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雙絞線的原理和分類

文章出處：責任編輯：發(fā)布時間：2020-11-13 16:31:59 點擊數：- 【大 中 小】

雙絞線（twisted pair，TP）是一種綜合布線工程中最常用的傳輸介質，是由兩根具有絕緣保護層的銅導線組成的。把兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起，每一根導線在傳輸中輻射出來的電波會被另一根線上發(fā)出的電波抵消，有效降低信號干擾的程度。

雙絞線

雙絞線一般由兩根22～26號絕緣銅導線相互纏繞而成，“雙絞線”的名字也是由此而來。實際使用時，雙絞線是由多對雙絞線一起包在一個絕緣電纜套管里的。如果把一對或多對雙絞線放在一個絕緣套管中便成了雙絞線電纜，但日常生活中一般把“雙絞線電纜”直接稱為“雙絞線”。
與其他傳輸介質相比，雙絞線在傳輸距離，信道寬度和數據傳輸速度等方面均受到一定限制，但價格較為低廉。
原理
雙絞線是由一對相互絕緣的金屬導線絞合而成。采用這種方式，不僅可以抵御一部分來自外界的電磁波干擾，也可以降低多對絞線之間的相互干擾。把兩根絕緣的導線互相絞在一起，干擾信號作用在這兩根相互絞纏在一起的導線上是一致的（這個干擾信號叫做共模信號），在接收信號的差分電路中可以將共模信號消除，從而提取出有用信號（差模信號）。
雙絞線的作用是使外部干擾在兩根導線上產生的噪聲（在專業(yè)領域里，把無用的信號叫做噪聲）相同，以便后續(xù)的差分電路提取出有用信號，差分電路是一個減法電路，兩個輸入端同相的信號（共模信號）相互抵消（m-n），反相的信號相當于x-（-y），得到增強。理論上，在雙絞線及差分電路中m=n，x=y，相當于干擾信號被完全消除，有用信號加倍，但在實際運行中是有一定差異的。
在一個電纜套管里的，不同線對具有不同的扭絞長度，一般地說，扭絞長度在38.1mm～140mm內，按逆時針方向扭絞，相臨線對的扭絞長度在12.7mm以內。雙絞線一個扭絞周期的長度，叫做節(jié)距，節(jié)距越小（扭線越密），抗干擾能力越強。
分類
根據有無屏蔽層，雙絞線分為屏蔽雙絞線（Shielded Twisted Pair，STP）與非屏蔽雙絞線（Unshielded Twisted Pair，UTP）。
屏蔽雙絞線在雙絞線與外層絕緣封套之間有一個金屬屏蔽層。屏蔽雙絞線分為STP和FTP（Foil Twisted-Pair），STP指每條線都有各自的屏蔽層，而FTP只在整個電纜有屏蔽裝置，并且兩端都正確接地時才起作用。所以要求整個系統(tǒng)是屏蔽器件，包括電纜、信息點、水晶頭和配線架等，同時建筑物需要有良好的接地系統(tǒng)。屏蔽層可減少輻射，防止信息被竊聽，也可阻止外部電磁干擾的進入，使屏蔽雙絞線比同類的非屏蔽雙絞線具有更高的傳輸速率。但是在實際施工時，很難全部完美接地，從而使屏蔽層本身成為最大的干擾源，導致性能甚至遠不如非屏蔽雙絞線。所以，除非有特殊需要，通常在綜合布線系統(tǒng)中只采用非屏蔽雙絞線。
非屏蔽雙絞線（UnshieldedTwisted Pair，縮寫UTP）是一種數據傳輸線，由四對不同顏色的傳輸線所組成，廣泛用于以太網路和電話線中。非屏蔽雙絞線電纜具有以下優(yōu)點：1.無屏蔽外套，直徑小，節(jié)省所占用的空間，成本低；2.重量輕，易彎曲，易安裝；3.將串擾減至最小或加以消除；4.具有阻燃性；5.具有獨立性和靈活性，適用于結構化綜合布線。因此，在綜合布線系統(tǒng)中，非屏蔽雙絞線得到廣泛應用。
按照頻率和信噪比進行分類
雙絞線常見的有三類線，五類線和超五類線，以及六類線，前者線徑細而后者線徑粗，具體型號如下：
1、一類線（CAT1）：線纜最高頻率帶寬是750kHZ，用于報警系統(tǒng)，或只適用于語音傳輸（一類標準主要用于八十年代初之前的電話線纜），不用于數據傳輸。
2、二類線（CAT2）：線纜最高頻率帶寬是1MHZ，用于語音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數據傳輸，常見于使用4MBPS規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊的令牌網。
3、三類線（CAT3）：指在ANSI和EIA/TIA568標準中指定的電纜，該電纜的傳輸頻率16MHz，最高傳輸速率為10Mbps（10Mbit/s），主要應用于語音、10Mbit/s以太網（10BASE-T）和4Mbit/s令牌環(huán)，最大網段長度為100m，采用RJ形式的連接器，已淡出市場。
4、四類線（CAT4）：該類電纜的傳輸頻率為20MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率16Mbps（指的是16Mbit/s令牌環(huán)）的數據傳輸，主要用于基于令牌的局域網和10BASE-T/100BASE-T。最大網段長為100m，采用RJ形式的連接器，未被廣泛采用。
5、五類線（CAT5）：該類電纜增加了繞線密度，外套一種高質量的絕緣材料，線纜最高頻率帶寬為100MHz，最高傳輸率為100Mbps，用于語音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數據傳輸，主要用于100BASE-T和1000BASE-T網絡，最大網段長為100m，采用RJ形式的連接器。這是最常用的以太網電纜。在雙絞線電纜內，不同線對具有不同的絞距長度。通常，4對雙絞線絞距周期在38.1mm長度內，按逆時針方向扭絞，一對線對的扭絞長度在12.7mm以內。
6、超五類線（CAT5e）：超5類具有衰減小，串擾少，并且具有更高的衰減與串擾的比值（ACR）和信噪比（SNR）、更小的時延誤差，性能得到很大提高。超5類線主要用于千兆位以太網（1000Mbps）。
7、六類線（CAT6）：該類電纜的傳輸頻率為1MHz～250MHz，六類布線系統(tǒng)在200MHz時綜合衰減串擾比（PS-ACR）應該有較大的余量，它提供2倍于超五類的帶寬。六類布線的傳輸性能遠遠高于超五類標準，最適用于傳輸速率高于1Gbps的應用。六類與超五類的一個重要的不同點在于：改善了在串擾以及回波損耗方面的性能，對于新一代全雙工的高速網絡應用而言，優(yōu)良的回波損耗性能是極重要的。六類標準中取消了基本鏈路模型，布線標準采用星形的拓撲結構，要求的布線距離為：永久鏈路的長度不能超過90m，信道長度不能超過100m。
8、超六類或6A（CAT6A）：此類產品傳輸帶寬介于六類和七類之間，傳輸頻率為500MHz，傳輸速度為10Gbps，標準外徑6mm。和七類產品一樣，國家還沒有出臺正式的檢測標準，只是行業(yè)中有此類產品，各廠家宣布一個測試值。
9、七類線（CAT7）：傳輸頻率為600MHz，傳輸速度為10Gbps，單線標準外徑8mm，多芯線標準外徑6mm 。
類型數字越大、版本越新，技術越先進、帶寬也越寬，當然價格也越貴。這些不同類型的雙絞線標注方法是這樣規(guī)定的，如果是標準類型則按CATx方式標注，如常用的五類線和六類線，則在線的外皮上標注為CAT 5、CAT 6。而如果是改進版，就按xe方式標注，如超五類線就標注為5e（字母是小寫，而不是大寫）。
無論是哪一種線，衰減都隨頻率的升高而增大。在設計布線時，要考慮到受到衰減的信號還應當有足夠大的振幅，以便在有噪聲干擾的條件下能夠在接收端正確地被檢測出來。雙絞線能夠傳送多高速率（Mb/s）的數據還與數字信號的編碼方法有很大的關系。

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此文關鍵字：雙絞線