍的電磁場,有效的防止外界的電磁干擾信號和來自電纜內部的電磁輻射外泄,擁有極好的電磁兼容特性和保密性,同時也改善自身的傳輸穩定效果。
2輸入阻抗、衰減及串音指標設計:
單線工藝的設計是整個設計過程中的重中之重,按照標準規定,一般6A類產品采用實心絕緣。當然,現在很多廠家根據客戶需求,并結合成本的考慮,單線也可使用物理發泡,因為空氣的介電常數最小,在單線絕緣外徑減小的同時,工作電容不會增大,絕緣料使用量可減少50%以上,降低了制造成本。如今在激烈市場競爭下,如何在優良性能與電纜成本之間采取折衷,也至關重要。
①.特性阻抗(CharacteristicImpedance)表示字符Z單位Ω
導體和絕緣的材料及幾何尺寸都會影響到特性阻抗值,輸入阻抗是6A類數字電纜中重要指標之一,它的計算公式可列為:
阻抗上限:Zu=Zo*[(1+︱Ρ︱)/(1-︱Ρ︱)]
阻抗下限:Zl=Zo*[(1-︱Ρ︱)/(1+︱Ρ︱)]
式中,Zo—100Ω、︱Ρ︱—反射系數的模,︱Ρ︱=10(-RL/20)
結合阻抗的模板公式,可以看出,標準YD/T926.2-2009中,對于阻抗的要求略有降低,考慮到高端的6A類及以上產品,其阻抗指標在低頻和高頻時容易產生波動,因此標準中對低頻和高頻的允許阻抗波動范圍比較大。比如,就6A類產品,其在500MHz時阻抗的上限為131.6Ω、而阻抗的下限為76.0Ω,遠比其他標準中規定的100±15Ω容易達到,也符合實際使用要求,當然低頻同樣也允許存在適當大的波動。這個標準對于阻抗的規定,是比較貼近生產廠家的實際產品指標的。
②.衰減(Attenuation)表示字符ATT單位為分貝dB
衰減主要表示為初始傳送端信號強度與接收端信號強度的比值,是信號沿著一定長度的線纜傳輸所產生的損耗,此值與線纜的長度有著直接的關系,并隨頻率的上升而增加,故此值是越小越好。
6A類纜:α≤1.820√f+0.0091f+0.250/√f(dB)公式中f為傳輸頻率
上述公式中,受溫度影響,對于非屏蔽電纜溫度范圍在20℃~40℃的增量為0.4%/℃,40℃~60℃的溫度范圍內為0.6%/℃,而屏蔽電纜在20℃~60℃的溫度范圍內為0.2%/℃,標準中還特別指出,1~4MHz性能由設計保證,無需測試低于4MHz的電纜衰減性能。
如果采用實心絕緣,一般導體直徑控制在0.580mm來保證低頻衰減指標合格,而工作電容一般控制在51nF/100m左右,來保證高頻衰減指標的通過;當然,根據客戶需求也可采用發泡工藝,在泡沫絕緣中,通過控制單線絕緣外徑和水中電容的大小,以求絕緣的發泡度和成品電纜的工作電容均能符合設計要求。
③.近端串音衰減(NearEndCrosstalkAttenuation)表示字符NEXT單位dB
NEXT是對傳送線對與鄰近線對產生串音干擾信號的壓制消耗能力,它是對串音干擾信號的消除作用,故此值越大越好。定義公式如下:
NEXT=10㏒(P1N/P2N)=20㏑(V1N/V2N)P1N主串對輸入功率
P2N為電纜近端被串對輸出功率
V1N主串對輸入電壓、V2N為電纜近端被串對輸出電壓
在傳輸過程中,線對間會產生電容耦合,會在相鄰線對中產生串音,而絞對后相鄰兩節距有交叉,a、b兩單線相對位置互換,耦合電容的極性相反,經疊加后可以互相抵消,相鄰節距長度越接近,互相位置越一致,抵消的越干凈,串音越小。線對之間的距離會影響到串音的大小,距離越遠,串音越小,采用十字骨架可以使線對間距離增加,同時使線對對稱性更好,促使NEXT有效提高,用適當增加十字骨架葉片的厚度就可以達到目的,NEXT指標也相應越好。標準中對此參數值的規定如下:
6A類纜:NEXT≥75.3-15㏒f
特別需要指出的是,6A類產品增加了外部近端串音(ANEXT)指標的測試。目前測試儀廠商正在研究現場測試安裝系統ANEXT的方法。但是在實驗室里已經可以實現線纜的外部串擾性能測試,最差情況是6根4對線纜包裹一根被測4對線纜,典型情況可以測試兩根相鄰4對線纜的外部串擾,此方法也可以用于鏈路或信道的測試。
6A類數字纜的開發和設計要求的敘述就為大家介紹完了,希望大家已經掌握和理解了,更多相關資料請讀者閱讀:6A類數字電纜的開發與制造技術
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