如題所說,雙絞線在我們的生產(chǎn)生活中絕對(duì)是已經(jīng)無處不在的了,因?yàn)楦鞣N設(shè)備間的信號(hào)傳輸都會(huì)用到它,例如:網(wǎng)線、通訊線、編碼器線、電機(jī)反饋線...等等。尤其是隨著各種設(shè)備的數(shù)字化,越來愈多的應(yīng)用場(chǎng)合會(huì)需要用到雙絞線。
雙絞線(twisted pair,TP)
是一種綜合布線中最常用的傳輸介質(zhì),是由兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成的。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起,每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射出來的電波會(huì)被另一根線上發(fā)出的電波抵消,有效降低信號(hào)干擾的程度。
雙絞線一般由兩根22~26號(hào)絕緣銅導(dǎo)線相互纏繞而成,“雙絞線”的名字也是由此而來。實(shí)際使用時(shí),雙絞線是由多對(duì)雙絞線一起包在一個(gè)絕緣電纜套管里的。如果把一對(duì)或多對(duì)雙絞線放在一個(gè)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(zhì)相比,雙絞線在傳輸距離,信道寬度和數(shù)據(jù)傳輸速度等方面均受到一定限制,但價(jià)格較為低廉。
雙絞線(Twisted Pair),是一對(duì)相互絕緣的導(dǎo)線,按照一定的規(guī)律(一般順時(shí)針方向)互相纏繞絞合在一起的一種布線形式。
這種布線形式的最大特點(diǎn)是有利于消除信號(hào)傳輸過程中的外部電磁干擾(EMI),例如:來自其它非屏蔽電纜的干擾,或者來自周圍鄰近導(dǎo)線的串?dāng)_。雙絞線既可以用于傳輸模擬量信號(hào),也可以用于傳輸數(shù)字信號(hào)。
它的發(fā)明者是出生于 1847 年的 Alexander Graham Bell。沒錯(cuò),就是大家熟悉的那位發(fā)明電話的偉大科學(xué)家。
雙絞線抗干擾的原理及其應(yīng)用
干擾的來源
信號(hào)(無論是模擬量信號(hào),還是數(shù)字信號(hào))和動(dòng)力傳輸?shù)幕拘问绞请娏鳌_@種電流會(huì)在電纜周圍產(chǎn)生一個(gè)引起干擾的電磁場(chǎng),由此對(duì)周圍的線路產(chǎn)生噪聲影響。
這種電纜間的串?dāng)_會(huì)隨著線路長(zhǎng)度的增加而遞增。而雙絞線的誕生,正是為了消除這種干擾。
雙絞線分為屏蔽雙絞線與非屏蔽雙絞線。
屏蔽雙絞線在雙絞線與外層絕緣封套之間有一個(gè)金屬層蔽層。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(jìn)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。
非屏蔽雙絞線是一種數(shù)據(jù)傳輸線,由四對(duì)不同顏色的傳輸線所組成,廣泛用于以太網(wǎng)路和電話線中。雙絞線(TP)是一種常用做電信電纜的銅導(dǎo)線。由于銅是非常好的導(dǎo)體,所以它對(duì)電磁信號(hào)無任何限制。當(dāng)兩根非常接近的銅線都在傳導(dǎo)電信號(hào)時(shí),就會(huì)出現(xiàn)一定的電磁干擾,這種干擾稱作串?dāng)_。此外,電磁現(xiàn)象無所不在,這便導(dǎo)致TP傳輸或接收到了一些從其它地方傳來干擾信號(hào)。如果把電極相反的一根銅線相互絞在一起,可以減少串?dāng)_以及信號(hào)放射程度,每一根纏繞著的導(dǎo)線在導(dǎo)電時(shí),發(fā)出的電磁幅射被絞合的另一根線上發(fā)出的電磁輻射所抵消,隨著單位長(zhǎng)度電纜中所纏繞的線的對(duì)數(shù)的增加,防止串饒的能力也增加。
雙絞線主要應(yīng)用于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的傳輸。
在一對(duì)雙絞線中,兩芯導(dǎo)線分別傳輸幅值相等、但相位(極性)相反的信號(hào),并且在接收端通過差分放大器檢測(cè)兩者之間的差異,這也就是我們常說的差分信號(hào)傳輸。
噪聲源通過電場(chǎng)或磁場(chǎng)的耦合將噪聲引入到導(dǎo)線中,并傾向于均等地同時(shí)耦合到兩條彼此扭曲的導(dǎo)線上。 這樣一來,噪聲就會(huì)在雙絞線上產(chǎn)生一組共模的信號(hào)。由一條導(dǎo)線產(chǎn)生的干擾/噪聲將會(huì)與另一根導(dǎo)線產(chǎn)生的干擾/噪聲相互抵消,因?yàn)樗鼈儽举|(zhì)上是大小相等且方向相反的,當(dāng)差分信號(hào)被接收時(shí),在接收器處就會(huì)被消除掉,最終得到純凈的沒有干擾的信號(hào)。
雙絞線絞合以后,兩條導(dǎo)線距離會(huì)很近(認(rèn)為沒有間隙),這樣一來,兩根導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場(chǎng)便會(huì)抵消掉。對(duì)于數(shù)據(jù)順利傳輸有以下兩點(diǎn)積極影響:
1.消除自感
自感:
當(dāng)導(dǎo)體中的電流發(fā)生變化時(shí),它周圍的磁場(chǎng)就隨著變化,并由此產(chǎn)生磁通量的變化,因而在導(dǎo)體中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化,此電動(dòng)勢(shì)即自感電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象就叫做自感現(xiàn)象。
因?yàn)殡p絞線中是脈沖電流(和交流電造成的影響差不多),所以導(dǎo)線的自感現(xiàn)象會(huì)阻礙導(dǎo)線內(nèi)部電流變化,削弱磁場(chǎng)后,也就削弱了自感現(xiàn)象。
2.削弱對(duì)其他線對(duì)的干擾
一根雙絞線中有八股細(xì)銅線,如果導(dǎo)線不進(jìn)行電磁抵消,勢(shì)必會(huì)影響其他銅線,造成其他銅線的數(shù)據(jù)干擾。