浅析双绞线和同轴电缆

线缆作为连接器件，相当于不同系统之间沟通的“桥梁”，选择线缆类型的好坏，也决定着传输信号的质量，影响着整个系统的稳定性。

（1）特性阻抗

先说一下关于线缆在传输过程中的特性阻抗问题。

特性阻抗是指电缆无限长时该电缆所具有的阻抗，阻抗是阻止交流电流通的一种电阻，（所以万用表测不能直接测出一个电缆的特性阻抗）特性阻抗的影响因素包括电缆的电导率，电容以及阻值组合后的综合特性。此特性在低频时可以不用考虑，但是对于高频率，且长距离传输的信号来说，就必须要考虑。很多时候在长距离传输时未考虑特性阻抗问题，会导致信号畸变和电缆间信号串扰，从而导致信号振铃，且线缆的分布电容和分布电感会吃掉比如方波的上升沿，从而使得方波信号变为类正弦波信号，而且长距离的线缆还会吸收天空中的其他杂波，导致信号紊乱。若是特性阻抗不连续或者特性阻抗异常会导致信号反射，从而引起电缆中的传输信号畸变导致网络出错。

所以一般在终端会加上终端匹配电阻，对信号吸收其能量，防止信号反射；

（2）强干扰线和信号线

强干扰线比如：电源线，CPU的总线，CPU的IO线，电动机和电铃的引线等。强干扰线和信号线在走线时尽量不要平行走线，尽量隔开走线。若是要平行走线也要隔开一定的距离。垂直走线可以避免上述问题。

（3）双绞线

双绞线用于传输平衡信号，其最大的特点是抗干扰，克服信号的衰减和波形的畸变。双绞线可以传输模拟和数字信号。

双绞线的特征如下：

1）导线直径：铜导线的直径越大，带宽就越高；

2）含铜量：含铜量越高，线越柔软，传输能力越强；

3）导线单位长度绕数：导线螺旋缠绕的紧密程度，单位长度内的绕线越多，对干扰的抵消作用越强；

4）屏蔽措施：屏蔽措施做得好，抗干扰能力就越强。有非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线，非屏蔽双绞线常用；

双绞线的分类如下：

1）一类线：由两对双绞线组成的非屏蔽双绞线，频谱范围窄，主要用于传输语音，少用于传输数据，最高能够支持20kbit/s的数据速率；

2）二类线：由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线，用于传输语音传输和最高能达到4Mbit/s的数据传输；

3）三类线：由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线，用于传输语音传输和最高能达到10Mbit/s的数据传输，10 base-T的以太网；

4）四类线：由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线，用于传输语音传输和最高能达到16Mbit/s的数据传输；

5）五类线：由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线，用于传输语音传输和最高能达到100Mbit/s的数据传输，主要用于百兆以太网，如在100 base-T的以太网；

6）超五类线：由四对双绞线组成的非屏蔽双绞线，与五类相比，超五类所使用的铜线质量更高、单位长度绕线也更多，因为衰减也更小、信号串扰更小，更具有小的时延误差，在使用4对双绞线同时用于传输的情况下，可以用于1000 base-T的千兆以太网；

双绞线的优缺点如下：

1）成本低，易于安装；

2）应用广泛，电话线和网络线大多使用双绞线；

3）带宽有限；

4）信号传输距离短，只能最高达到1000m左右，若要保持长距离，大带宽，只能采用光纤；

5）抗干扰恶劣环境能力不强，对雷击和强电磁的干扰差；

双绞线的原理如下：

上图是从非平衡经过双绞线达到平衡，在经过双绞线达到A2达到非平衡输出。其中平衡输出的双绞线是如何实现抗干扰的呢？

对应左图，L1离着干扰源较近，所以在RI端会有一个干扰I，对应右图采用双绞线之后，由于I1和I2相等，所以I = 0，不会产生干扰。

所以类比于我们的差分电路也是这个道理。对于RS232传输距离短，RS485能传输长距离，是因为RS232是因为将数字信号0和1转换成了+3V ~+15V -15V ~-3V的电压信号，通过线缆传输，由于线缆存在分布电感，分布电容的存在，使得信号的振铃，反射，串扰等因素，在终端信号衰减、变形明显。而差分电路恰恰解决上述问题，使得传输距离更加远，RS4853~4Km。

（4）同轴电缆

同轴电缆的铜导体要比双绞线的铜导体更粗，因此可以传输较宽的带宽，可达到数百MHz，且较双绞线有更好的屏蔽层。

同轴线缆有两种：一种是50Ω阻抗的同轴线缆，用于数字传输，多用于基带传输，也被称为基带同轴电缆；另一种是75Ω阻抗的同轴线缆，模拟传输，也被称为宽带同轴线缆；

同轴电缆抗干扰能力强，频带宽，性价比高，用于有线电视系统的信号线，射频信号线等。