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淺談改善芯線結(jié)構(gòu)

提高六類數(shù)據(jù)電纜的電氣性能降低生產(chǎn)成本(上)

 引言
隨著六類數(shù)據(jù)電纜逐步取代五類及超五類電纜的趨勢,殘酷的市場競爭和日益居高的原材料成本又給本來利益微薄的生產(chǎn)廠家蒙上一層陰影。

以下是本公司近幾年原材料參考采購價(jià)

從以上數(shù)據(jù)不難看出,原材料成本的逐步攀高使原本本高利薄的數(shù)據(jù)電纜生產(chǎn)廠家猶如雪上加霜。

適者生存——這是市場競爭的必然規(guī)律。面對現(xiàn)實(shí),我們對自己的產(chǎn)品以及目前的市場進(jìn)行認(rèn)真的分析,要想立足不敗之地,就必須有優(yōu)質(zhì)可靠的質(zhì)量作為前提,低廉的成本做后盾。在公司高層的領(lǐng)導(dǎo)下,由技術(shù)部牽頭,成立了提高六類數(shù)據(jù)電纜的電氣性能,降低生產(chǎn)成本攻關(guān)小組,歷經(jīng)半年時(shí)間,通過大量的試樣和驗(yàn)證,在滿足六類數(shù)據(jù)電纜性能的前提下,降低成本已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。在此就我們設(shè)計(jì)開發(fā)及試驗(yàn)等環(huán)節(jié)與各位共同探討。

1、六類電纜的設(shè)計(jì)
1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.1  根據(jù)TIA/EIA568B YD/T1019-2001標(biāo)準(zhǔn),一般廠家采用23AWG線規(guī),導(dǎo)體尺寸為0.574mm-0.582mm。眾所周知整個(gè)數(shù)據(jù)電纜的成本核算主要以銅導(dǎo)體為主,所以降低成本首當(dāng)其沖應(yīng)該先從導(dǎo)體開始,所以我們根據(jù)TIA/EIA568B YD/T1019-2001標(biāo)準(zhǔn),采用24AWG線規(guī),導(dǎo)體尺寸為0.530mm-0.540mm。

1.2 一般廠家通常采用的芯線結(jié)構(gòu)為聚乙烯絕緣實(shí)心結(jié)構(gòu),外徑一般控制在1.0mm~1.04mm我們采用的絕緣結(jié)構(gòu)是皮泡皮的發(fā)泡結(jié)構(gòu),這樣不但降低成本而且提高了傳輸性能。絕緣芯線外徑控制在0.85mm~0.87mm。

實(shí)心六類數(shù)據(jù)電纜與發(fā)泡六類數(shù)據(jù)電纜的結(jié)構(gòu)比較

2、傳輸性能計(jì)算
2.1衰減
電纜的衰減表示電磁能量在單位長度回路上傳輸時(shí)，信號幅度的衰減。通過比較接收機(jī)器收到的信號電平與輸入信號電平而得出。
電纜衰減與一次參數(shù)(R、G、L、C)的關(guān)系如下式：
α=R/2×(C/L)1/2+G/2×(L/C)1/2      (dB/100m)
該式可以進(jìn)一步簡化為:

 注：a為絕緣芯線外徑，d導(dǎo)體直徑，εr等效介電常數(shù)
將C及L代入上式，得出：

從以上公式中可以看出：
1）導(dǎo)體和絕緣的類型已及幾何尺寸是影響無屏

蔽電纜衰減的主要因素。選用低介電常數(shù),低介質(zhì)損耗的絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu),可以降低衰減常數(shù)。我們可以通過采用發(fā)泡絕緣材料發(fā)泡的方法來減少介電常數(shù)。

2）雖然增加絕緣厚度可以降低無屏蔽電纜的衰減,但同時(shí)電纜的阻抗會(huì)變大,回路會(huì)產(chǎn)生阻抗不匹配,影響傳輸質(zhì)量。因此在改善幾何尺寸時(shí),必須兼顧衰減和特性阻抗兩項(xiàng)性能,更重要的是保證幾何尺寸的穩(wěn)定和均勻。

2.2  發(fā)泡六類芯線同軸電容計(jì)算與實(shí)心六類芯線同軸電容計(jì)算:
在絕緣劑出過程中,應(yīng)監(jiān)控絕緣的外徑,橢圓度和偏心率,絕緣的凹凸不平,同軸電容以及絕緣的完整性。任何類型的波動(dòng)和缺陷,實(shí)際上都表現(xiàn)為同軸電容的波動(dòng)。

2.2.1發(fā)泡六類數(shù)據(jù)電纜芯線的電容計(jì)算:
物理發(fā)泡的絕緣芯線的截面示意圖如下：

整個(gè)絕緣層的同軸電容為三層不同介質(zhì)的同軸電容串聯(lián)而成，計(jì)算如下：

假設(shè)導(dǎo)體直徑為：0.535mm，一般發(fā)泡線內(nèi)皮厚度為0.02mm，外皮厚度為0.05mm，發(fā)泡曾厚度一般為0.1mm－0.2mm。可以算出同軸電容為:176pf/m。

2.2.2實(shí)心六類數(shù)據(jù)電纜芯線的電容計(jì)算:
實(shí)心絕緣六類芯線的截面示意圖如下

整個(gè)絕緣層的同軸電容計(jì)算如下：

假設(shè)導(dǎo)體直徑為：0.582mm。一般實(shí)心六類絕緣芯線外徑為1.02mm,一般使用的絕緣材料HDPE的介電常數(shù)為2.3,把這些數(shù)據(jù)代入上式中,可以算出同軸電容為:223pf/m。

為了驗(yàn)證同軸電容的正確性,我們必須通過計(jì)算,看這些參數(shù)是否滿足EIA/TIA 568B-2.1及YD/T

019-2001中特性阻抗100±15Ω的規(guī)定。

合理的節(jié)距很重要啊