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高频对称电缆设计与制造技术 成都普天电缆股份有限公司 肖 飚 摘要: 本文首先介绍了高频对称电缆几个重要电性能指标及其改善措施，然后具体分析 了电缆设计与制造过程中的一些技术, 并提出了对绞线最小退扭率的要求”。 关键词：串音 回波损耗 退扭率 1.前言 随着计算机网络和数据通信的发展，人们对对称电缆的要求也越来越高，从几年 前带宽为 100MHz 的五类缆到今天高达 1000MHz 的数据缆，无疑是一个巨大的飞跃。 众所周知，同轴缆的电磁场是封闭的、规则的，达到 1000MHz 的带宽是比较容易的。 然而，对称电缆的电磁场是开放的，既不规则也不均匀，要制造高频对称电缆其难度可 想而知。很多时候，电缆制造商制造出了符合要求的对称电缆并按正确的布线方法布完 线后，检测发现电缆的某些指标恶化了许多，尤其是近端串音衰减和结构回波损耗两项 指标。所有这些，归根到底都与电缆结构设计和制造工艺有关。 本文以 1 对、2 对、4 对高频对称电缆的设计制造为例，对设计和制造中的一些技 术进行了探讨。 2 ．高频对称电缆的几个重要电性能指标及其改善措施 2.1 串音 串音引起的误码是影响通信距离的主要因素之一。根据串音产生的机理，减少线对 间串音的方法有: a 保证绝缘单线的均匀性和对称性，尽可能降低线对间电容不平衡是提高线对抗干扰 能力的基础; b 在条件允许情况下,加大线对间的距离; c 采用优化的节距设计是提高串音防卫度的有力措施; d 采用线对屏蔽技术，但此种方法因电磁波的反射，需要适当增加绝缘外径，使用时 也需要带屏蔽的接插件。 e 除此之外，保证相邻线对维持TEM波传输也可有效地减少串音[1] ,这也是高频对称电 缆设计中可用的另一种理念。我们知道，传统对绞线结构的电缆中，在对绞线的中心有 很强的电场，并有很大一部分泄漏于绝缘层外。如果将对绞线用与绝缘具有相同等效相 对介电常数且损耗角正切值低的材料挤一层护套(低压力挤压式)则大部分电磁场分布在 绝缘和护套内，有效减少电力线从绝缘体散发出去（见图 1），因而从源头上减小了对相 邻 线 对 的 串 音 。 另 一 方 面 ， 电 磁 波 在 绝 缘 体 周 围 的 空 气 中 传 播 速 度 （ C空气中的速度 ≈C真空中的速度 ) 比 在 绝 缘 体 内 的 传 播 速 度 (C C ε/ , ε 其中 为电缆的等效相对介电常数) 快。电磁场 绝缘体中的速度 真空中的速度 e e 的这种不均匀性会同时产生沿传播方向的电磁矢量以及垂直于传播方向的电磁能量，从 而引起串音增加。围绕线对的护套愈厚，串音改善就愈明显。然而, 由于介质损耗的原 因,用这种方式来控制串音会导致衰减增加，并且也增加电缆成本。 1 图 1 传统的对绞线和圆形护套电缆的电磁场分布 不过，由于护套的加入为保证电缆的特性阻抗值需要增加绝缘外径或增加绝缘的发 泡度，最终电缆的衰减并不会增加多少，有时反而略低。因此，当串音得到有效控制时， 即使信号衰减增加了，但传输信号时的信噪比却增加了。为了尽可能降低衰减，采用此 思路设计电缆时通常采用泡沫绝缘和护套。 2.2 特性阻抗与结构回波损耗 特性阻抗是电缆回路上任意点电压波与电流波之比，并有 Z R j L + ω （1） c G j C + ω 式中 R 、L 、G、C 分别为对称回路的交流电阻、电感、导体间介质电导和导体间互 电容；ω为信号的角频率。在高频下无屏蔽对称电缆的特性阻抗近似表示为 120 2 S d − Z c ε ln d （2 ）