6A类数字电缆的开发和设计要求

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本文主要通过介绍目前布线市场高端数字电缆的需求,并结合各生产厂家在开发生产6A类数字电缆的过程,简单阐述了该类产品的工艺设计。

6A类数字电缆的开发和设计要求如下:

产品生产的主要工艺流程图

铜材拉丝→包绝缘层挤出单线→退扭绞对→成缆(加骨架)→屏蔽护套→成盘

产品设计依据

依据TIA/EIA568C.2-2009、YD/T926.2-2009和GB/T18015-2007相关标准,确定产品技术指标。

工艺设计

1结构设计:

6A类数字电缆有UTP和FTP两种型号,但以FTP为主。在设计中为保证6A产品结构对称性的稳定,尤其是确保串音衰减指标的顺利通过,6A类数字电缆普遍采用中心十字骨架结构,其主要作用是隔离线对、稳定缆芯结构,十字骨架外径在5.0~5.5mm,叶片厚度在0.6~0.7mm,材料宜选用较柔软的低密度聚乙烯(LDPE)。目前一些企业使用“腔”型骨架,这种骨架在改善产品阻抗和串音衰减方面,具有较大的优势,但是使用腔型骨架,在成缆生产时,对成型模具的设计和精度要求很高,成品电缆的外径比较大,增加了制造成本。

屏蔽6A类数字电缆结构,是对整个电缆芯采用金属屏蔽,由于金属屏蔽层的反射和吸收作用,可以更好地分隔周围的电磁场,有效的防止外界的电磁干扰信号和来自电缆内部的电磁辐射外泄,拥有极好的电磁兼容特性和保密性,同时也改善自身的传输稳定效果。

2输入阻抗、衰减及串音指标设计:

单线工艺的设计是整个设计过程中的重中之重,按照标准规定,一般6A类产品采用实心绝缘。当然,现在很多厂家根据客户需求,并结合成本的考虑,单线也可使用物理发泡,因为空气的介电常数最小,在单线绝缘外径减小的同时,工作电容不会增大,绝缘料使用量可减少50%以上,降低了制造成本。如今在激烈市场竞争下,如何在优良性能与电缆成本之间采取折衷,也至关重要。

①.特性阻抗(CharacteristicImpedance)表示字符Z单位Ω

[[30289]]

导体和绝缘的材料及几何尺寸都会影响到特性阻抗值,输入阻抗是6A类数字电缆中重要指标之一,它的计算公式可列为:

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︱—反射系数的模,︱Ρ︱=10(-RL/20)

结合阻抗的模板公式,可以看出,标准YD/T926.2-2009中,对于阻抗的要求略有降低,考虑到高端的6A类及以上产品,其阻抗指标在低频和高频时容易产生波动,因此标准中对低频和高频的允许阻抗波动范围比较大。比如,就6A类产品,其在500MHz时阻抗的上限为131.6Ω、而阻抗的下限为76.0Ω,远比其他标准中规定的100±15Ω容易达到,也符合实际使用要求,当然低频同样也允许存在适当大的波动。这个标准对于阻抗的规定,是比较贴近生产厂家的实际产品指标的。

②.衰减(Attenuation)表示字符ATT单位为分贝dB

衰减主要表示为初始传送端信号强度与接收端信号强度的比值,是信号沿着一定长度的线缆传输所产生的损耗,此值与线缆的长度有着直接的关系,并随频率的上升而增加,故此值是越小越好。

6A类缆:α≤1.820√f+0.0091f+0.250/√f(dB)公式中f为传输频率

上述公式中,受温度影响,对于非屏蔽电缆温度范围在20℃~40℃的增量为0.4%/℃,40℃~60℃的温度范围内为0.6%/℃,而屏蔽电缆在20℃~60℃的温度范围内为0.2%/℃,标准中还特别指出,1~4MHz性能由设计保证,无需测试低于4MHz的电缆衰减性能。

如果采用实心绝缘,一般导体直径控制在0.580mm来保证低频衰减指标合格,而工作电容一般控制在51nF/100m左右,来保证高频衰减指标的通过;当然,根据客户需求也可采用发泡工艺,在泡沫绝缘中,通过控制单线绝缘外径和水中电容的大小,以求绝缘的发泡度和成品电缆的工作电容均能符合设计要求。

③.近端串音衰减(NearEndCrosstalkAttenuation)表示字符NEXT单位dB

NEXT是对传送线对与邻近线对产生串音干扰信号的压制消耗能力,它是对串音干扰信号的消除作用,故此值越大越好。定义公式如下:

NEXT=10㏒(P1N/P2N)=20㏑(V1N/V2N)P1N主串对输入功率

P2N为电缆近端被串对输出功率

V1N主串对输入电压、V2N为电缆近端被串对输出电压

在传输过程中,线对间会产生电容耦合,会在相邻线对中产生串音,而绞对后相邻两节距有交叉,a、b两单线相对位置互换,耦合电容的极性相反,经叠加后可以互相抵消,相邻节距长度越接近,互相位置越一致,抵消的越干净,串音越小。线对之间的距离会影响到串音的大小,距离越远,串音越小,采用十字骨架可以使线对间距离增加,同时使线对对称性更好,促使NEXT有效提高,用适当增加十字骨架叶片的厚度就可以达到目的,NEXT指标也相应越好。标准中对此参数值的规定如下:

6A类缆:NEXT≥75.3-15㏒f

特别需要指出的是,6A类产品增加了外部近端串音(ANEXT)指标的测试。目前测试仪厂商正在研究现场测试安装系统ANEXT的方法。但是在实验室里已经可以实现线缆的外部串扰性能测试,最差情况是6根4对线缆包裹一根被测4对线缆,典型情况可以测试两根相邻4对线缆的外部串扰,此方法也可以用于链路或信道的测试。

6A类数字缆的开发和设计要求的叙述就为大家介绍完了,希望大家已经掌握和理解了,更多相关资料请读者阅读:6A类数字电缆的开发与制造技术

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责任编辑:佚名 来源: 机房360
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