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當(dāng)前隨著數(shù)據(jù)通信的迅猛發(fā)展，人們對網(wǎng)絡(luò)的需求越來越大，而支持網(wǎng)絡(luò)的主要材料數(shù)據(jù)電纜的需求也隨之?dāng)U展，同時對其品質(zhì)要求也越來越高越嚴(yán)格。這樣給制造商們提出了更高要求與挑戰(zhàn)。產(chǎn)品也由原來的三類、五類發(fā)展到如今的超五類、六類纜以及七類數(shù)據(jù)纜。因此要保證產(chǎn)品質(zhì)量就必須要有確切的工藝、精湛的技術(shù)水平來實現(xiàn)。
根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T1019-2001的規(guī)范要求：特性阻抗（Z0）及回波損耗（RL）是電纜傳輸性能的關(guān)鍵指標(biāo)。眾所周知，電纜全長和全頻帶阻抗的均勻性是評價電纜高頻傳輸性能的“試金石”。對于沿線分布參數(shù)均勻不變的傳輸線,其電磁波傳輸途中應(yīng)無反射發(fā)生。線路中任一點電壓波與電流波的比值相同，稱為線路的波阻抗。也這就是人們常說的電纜的特性阻抗。特性阻抗是數(shù)據(jù)電纜中的一項非常重要的指標(biāo)，因為它直接影響到回波損耗的變異，阻抗均勻時，傳輸信號的反射能量就小，回波損耗分貝值就高，電纜的傳輸質(zhì)量就越好。數(shù)據(jù)電纜常規(guī)是以四對對稱線對結(jié)構(gòu)的型式組合，在電纜的測試中包含有結(jié)構(gòu)效應(yīng)，為此一個經(jīng)常遇到的問題是電纜的擬合阻抗是合格的，但是結(jié)構(gòu)回波損耗SRL）不合格。這是因為YD/T1019-2001標(biāo)準(zhǔn)中是用最小二乘法將掃頻輸入阻抗頻率曲線擬合為一光滑的阻抗曲線，這一阻抗通常稱為“擬合阻抗”。所以擬合阻抗就很容易通過，但不一定能通過結(jié)構(gòu)回波損耗的考核的道理。而這里面的輸入阻抗水平比較容易反映特性阻抗的均勻性。
從電纜測試結(jié)果分析：擬合阻抗、輸入阻抗、結(jié)構(gòu)回波損耗及回波損耗之間的關(guān)系，其回波損耗的要求比結(jié)構(gòu)回波損耗的要求還要嚴(yán)格，因為結(jié)構(gòu)回波損耗是鑒于擬合阻抗來計算得出的。在電纜制造過程中怎樣來保證阻抗一致均勻是一個非常重要的問題。這里面銅材是關(guān)鍵，若銅材質(zhì)量保證電纜結(jié)構(gòu)的均勻性極為重要。制造中結(jié)構(gòu)的均勻性要控制好也非容易。我們擬高頻下阻抗的公式分析:
|Z0|=√L/C， -----------------------（1）
式中L----線路中的電感（高頻下忽略內(nèi)電感的線對電感）
C----線路中線對工作電容
L=0.92*㏒（2a-d）/d*10-6 ---------（2）H/m
C=εD/83*㏒（2a-d）/d*10-9 --------（3）F/m
式中 a ----------線對間中心距
d -----------單線導(dǎo)體外徑
εD ---------電纜有效介電常數(shù)
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一、絕緣單線
1、銅線導(dǎo)體伸率:目前國內(nèi)進行數(shù)纜絕緣單線生產(chǎn)均以拉絲、退伙、絕緣進行串聯(lián)同步作業(yè)。在串聯(lián)線工序中銅導(dǎo)體的伸率、銅導(dǎo)體外徑、絕緣單線外徑的同心度是該工序的三項重要指標(biāo)。串聯(lián)線上生產(chǎn)出的絕緣單線其導(dǎo)體伸率應(yīng)控制在17±2%。要達到這個要求，退火電壓必須穩(wěn)定，波形平直。并且退火應(yīng)采用交流輸入，三相自動調(diào)壓-變壓器降壓-整流器整流的退火電流，使輸出電流、電壓十分平穩(wěn)。導(dǎo)體外徑主要取決于拉絲的配模、拉絲速比、定徑模，關(guān)鍵在速比與模具的材料應(yīng)選用。要求材質(zhì)好的模具，其表面光潔度高且耐磨性強。只有控制了以上三要素才能保證銅導(dǎo)體的外徑。絕緣外徑的同心度主要由擠出模具來保證。絕緣外徑的同心度應(yīng)≥96%以上。要確保同心度≥96%以上，設(shè)備的進線位置與機頭、牽引三者應(yīng)保持在同一水平和同一直線上（也就是三者保持水平和同心）；除此以外，在銅導(dǎo)體進入模具前應(yīng)加一個定位的模具裝置以減少芯線的抖動。只要做到以上所述要求，從公式（2）、（3）中便可得知㏒（2a-d）/d的變異就可得到最小值。那么電容與電感相對穩(wěn)定（C、L），線路中的阻抗也就相對均勻。
2、 水中電容的有效控制:在線質(zhì)量控制及精密的電氣傳動是減小阻抗不均勻性、提高回?fù)p、減少串音機理的必備手段。這主要體現(xiàn)在水中電容的變易。水中電容參數(shù)反映了串聯(lián)線生產(chǎn)過程中最終絕緣單線的線徑質(zhì)量，其中有外徑尺寸的變異以及幾何外型的變形。影響水中電容參數(shù)變異的主要因素有：A、銅導(dǎo)體線芯質(zhì)量的均一性，如外徑的均一、園整度的均一以及表面光潔度等。B、拉絲機乳化液清潔程度影響線芯表面質(zhì)量。C、拉絲機出線�？阢~粉的堆聚影響外徑的均一。D、擠出機慮網(wǎng)中的雜質(zhì)、模具裝配后的壓力波動、冷卻水噴出量對芯線的阻力、各導(dǎo)輪軸承靈活度等。E、退火電壓的波動、傳動同步的波動、全線張力的變化。由于上述的情況的不穩(wěn)定或不好，均會影響到芯線質(zhì)量而導(dǎo)致產(chǎn)品主要參數(shù): 阻抗、回波損耗以及近、遠端指標(biāo)的好壞。
3、銅導(dǎo)體與絕緣層應(yīng)有較強的附著力：銅導(dǎo)體與絕緣層之間的附著力主要體現(xiàn)在絕緣層與銅線的粘結(jié)。絕緣層與銅線的粘結(jié)關(guān)鍵是銅導(dǎo)體的予熱溫度。予熱不足，附著力下降，予熱過頭，影響絕緣層的外型穩(wěn)定；在下道工序加工時，由于絞對過程中單線彎曲，絕緣層與銅線之間因附著力的因素而產(chǎn)生分開，從公式㏒（2a-d）/d中分析：兩線中心距a將發(fā)生呈周期性變化，導(dǎo)至兩芯線絞合結(jié)構(gòu)發(fā)生不規(guī)則周期性變化，影響高頻段的參數(shù)：使結(jié)構(gòu)回波損耗及回波損耗惡化。予熱溫度一般控制在120-130℃范圍內(nèi)。3、張力的控制:牽引張力的大小直接影響到導(dǎo)體的線徑。因為導(dǎo)體的伸率是有一定范圍，即17±2%，具有4%的變異，牽引張力不均勻，線徑將發(fā)產(chǎn)生不規(guī)則變化，直接影響產(chǎn)品衰減值的好壞。因為在實際生產(chǎn)中，拉絲后測徑儀測得線徑值，它不是串聯(lián)單線的最終線徑值，因為銅導(dǎo)體經(jīng)過擠塑機頭后由于塑料對導(dǎo)體擠壓和牽引力以及過線輪等諸方面因素，銅導(dǎo)體總會被拉細(xì)些，為此變異應(yīng)嚴(yán)格控制在1%—1.5%以內(nèi)。
4、銅導(dǎo)體的內(nèi)在質(zhì)量:銅導(dǎo)體中的金屬雜質(zhì)含量與含氧量對導(dǎo)電率及再結(jié)晶溫度均有密切關(guān)系。因此銅導(dǎo)體的性能和質(zhì)量的變異會直接影響銅導(dǎo)體的導(dǎo)電率和伸率。特別是伸率的變化直接關(guān)系到導(dǎo)體外徑的穩(wěn)定，銅導(dǎo)線的外徑和形狀將影響阻抗和回波損耗性能;導(dǎo)電率也將關(guān)系到導(dǎo)體的直流電阻值;最好是99.99%的無氧銅桿。
5、 絕緣層的控制:絕緣層的均勻性直接影響到阻抗的均勻性和回波損耗質(zhì)量。在本文的第1點已作闡述，該點只就絕緣層表面質(zhì)量在生產(chǎn)過程中將如何控制:（1）絕緣顏色及色條標(biāo)志線的色譜不易太濃，應(yīng)便于識別就行。因為任何顏色加入絕緣料中都屬雜質(zhì)，雜質(zhì)含量的大小它將嚴(yán)重影響電纜的衰減。應(yīng)選用雜質(zhì)少的進口母料。（2）火花試驗電壓為直流2KV，絕緣芯線每盤12km以上只允許一個針眼或類似的缺陷。這是考核絕緣層質(zhì)量的又一手段。（3）芯線表面光潔圓整，不脫料，不麻線。收排線應(yīng)平整，無外層嵌入內(nèi)層的壓線現(xiàn)象。
6、絕緣層的同心度的控制:絕緣層的同心度對阻抗及回?fù)p的影響極大。經(jīng)實踐考核，要求銅導(dǎo)體的直徑公差控制在±0.002mm以內(nèi)，絕緣外徑偏差控制在±0.003mm以內(nèi)。同心度控制在96%以上，且表面光滑圓整。否則，單線在進行絞對后電纜的特性阻抗會出現(xiàn)超出指標(biāo)要求的較大峰值。比如六類纜同心度在98%以上，對絞時即使不進行退扭也可以得到波動較小的阻抗值。生產(chǎn)過程中要求：由于電纜是由五種色譜的單線組合而成，單線生產(chǎn)時應(yīng)確保每換一次色譜都應(yīng)測試同心度，同心度應(yīng)滿足大于96%的同心度（特別是生產(chǎn)色條線）。使其在生產(chǎn)全過程中得到有效控制。
7、 生產(chǎn)線速度控制:在數(shù)據(jù)電纜生產(chǎn)過程中，線速度是比較講究的，應(yīng)不宜過高，線速過高，精度難控制。一般應(yīng)控制在800m-850m/min。線速過高，芯線沒有得到充分冷卻，絕緣層中的屈服應(yīng)力得不到自然消除，它將影響兩線芯之間距離的變化，同時因為芯線沒有得到充分冷卻，同心度也難以保證。線速過高，將破壞絕緣線徑的質(zhì)量。
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二、雙絞線及纜線在生產(chǎn)過程中雙絞線和纜芯線要做到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是件不容易的一件事。這其中的關(guān)鍵是精密的絞合節(jié)距和穩(wěn)定的纜芯外徑。也就是雙絞線和纜線。
1、要有高精度的絞合節(jié)距。絞合節(jié)距的精度與穩(wěn)定將直接關(guān)系到電纜的串音指標(biāo)。絞合節(jié)距考核方法：在自身設(shè)備節(jié)距的50倍內(nèi)，設(shè)備節(jié)距與絞合后的絞線實際節(jié)距計算，誤差應(yīng)嚴(yán)格控制在0.5%-1.5%范圍內(nèi)。公式：
λ=（h-H）/H*100%。
式中 H ----------- 自身設(shè)備節(jié)距數(shù)值。mm
h ----------- 絞合后的絞線實際節(jié)距。mm
2、要保證高精度的絞合節(jié)距，絞對時應(yīng)使兩放線張力保持一致、均勻，兩芯線絞合長度相同，絕對不允許一根單線繞在另一根單線上。
3、在絞合過程中單線及絞對線的彎曲應(yīng)減至最低，所有導(dǎo)輪不應(yīng)小于100mm直徑。彎曲過大絕緣層與銅線之間將產(chǎn)生剝離，導(dǎo)至芯線間距離發(fā)生不規(guī)則周期性變化，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時在絞制過程中不能隨意停機，因為停機、開機都將影響節(jié)距的穩(wěn)定。
4、嚴(yán)格控制絞線速度。絞對時其線速度同樣比較重要，不能太高，進口高絞機也只能開3000-4000扭/分，國產(chǎn)機最好的只能開2000-3000扭/分。由于線速受到導(dǎo)輪曲率半徑和絞弓壁與芯線表面磨察磨損的限制。設(shè)備的導(dǎo)輪直徑是在制造時已確定，線速過高，將加快絞弓壁與芯線表面之間的磨察，使絞弓壁與芯線表面產(chǎn)生過熱，燙壞芯線表面，破壞芯線的同心度。
5、絞對機的收線張力應(yīng)保持均勻恒定。由于收線張力的變異將導(dǎo)致節(jié)距的不穩(wěn)定，由于設(shè)備的周期性變化無法控制，為此變化范圍應(yīng)控制在20%-30%以內(nèi)（即在7牛-9牛之間）。
6、絞合纜芯時四個放線裝的置張力應(yīng)保持均勻一致、四個線對的長度以及位置應(yīng)保持相等與不變（不跳線）。
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三、護套護套是線纜外皮保護使其不會在使用時受到損壞，固定纜線防止芯線挪動破壞纜芯結(jié)構(gòu)導(dǎo)致參數(shù)變化。生產(chǎn)時必須嚴(yán)格控制以下幾點：
1、嚴(yán)格控制放線和收線的張力。
2、擠塑溫度的溫度控制性能要穩(wěn)定可靠準(zhǔn)確。
3、模具裝配及調(diào)整、護層皮的松緊控制。
4、噴印清楚，計米準(zhǔn)確。上述主要是護套松緊對結(jié)構(gòu)整體影響較大，過緊結(jié)構(gòu)看上去不易松動，但電容增大，影響阻抗不穩(wěn)定。過松會使結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，影響結(jié)構(gòu)回波惡化。放、收線張力過小，纜芯在護套層內(nèi)產(chǎn)生翻動，使節(jié)距產(chǎn)生惡變，極大惡化傳輸參數(shù)。
四、成圈成圈主要是放線張力的控制，張力過大會拉傷纜線、破壞纜線的結(jié)構(gòu)，造成纜線參數(shù)惡化，導(dǎo)致產(chǎn)品報廢。張力過小會使成圈體積增大，松散，防線時易打結(jié)，造成不必要的浪費。成圈時應(yīng)做到:
1、成圈時放線張力的控制。
2、成圈的放線孔要求整齊易拉出、不打結(jié)。
3、長度準(zhǔn)確，裝箱合理規(guī)范、記錄清晰。
以上只是個人的一些淺析，如有不妥之處請多多指教。
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超五類纜/六類纜傳輸性能要求簡表
傳輸性能指標(biāo) | 超5類纜 | 六類纜 | ||
YD/T1019-2001 | TIA/EIA-568B-2 | YD/T1019-2001 | TIA/EIA-568B-2 | |
輸人特性阻抗 （Ω） | 100±15 | 100±15 | 100±15 | 100±15 |
擬合特性阻抗 （Ω） | 95-105.8 | 不進行 | 95-105.8 | 不進行 |
結(jié)構(gòu)回波損耗（dB/100m）≥ | | |||
1MHz | 28 | 30 | ||
10MHz | 28 | 30 | ||
100MHz | 21 | 23 | ||
250MHz | | 19 | ||
回波損耗（dB/100m）≥ | ||||
1MHz | 20 | 20 | 20 | 20 |
10MHz | 25 | 25 | 25 | 25 |
100MHz | 20.1 | 20.1 | 21.1 | 21.1 |
250MHz | —— | —— | 17.3 | 17.3 |
衰減(插入損耗)(dB/100m)≤ | ||||
1MHz | 65.3 | 65.3 | 74.3 | 74.3 |
10MHz | 50.3 | 50.3 | 59.3 | 59.3 |
100MHz | 35.3 | 35.3 | 44.3 | 44.3 |
250MHz | —— | —— | 38.3 | 38.3 |
近端串音功率和PSNEXT(dB/100m)≥ | ||||
1MHz | 62.3 | 62.3 | 72.3 | 72.3 |
10MHz | 47.3 | 47.3 | 57.3 | 57.3 |
100MHz | 35.3 | 35.3 | 42.3 | 42.3 |
250MHz | —— | —— | 36.3 | 36.3 |
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等電平遠端串音ELFEXT(dB/100m)≥ | ||||
1MHz | 64 | 63.8 | 68 | 68 |
10MHz | 44 | 43.8 | 48 | 48 |
100MHz | 24 | 23.8 | 28 | 28 |
250MHz | —— | —— | 20 | 20 |
等電平遠端串音功率和PELFEXT(dB/100m)≥ | ||||
1MHz | 61 | 60.8 | 65 | 65 |
10MHz | 41 | 40.8 | 45 | 45 |
100MHz | 21 | 20.8 | 25 | 25 |
250MHz | —— | —— | 17 | 17 |
傳播速度 | ||||
1MHz | 58.5 | 58.5 | 58.5 | 58.5 |
10MHz | 61.1 | 61.1 | 61.1 | 61.1 |
100MHz | 62 | 62 | 62 | 62 |
250MHz | —— | —— | 62.1 | 62.1 |
相時延 | ||||
1MHz | 570 | 570 | 570 | 570 |
10MHz | 545 | 545 | 545 | 545 |
100MHz | 538 | 538 | 538 | 538 |
250MHz | —— | —— | 536 | 536 |
時延差 | ||||
1MHz | 45 | 45 | 45 | 45 |
10MHz | 45 | 45 | 45 | 45 |
100MHz | 45 | 45 | 45 | 45 |
250MHz | —— | —— | 45 | 45 |
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