【小福與大咖對(duì)話】雙絞線為什么要測(cè)電阻和電阻差？

深圳連訊 — Fri, 28 Feb 2020 06:40:00 +0000

小福：

提到數(shù)據(jù)傳輸線纜，為什么要強(qiáng)調(diào)銅纜的雙絞線要測(cè)電阻呢？

大咖：

小福：

測(cè)量直徑和稱重的辦法我知道一點(diǎn)，不過(guò)這也太原始了吧？

大咖：

是??！從五六十年代開(kāi)始，普遍采用測(cè)電阻方法。因?yàn)殡娮枋且欢ǖ?，如果材質(zhì)不是全銅的，電阻會(huì)比較大，線徑比較細(xì)，電阻也會(huì)比較大，所以用測(cè)電阻這個(gè)辦法可以很簡(jiǎn)單的證明它的材質(zhì)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。你可以看到，在雙絞線的測(cè)試指標(biāo)當(dāng)中，最基礎(chǔ)的一個(gè)指標(biāo)就是電阻。但是你會(huì)發(fā)現(xiàn)，跟之前相比，近十年來(lái)，電阻測(cè)試有一些不同的地方 — 除了要測(cè)雙絞線的環(huán)路電阻以外，還要求測(cè)兩根導(dǎo)線電阻的差(選項(xiàng))。因?yàn)槿绻麅筛鶎?dǎo)線的粗細(xì)不一樣或者兩根導(dǎo)線的材質(zhì)有差異的話，那么兩根導(dǎo)線的電阻是不一樣的。這樣除了可以進(jìn)一步檢測(cè)作弊的情況以外，更主要的是為了檢測(cè)這兩根導(dǎo)線的電阻是否保持“平衡”— 電阻平衡是雙絞線傳輸平衡信號(hào)的時(shí)候一個(gè)必要的條件。否則，在信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)候，兩根線的傳導(dǎo)能力就會(huì)不一樣，這會(huì)造成信號(hào)的傳輸能力在兩根線上出現(xiàn)差異，從而使“平衡電纜”在抵抗外來(lái)干擾的時(shí)候能力下降。

小福：

那為什么平衡電阻也就是電阻差近些年才要求測(cè)試呢？

大咖：

這里主要的原因，是因?yàn)樵缙?，雙絞線工作的環(huán)境一般以智能建筑物為主，要知道，30年前，建筑物中的環(huán)境干擾還不嚴(yán)重。而在工業(yè)總線當(dāng)中，雖然也使用了平衡電纜，但是由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾省㈩l率很低，所以那個(gè)時(shí)候?qū)ν鈦?lái)的干擾都不是很重視。

隨著傳輸速率越來(lái)越高，機(jī)房當(dāng)中的干擾，比如諧波干擾、接地回路干擾等，還有來(lái)自無(wú)線基站、手機(jī)Wi-Fi、藍(lán)牙等設(shè)備的干擾，越來(lái)越大。再就是諸如工業(yè)環(huán)境當(dāng)中以太網(wǎng)的大量使用，當(dāng)中的電力干擾、輻射干擾、接地回路干擾，還有像來(lái)自高功率變頻電機(jī)、電焊、機(jī)器人等的干擾量增加了很多，這個(gè)時(shí)候我們就不得不考慮要對(duì)不平衡電阻進(jìn)行檢測(cè)。

小福：

那標(biāo)準(zhǔn)里對(duì)電阻不平衡的要求是什么呢？

大咖：

電阻不平衡，一般要求小于3%或者絕對(duì)值小于0.2歐姆，這樣才能夠達(dá)到確定的指標(biāo)。另外在最新的PoE++(以太網(wǎng)供電)當(dāng)中，由于PoE的功率提高到了90瓦(以后可能還會(huì)進(jìn)一步加大)，如果電阻不平衡，就會(huì)使得兩根銅線上的電流不一樣，這將帶來(lái)PoE上的信號(hào)傳輸問(wèn)題 — 也就是信號(hào)變壓器的高頻磁芯飽和的問(wèn)題 — 高頻磁芯一旦飽和或者接近飽和，則信號(hào)傳輸會(huì)失真或完全失效。為了不讓高頻磁芯飽和，要求就是兩根銅線上的電流要一樣，也就是要求兩根銅線的電阻也一樣。如果兩個(gè)電阻差異比較大，就會(huì)出現(xiàn)比較大的電流差，導(dǎo)致磁芯的直流磁偏置偏差過(guò)大或者飽和，這是必須要避免的。

小福：

為什么磁芯會(huì)飽和呢？

大咖：

高頻磁芯是高頻信號(hào)變壓器的一個(gè)部件。但這個(gè)部件有一個(gè)特點(diǎn)，那就是線圈中的直流電流最好為零，如果不為零，就會(huì)有初始直流磁化現(xiàn)象存在。少量的直流磁化(直流磁偏置)沒(méi)有問(wèn)題，但磁偏置太大，就會(huì)讓磁芯進(jìn)入磁飽和區(qū)域，而一旦進(jìn)入磁飽和區(qū)域，磁芯也就完全失去變壓器功能，信號(hào)傳輸就會(huì)中斷。更經(jīng)常的情形是：磁偏置偏大，但磁芯還未進(jìn)入飽和區(qū)域，只是進(jìn)入了非線性區(qū)域，這就會(huì)讓平衡信號(hào)的傳輸失真，導(dǎo)致誤碼率、丟包率上升。

小福：

讓我來(lái)小結(jié)一下哈。測(cè)量銅線的電阻是為了衡量它的材質(zhì)是否符合要求；測(cè)量電阻差是為了改善它的平衡性，也就是抗干擾能力；另外在POE供電當(dāng)中，則是為了避免高頻磁芯變壓器出現(xiàn)電流差過(guò)大，帶來(lái)的失真或飽和失效。

大咖：

是的。