新增通用理论教程

docs/general/第一章 走进综合布线测试/1.3影响铜缆传输质量的因素.md

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+# 1.3影响铜缆传输质量的因素
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+>   本章节内容可参见《网络测试和故障诊断 第二版》3.3.1 潘凯恩 主编 电子工业出版社  
+>   图片和内容版权所有，未经授权，请勿转载！
+### **影响双绞线传输质量的因素**
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+超5类和6类双绞线由于生产成本低和施工便利的优势，应用广泛，但双绞线也存在着一些明显的不足和缺陷。
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+###  **双绞线本身的问题**
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+突出表现在以下几个方面。
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.50 水晶头处开绞后原有的平衡特性被破坏</figcaption>
+</figure>
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+1. **抗干扰能力弱**
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+虽然通过线对双绞的方式可以抵消部分干扰，且通过密集的绞率和错开分布可以获得更好的抗干扰效果，但是双绞线制造厂商采用了彼此不同的布线设计，质量稳定性差别很大。另外，在双绞线连接处的水晶头和模块（插座）等，开绞后必然会破坏双绞线的平衡特性，如图3.50所示。
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+2. **阻抗一致性差**
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+在千兆网络中，双绞线是全双工模式，这要求线缆具备更加稳定的阻抗，并减少阻抗突变及突变范围。而生产工艺决定了阻抗不可避免会有所偏差，加上设计理念和生产工艺不同，导致双绞线插头和插座进行对接时有匹配兼容性问题。回波损耗作为阻抗测试的相关参数，其测试结果也将随着阻抗不连续而发生变化。表3.12列出了双绞线阻抗变化的几种原因。
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.12 双绞线阻抗改变的原因</figcaption>
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.51 双绞线阻抗计算器</figcaption>
+</figure>
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+平衡双绞线要求阻抗为100Ω，其计算公式为：
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+可使用如图3.51所示的双绞线阻抗计算器进行估值计算，例如，当芯径*D*=0.57mil（1mil=0.025mm），两个线芯的中心距离*S*=1.07mil，介电常数为2.5时，阻抗为100Ω，说明此时双绞线设计是符合平衡性要求的，回波损耗稳定，线缆几乎无反射信号。
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+3. **接头匹配性差**
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+除了在双绞线中通过控制芯径和线芯间距离来保证阻抗一致性，在水晶头和模块设计中也引入了阻抗补偿匹配的概念。图3.52（a）水晶头处开绞距离越靠近顶部铜片，其阻抗变异越小。图3.52（b）水晶头正视图时，间隔线芯从同一平面到上下相互错开或微距错开，都是为了保持阻抗稳定的设计。
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+<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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+<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.52(a) 接头匹配性</figcaption>
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+  <figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.52(b) 接头匹配性</figcaption>
+</figure>
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+而模块设计中，由于压接时将开绞线对，必然会破坏阻抗连续性，将双绞线分开，故在模块中引入补偿电路。如图3.53所示为模块中的补偿设计，有梳状走线或蛇形走线，其目的是补偿线对间的阻抗失衡，对于CAT6a以上模块还会采用多层PCB（印制电路板）进行层与层补偿。
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+![模块3](media/9ae3cec2d033e20392e76a7eaf292222.jpeg)
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+![模块1](media/1b00fbd0856181fd01592871321e565a.jpeg) ![模块2](media/e71a27e5bd7cbb9398f2f70f31a16f72.jpeg)
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+图3.53 模块中的补偿设计
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+双绞线和组件不同级别如CAT5、CAT5e和CAT6等互相之间存在兼容性问题，例如，CAT6线缆连接CAT5e的模块和水晶头，有可能会出现不匹配问题，导致性能下降。其根本原因就是补偿失配，如模块和水晶头补偿不足或过度补偿。
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+4. **信号损耗相对大**
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+双绞线以铜为主要介质，相对光而言，信号容易衰减，不适合长距离传输。线缆传输信号时有以下几种损耗。
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+① 电阻性损耗：由线缆本身电阻引起的损耗，一般只有在信号速率比较低或双绞线距离超长时，才需要考虑这个因素。
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+② 趋肤效应损耗：信号衰减根据频率平方根的函数增大。达到一定频率时，这种效应变为主要的衰减形式，是双绞线传输损耗的主要来源。
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+③ 介电损耗：中低频时，几乎没有影响。介电损耗随频率线性增大。当数据传输速率达到1Gb/s以上时，介电损耗开始成为主要衰减来源。由于介电损耗与数据传输速率和线缆长度成正比，因此，一旦发生介电损耗，情况将迅速变糟。这个特性决定了线缆传输速率的上限。
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+④ 温度效应：温度对于信号衰减的影响及作用要远远大于其他环境因素。
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+###  **安装工艺**
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+1. 施工不规范：在实际施工安装或在网络维护过程中，不按照布线系统的要求规范进行线缆施工和安装。例如，制作模块时，线缆开绞距离过大；线缆整理时，将动力电缆和信号线缆捆扎在一起；更换跳线时，使用未知性能级别的线缆替换等。
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+2. 设计安装：设计增加新的信息点时没有进行设计，布线比较随意。规划时没有考虑全面，导致布线不合理等。
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+###  **工作环境**
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+在网络运行中，电磁噪声、温湿度、粉尘、气体或液体侵蚀和虫鼠害等会造成外部干扰。一般可通过TCL和ELTCTL参数测试（见3.4.1节参数定义）评估线缆抗外部干扰的能力。