数字通信电缆之对称通信电缆的设计

数字通信电缆的制造要点

有效提高和保证电缆的制造精度和稳定性、均匀性是制造出高性能数据电缆的关键之所在。绞对退扭,实际上是预扭,即在绞对扭绞前,对单线反向给予一定的扭绞,使特性阻抗与频率间的变化曲线更趋于平缓。退扭率的提高可改善电气性能,但也带来了副作用———单线结构被部分破坏。因此退扭率应控制在10 %左右, 最好不要超过35 %。

数字通信电缆技术指标中较难通过的性能指标有:衰减、近端串音衰减等。通过增加导线直径和选择更优良的绝缘材料可以改善线缆的衰减性能;通过为四对线设计出合理的绞合节距,可使电缆的近端串音和远端串音达到一个最佳效果,稳定了四个线对的相对位置,并使线对间相互隔离,减少了串音干扰,提高了传输质量,保证了电气性能的稳定可靠。其4对线相对位置会因外力作用而改变,影响到成品电缆的串音衰减性能,造成电气性能不如骨架式定,因此对生产工艺控制、设备性能等要求较高,再就是设计电缆时,要考虑各项指标应有较大的裕度,以保证施工后仍能符合要求,因此,这种电缆目前较少有人采用。

数字通信电缆的结构设计特点

屏蔽布线系统起源于欧洲,它通过双绞线的绞合平衡和金属屏蔽层的屏蔽作用,有效地防止外界的电磁干扰信号的侵入和来自电缆内部的电磁辐射的外泄,拥有非常好的电磁兼容特性和保密性。屏蔽电缆每对线或四对线都可单独使用金属屏蔽,由于金属屏蔽层的集肤效应及反射和吸收作用,可以更好地分隔周围的电磁场和减少单独屏蔽对线之间或四对线之间的串音。

数字通信电缆的开发要点

衰减和串音是两个最重要的传输参数,增加铜导线的直径,可降低衰减。采用物理发泡的皮2泡2皮绝缘可减小电缆外径并降低电容,衰减也随之降低。为每个线对提供单独的铝箔屏蔽,可消除线对之间的串音并可消除和减少环境的电气干扰,提高电磁兼容性。纵包铝箔应避免出现皱折,以保证屏蔽效果和传输性能。采用大节距对绞,且节距差较小,可减小电缆变

形,降低时延和时延差。对绞线要配组;绞对时应尽量减少线芯绞合接触点处的挤压变形;对绞张力应一致,以降低电阻、电容不平衡值;绞对退扭可改善因单线偏心或线径不均匀而造成的阻抗波动等,使传输性能更加稳定。成缆退扭可防止绞对线因受到扭力变形而引起的传输性能劣化。在缆芯外采用铜线编织或铝箔屏蔽,可降低转移阻抗,消除或减少环境的电磁干扰,使电缆结构和传输参数稳定。

数字通信电缆的工艺控制与设备要求

高性能的数字通信电缆生产,仅有精确的结构设计是远远不够的,各工序严格的工艺控制和优越的设备性能保证是满足各项指标持续合格的重要条件。

单线

铜导体的电阻系数不能有显著差异;退火要均衡,伸长率应控制在±1 %;导体直径公差应限制在±0. 002 mm以内、绝缘外径限制在±0. 01 mm 以内、同轴电容限制在±1. 5 pFPm;同心度应大于96 %;导体预热温度波动要小,以使铜线与绝缘层之间粘接良好,整条单线上绝缘的等效介电常数必须均匀一致。发泡材料挤出要均匀,注气压力变化、螺杆转数变化、收放线张力变化要尽可能小,发泡层的泡孔要均匀细密。

绞对和屏蔽

在绞对的整个过程中必须保持单线的张力变化小于±10 %。单线的弯曲半径必须大于50 mm ,以避免降低铜线和绝缘层的粘接性能。配备适当的退扭装置可以解决绝缘层同心度及不均匀问题,绞对节距公差限定在±0. 5 mm 以内。两根导线间的对称性能和轴向距离差等在生产中必须保持不变,以防止扭绞不对称。在整个屏蔽工序中屏蔽带的张力变化范围应小

于±10 %。对所有的绞对线进行屏蔽时必须采用相等的压缩量。

成缆和屏蔽

成缆时必须保证绞对线的几何稳定性,退扭是一种具有实际意义的选择。在整个成缆过程中绞对线的拉伸张力应保持在±10 %以内,绞对线的弯曲半径应大于75 mm。4 对绞对线的反向张力应相同以保证电缆良好的几何性能。在铝箔屏蔽工序中屏蔽带的张力应保持不变,应防止张力的周期性波动,张力的变化范围应小于±10 %。铜编织屏蔽工序中应有效控制编织铜丝的张力和编织密度。含4 对绞对线的电缆,其弯曲半径应大于150 mm。

数字通信电缆设备的选择

众所周知,数字通信电缆有两种制造方法:一步法和两步法,因此在选择设备时应充分考虑以下各方面因素:

一步法线对屏蔽只能用一根带子进行。绞对线的中间存储被省去了,可节约劳动力。在满足相同生产能力情况下,一步法比两步法投资费用要低,它适用于生产已定型的数字通信电缆,更专业更有效率。但同时也意味着放弃了多样化的工艺路线。两步法可选配带有可调节退扭功能的放线装置,退扭调节范围在0 %～50 %之间。简捷的单线放线途径使放线张力控制得更好,对于屏蔽电缆可使屏蔽包带设计得更柔软,线对可包不止一条屏蔽带。同样成缆也可以选配带有可调节退扭功能的放线装置,其调节范围在0 %～100 % ,以防止绞对线结构改变,使绞对线在成缆时绞对节距和屏蔽都不会发生变化。通过调节放线张力,保证了在整个电

缆长度上绞对线张力的一致。如果计划将来生产更先进的数字电缆,并打算将电缆使用频率扩展到10 GHz 甚至更高,那么就应该选择具有灵活多样,能满足各种更新要求的两步法生产线。

审核编辑：符乾江