1 性能要求
依据客户的要求 ,并参照美国电子工业协会的 E IA / TIA 25682B. 2210《商用建筑电信布线标准 》2006 年草稿 、欧洲电工标准化委员会制订的 EN 50288标 准 、国际电工委员会制订的 IEC 61156—5 标准 ,我 公司对 7类数字通信电缆进行了设计 ,并对产品的 主要性能性能指标作了一些规定 (见表 1) 。
×f
×
ε r
×tgδ
(3) 式中 , ZC 为 特 性 阻 抗 (Ω ) ; Cm 为 工 作 电 容 ( nF / km ) ;α为绝缘衰减常数 (Np / km ) ;εr 为绝缘等效介 电常数 ; D 为绝缘外径 (mm ) ; d为导体外径 (mm ) ; f
为工作频率 (Hz) ; k为绞入系数 ; a为导体间中心距 (mm ) ; tgδ为绝缘材料等效介质耗损角正切 。在设
2 产品结构及工艺设计
2. 1 材料的选用 考虑到电缆的高频电气性能指标 ,采用介电常 数小 (发泡绝缘 )高频介质损耗低且不随频率 、温度 升高而出现明显变化的绝缘料 ;导体选用高纯度无 氧铜 ;屏蔽层采用优质单面铝塑复合带和镀锡铜丝 编织 。其具体材料如下 :
导体 ———直径为 0. 58 mm 纯铜退火导线 ; 绝缘 ———发泡绝缘 (为了降低介质损耗 ) ;
电线电缆 Electric W ire & Cable
2009年 8月 Aug. , 2009
为好 。在对绞退扭率方面应考虑尽量减少芯线绞合 接触点处的扭力变形 ,因其会引起传输性能的劣化 。 为了考虑串音和结构回波等指标的稳定 ,在设计屏 蔽带的放带张力时经过多次摸索 ,设置为 20N ,同时 设计专用模具提高屏蔽带纵包效果 。
电缆总屏蔽 ———采用镀锡铜丝编织 ,编织密度 为 45%左右 ;
护套料 ———采用环保型低烟无卤阻燃聚烯烃 。 2. 2 结构设计 为满足产品衰减指标的要求 ,采用了物理发泡 绝缘的单线 ;为了保证产品结构的稳定 ,成缆时采用 过线导向模具固定铝塑复合带和线对的位置 ,使 4 对双绞线分别对应嵌入四根复合带内 ,同时扭绞成 型 ,防止金属屏蔽的反作用 ;在成缆后编织一层金属 屏蔽层 ,形成一个非常稳定的缆芯结构 (见图 1 ) 。 由于编织层较软且细小 ,因此成品电缆具有很好的 柔软性 ,便于布线施工 。
3 生产工艺的控制
3. 1 拉丝 /绝缘工序 绝缘单线制造工序是整个数字电缆生产的关键 工序 。除了应具有高精度的生产设备之外 ,还应严 格控制单线制造过程中各项参数一致 。绝缘单线中 导体的圆整度和表面质量及绝缘层的厚度 、偏心率 以及发泡度等参数直接决定成品电缆传输特性的优 劣程度 。我们在三层共挤绝缘串联生产线上生产物 理发泡绝缘单线 。该设备配有自定心机头 、X2Y双 向测径仪 、偏心仪 、FFT (快速傅立叶变换 ) 、水电容 检测器 、火花击穿装置等 ,能实时监控外径的偏差 、 单线的水电容及回波损耗等 。生产的绝缘单线能满 足以下要求 :导体直径偏差为 ±0. 001 mm ,绝缘外 径偏差为 ±0. 005 mm ,绝缘同心度 ≥98% ,同轴电 容偏差为 ±1 pF /m ,导体断裂伸长率偏差为 ±1% , 并严格控制导体与绝缘层之间的粘附力 ,以防在后 续加工过程中单线受力变形 。 3. 2 对绞工序 对绞工序是电缆生产的重要工序 。对绞的绞合 节距 、退扭率以及收 、放线张力等对后续的指标影响 较大 。在满足串音指标要求的范围内 ,节距差越小 越好 ,以减小电缆变形 ,降低时延和时延差 ;为了保 证单线结构不被破坏 ,尽量减小线芯接触点处的挤 压变形 ,以满足阻抗的均匀稳定 ,故退扭率不宜太 大 ,最好不要超过 40% ; 放线张力也不宜太大 。控 制芯线间距离的稳定性对绞对设备提出了很高的要 求 。我们采用进口的高速退扭双扭绞对机 ,该绞对 机双单线退扭 ,转速高达 4000 r/m in,磁制式张力控 制系统使满盘至空盘范围都保持恒定张力 ,并且退 扭率通过数字化设置自动反馈 , 偏差控制在 ±0. 1% ;节距是通过机械齿轮传动 ,节距偏差控制 在 ±0. 2 mm 以内 。 3. 3 屏蔽 、成缆工序 采用一步法完成纵包屏蔽及成缆工艺 。在电缆 屏蔽制造过程中 ,由于屏蔽材料壁厚规格的不同会 对电缆的传输性能产生不同程度的影响 ,所以选用 较软的铝箔 (厚度为 0. 05 mm )来做电缆线对的屏 蔽层 。但屏蔽铝箔包覆线对的松 、紧程度不同 ,对电 缆传输性能的稳定性将产生较大影响 ,因此设计合
衰减 / dB · ( 100 m ) - 1 1 MHz≤f≤600 MHz 近端串音 / dB 1 MHz≤f≤31. 25 MHz 31. 25 MHz≤f≤600 MHz 近端串音功率和 / dB 1 MHz≤f≤31. 25 MHz 31. 25 MHz≤f≤600 MHz 等电平远端串音 / dB 1 MHz≤f≤600 MHz 等电平远端串音功率和 / dB 1 MHz≤f≤31. 25 MHz 31. 25 MHz≤f≤600 MHz
(J iangsu2Dongqiang Co. , L td, Dongtai 224247, China) Abstract: This paper p resents the app lication and main electric p roperties of category 7 digital communications ca2 bles, focusing on the technological design and key technology control during the p roduction of these cables, in a view to imp rove further the p roduct quality. Key words: category 7 digital communications cables; electric p roperty; design; p roduction and control
关键技术控制 ,以便进一步提高产品质量 。
关键词 : 7类数字通信电缆 ; 电气性能 ; 设计 ; 制造及控制
中图分类号 : TM248. 9
文献标识码 : A
文章编号 : 167226901 (2009) 0420008204
D esign and M anufacture of Ca tegory 7 D ig ita l Comm un ica tion s Cables WU Rong2mei, et al
验来进行调整和完善 。在节距的设计 (对绞节距 、
成缆节距 )和确定过程中 ,我们做了数次试验 ,通过
对多种方案的比较 ,认为 7 类屏蔽数字电缆的对绞
节距不宜太小 ,节距差也应相对小些 ,对绞节距设定
在 30～50 mm 以内 ,成缆节距在 120～160 mm 以内
·9·
2009年第 4期 No. 4 2009
ZC
= 119. 9 ×2. 3 /
ε r
×lg ( 1.
2
×D / d)
(1)
Cm = 27. 88 ×εr / [ 2. 3 ×lg ( 1. 2 ×D / d) ] ( 2)
α = 6 ×10- 3 × f ×εr ÷ln ( 2a - d) / d ×
( k / d + d /2a2 )
+ 9. 10 ×10- 5
0 引 言
随着数据通信和网络信息技术的飞跃发展以及 计算机性能的不断提高 ,人们对综合布线系统性能 的要求也越来越高 。网络速率日益提高 ,意味着工 作频率的提高 ,但工作频率越高 ,越容易产生电磁辐 射和电磁耦合 ;同时 ,周围环境中还会不断有新的电 磁干扰源产生 ,网络工作频率越高产生的辐射也越 严重 。7类数字通信电缆技术是通过双绞线的绞合 平衡和金属屏蔽层的屏蔽作用 ,有效防止外界电磁 干扰信号侵入电缆内部 (金属屏蔽层的集肤效应 ) , 不让来自于电缆内部的电磁辐射外泄 (金属屏蔽层 的反射效应 ) ,具有非常好的电磁兼容特性和保密 性 。7类屏蔽数据电缆的特点之一是每对线对都单 独使用金属屏蔽 ,由于金属屏蔽层的集肤效应 、反射 和吸收作用 ,能更好地分隔周围的电磁场并减少线 对之间的串音 。当布线系统用于高带宽而周围环境 中又存在较大的电磁干扰 ,或者用户为防止信息在 传输通道中泄漏 ,对传输的数据信息保密级别较高 或用户对电磁兼容性要求较高时 ,宜采用 7 类电缆 布线系统 ,尤其在将来高带宽高速率的综合布线系 统中 , 7类电缆将被更多的用户所青睐 。预计在未 来几年内 , 7类电缆将能迅速成为市场主导产品 ,以
≤7. 2 ≤1. 5 ≤4. 6 ≤160 ≥8 000 100 ±5 100 ±15 ≤25 ≤534 + 36 / f - 1 /2 ≥40 - 10 lg( f)
≤15 ≤10 ≤30
≥80 ≥80 - 20 lg ( f /100)
≥55
≥20 + 5 lg ( f) ≥25
≥25 - 7 lg ( f /20) ≥17. 3
收稿日期 : 2009201220 作者简介 :吴荣美 (1966 - ) ,男 ,高级工程师. 作者地址 :江苏东台市头灶镇政府路 18号 [ 224247 ].
满足未来技术不断发展的要求 。 东强公司几年来一直致力于数字通信电缆的研
制 、开发和生产 ,相继成功开发了 6类 、6A 类以及大 对数数字电缆 。近期又在此基础上开发成功了 7类 数字通信电缆 ,并已经得到欧洲市场用户的肯定 。 鉴于双层屏蔽型 7 类数字电缆开发 、生产具有一定 的技术难度 ,故本文将对该电缆的设计与生产控制 进行简单的介绍 。
图 1 4对缆芯结构图
2. 3 工艺参数的设计和计算
2. 3. 1 绝缘外径
到工作电容 、特性阻抗和衰减等指标的匹配 ,而这些
指标值是相互矛盾 、相互制约的值 ,因此 ,在确定绝