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雙絞線的原理和分類

文章出處：責任編輯：發布時間：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（在專業領域里，把無用的信號叫做噪聲）相同，以便后續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，叫做節距，節距越小（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。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點：1.無屏蔽外套，直徑小，節省所占用的空間，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，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規范令牌傳遞協議的舊的令牌網。
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，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）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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