双绞线消除串扰原理.doc

双绞线消除申扰的原理2 .超五类双绞线〔CAT5消除申扰的原理作为信号传输的媒介，我们要求传输线不仅能有效地传输信号，同时具有很好的 抑制干扰的能力在双绞线中，干扰主要来自以下两方面：第一，外部干扰第 二，同一电缆内部各线对之间的相互申扰下面，我们对双绞线消除干扰的原理 作一分析2.1双绞线对外部干扰的抑制2.1.1干扰信号对未扭绞的双线回路的干扰，见图 2Ue为干扰信号源，干扰电 流Ie在双线回路的两条导线L1、L2上产生的干扰电流分别是I1和I2由丁 L1 距离干扰源较近，因此，I1>I2 , I3=I1 -I2丰0,有干扰电流存在Ue R电图22.1.2干扰信号对扭绞的双线回路的干扰，见图 3与图2不同的是，双线回路 在中点位置进行了一次扭绞在中点的两边，各自存在干扰电流 I1和I2 , I1 =I11 —121 , I2=I22 -I12由丁两段线路的条件完全相同，所以 I1=I2总干扰 电流I3=I1 —12=0通过分析，可以得出结论：只要合理地设置线路的扭绞，就ITe Re图32.2同一电缆内部各线对之间的申扰2.2.1两个未作扭绞的双线回路间的申扰，见图 4其中回路1为主申回路，回 路2为被申回路。

回路1的导线L1上的电流I1在被申回路L3和L4中产生感应 电流I13和I14由丁 L1与L3的距离较近，所以I13>I14 ,二者方向相对，抵 消后尚余差值I4同样，回路1的导线L2上的电流I2在被申回路L3和L4中 产生感应电流I23和I24 , I23>I24二者相互抵消后，余下差值I3由丁导线 L2与回路2的距离比导线L1近，其差值电流I3 一定大丁 I4 , I3与I4的差为 I5，在回路2内形成干扰图42.2.2 两个扭绞相同的回路如图5所示回路1和回路2同时路中点位置作扭绞，因此，两个回路的4根导线之间的相对关系与未作扭绞是完全相 同的，根据以上分析可知，是不能起到消除回路间申扰的作用的 Us1和Us2分别在对方回路中产生干扰电流I12和I21，见图5由此可得出结论：两个绞合 的双线回路扭距相同时，不能消除申扰 图52.2.3两个扭距不同的双线回路见图 6回路1路的中点作扭绞回路 2除 路的中点作扭绞外，还在 A段和B段的二分之一处分别作扭绞下面以回路1为主申回路，回路2为被申回路我们将整个线路分为 A B两段， 先分析A段的申扰在A段内，回路1未作扭绞，而回路2在二分之一处作扭绞。

我们进一步来看回路1的导线L1对回路2的干扰的情况，不难发现，与 2.1.2 节讨论的情况完全相同根据2.1.2的分析可知，由丁回路2在A段的中点扭绞, 干扰电流为零同样道理，导线L2对回路2的干扰电流也为零因此，在A段， 回路1对回路的申扰电流为零B段的情况与A段完全相同，在B段申扰电流也为零因此，回路1对回路2的 总申扰为零由此可以得出结论：两个各自扭绞双线回路，只要合理的设计扭距， 可以消除相互申扰图63 超五类双绞线的结构与技术指标3.1超五类双绞线的结构一条超五类双绞线电缆由4对线组成每对线各自按反时针方向扭绞4对线的 扭距是各不相同的采取这些措施，不仅可消除外部干扰，同时可消除线对问的 申扰超五类双绞线各线对的扭距见下表 1蓝白/蓝棕白/棕橙白/橙绿白/绿扭距〔cm1.21.41.61.8表1超五类双绞线的扭距3.2超五类双绞线的主要技术指标超五类双绞线的主要技术指标有特性阻抗、衰减与回路申扰3.2.1特性阻抗特性阻抗是指在双绞线输入端施以交流信号电压时 ，输入电压与电流的比值线 路的特性阻抗与线路的直流电阻是完全不同的两个概念 线路的直流电阻与线路的长度成正比而线路的特性阻抗完全由线路的结构和材料决定， 与线路的长度无关。

传输线的分布参数在高频状态下的等效电路如图 7由图可见，线路的分布电阻和分布电感申联在回路中,分布电容和分布电漏并联在回路中 线路可以 认为是由无数个这样的根本节连接起来的这样的一个混联电路，不管线路多 长，输入阻抗是一个定值根据分析，在信号到达一定频率时，线路阻抗 Z的值是：式中：L为一个根本节的电感，C为一个根本节的电容通常使用的非屏蔽超五 类双绞线的阻抗为100欧姆z二 〔欧〕图7双绞线的等效电路3.2.2 衰减信号通过双绞线会产生衰减双绞线的衰减 B是频率的函数: 式中频率f的单位是MHZ B的单位是dB.3.2.3回路申扰防卫度双绞线的回路申扰扰防卫度是表示同一电缆中的一个回路对来自另一个回路的干扰的防卫能力，用Bc表示式中，Us为主申回路信号电压，Uc为被申回路干扰电压双绞线的申扰 与频率有关随着频率的增局，回路申扰防卫度降低超五类双绞线的特性阻抗、衰减、申扰数据见表 2频率(Hz)特性阻抗衰减值(dh/100)Max申扰(db)1M100欧姆27210M6.35720M8.95250M14.150100M20.042150M24.5「35表24 超五类双绞线的视频信号传输以上分析了利用双绞线传输视频信号的一般原理。

但是，要利用双绞线 传输视频信号，尚有两个技术问题需要解决：一，信号衰减问题二，图象分色 |可题4.1 信号衰减与补偿根据3.2.2节的讨论结果，可画出超五类双绞线的传输频率特性曲线， 见图8的曲线1由丁纵坐标为增益，所以传输特性为负值dB)图8由丁结构和材料的因素，超五类双绞线的衰减相当丁 73-3同轴电缆的2 倍，传输RGEm号，一般不可超过20米，因此必须采取补偿放大措施超五类 双绞线的衰减特性呈二次曲线状，随着频率的升高，衰减也增大线路的这一衰 减特性表现在图象上是：一，图象细节模糊二，图象有拖尾现象普通放大器 的在通带内提供的是一平直的特性，是不能起到有效的补偿作用的要有效的补 偿线路损耗，放大器的增益频率特性在通带内必须与线路传输特性相反图 8的曲线2是一个频率补偿放大器的特性曲线曲线1和曲线2迭加，得到曲线3, 即为补偿放大后的频率特性fc为-3dB频率点，也即带宽4.2 图象分色与解决方法4.2.1 图象分色产生的原因根据第2节分析，超五类双绞线为了消除干扰和相互问的申扰， 4对线采取不同的扭距，见表2丁是产生了一个新的问题，即图象分色问题这是由丁 4对线的扭距不同，各自的增长系数也就不同，根据测试，超五类双绞线蓝、棕、橙、 绿四对线的实际长度差值依次为白分之一。

如以绿线的长度为基准值 L,那么4对线的长度见表2绿白/绿橙白/橙棕白/棕蓝白/蓝实际长度L1.01L1.02L1.03L表2如利用超五类双绞线传输复合视频信号，电缆长度差是不会对信号产生影响的， 这是因为复合视频信号是用一对线来传输的但是，要传输分量视频信号，情况 就不同了现以计算机VGA言号的传输为例分析如下要用一条超五类双绞线电 缆传输VGA言号，RGEBJ号需分别占用一对线，行同步和场同步转换为复合同步 信号S,占用一对线由丁双绞线有长度差， R、G B三路信号到达终端就会有 时间差，在图象上出现了 RGBE色的错位，也即分色这种分色路较短时影 响不大，但当线路到达一定长度时，将会严重影响观看效果4.2.2图象分色的矫正矫正RG盼色的根本方法是使用一种等长双绞线电缆这种电缆通过一 定的制造工艺，使一条电缆中的4对双绞线长度相等但是等长双绞线电缆的价 格很高，难以推广本文要讨论的是，如何基丁现有的超五类双绞线电缆，通过 一定的方法，减小或消除分色,实现 VGA言号的传输以下介绍两种矫正方法4.2.2.1 优化组合在传输RGB言号时，可将4对双绞线优化组合，使分色降到最小根据表 2,超 五类双绞线电缆的4对线中，最长的是蓝线，最短的是绿线。

只要防止同时使用 最长的和最短的两条线传 RGB言号，就可到达减小分色的目的表3列出的两种 组合方案蓝白/蓝棕白/棕橙白/橙绿白/绿实际长度:L1.01L1.02Lr 1.03L万案1RGB同步万案2同步RGB表3通过优化组合的方法，传输效果究竟如何，现以分辨率 1024X 768@60HZ信号为例，作一分析据计算，信号点频为70MHZ点周期为14.3 ns一般的说，RGBE色错位时间t不超过0.5倍点周期是可用的，即：t <7.15ns根据表3, RGB勺最大长度差为0.02L 0电磁波路上传播速度可近似等丁光速〔30万公里/秒〕，贝M专输1米所需的时间是3.3ns,那么RGB言号的最大时间 差是：t=3.3 X 0.02L=0.066L〔ns〕 〔式 1 〕将t < 7.15ns代入式1 ,得到：L< 108 米以上计算结果说明，按照 RG成昔位时间t不超过0.5倍点周期的要求， 使用超五类双绞线电缆传输计算机1024X 768@60H的信号，最大传输距离为108米表4列出了使用超五类双绞线电缆，几种分辨率信号的最大传输距离分辨率点频点周期最大传输距离〔CAT51600X 1200@60HZ172MHZ5.79ns44米1280X 1024@60HZ118MHZ8.48ns64米1024X 768@60HZ70 MHZ14.3 ns86米800X 600@60HZ43 MHZ23.14 ns175米表44.2.2.1 延时矫正所谓延时矫正，就是通过延时电路的调整，使RGB言号到达的时间相同， 消除分色。

这种方法比优化组合更为有效只要电路设计得好，可以根本消除分 色延时矫正通常在发送器内进行延时矫正的量值必须可调，以适应不同长度 线路5.双绞线传输的应用5.1双绞线传输的特点与同轴电缆比拟，双绞线传输具有以下优点第一，双绞线布线与施工简便，线 路造价低第二，可抑制系统中的电源和地线干扰这是由丁双绞线收发器采用 差分方式传输信号，对共模干扰具有很强的抑制能力双绞线传输的以上两条优点，使其在某些场合具有独到的优势尤其是在系统地 线复杂，存在严重干扰的情况下，使用双绞线传输，可有效地消除干扰双绞线 也有传输衰减较大的缺乏一面，但是，通过电路补偿放大，也是可以解决的在 强调双绞线传输的优点时，不可否认同轴电缆传输，应当说，路衰减和抗空 间电磁波干扰方面，同轴电缆要占优势但是，有一点是可以肯定的，这就是双 绞线传输丰富了我们的传输手段，增加了一种传输系统解决方案双绞线传输作 为一个新的传输方法，需要经过更多的工程检验，有待人们去认识和了解5.2双绞线传输的应用双绞线和同轴电缆传输具有互补性在工程应用中，要根据实际情况，合理地运用，以到达最正确的传输效果这里推荐三种应用系统，见图 9双绞线/同轴传输系统同轴/双绞线传输系统双绞线/双绞线传输系统T]gBc=201og 告〔册〕 Uc图9一. 双绞线/同轴传输系统。

系统中配置一台双绞线/同轴矩阵切换器，矩阵的输入为双绞线，输出为 VGA 或5BNC所有的信号源均经过发送器转换为双绞线，与矩阵连接该系统要求 矩阵切换器与投影机必须共地，矩阵切换器宜与投影机就近安装由丁信号源与 矩阵通过双绞线连接，因此，信号源的地线不会。