浅谈改善芯线结构

提高六类数据电缆的电气性能降低生产成本(上)

 引言
随着六类数据电缆逐步取代五类及超五类电缆的趋势,残酷的市场竞争和日益居高的原材料成本又给本来利益微薄的生产厂家蒙上一层阴影。

以下是本公司近几年原材料参考采购价

从以上数据不难看出,原材料成本的逐步攀高使原本本高利薄的数据电缆生产厂家犹如雪上加霜。

适者生存——这是市场竞争的必然规律。面对现实,我们对自己的产品以及目前的市场进行认真的分析,要想立足不败之地,就必须有优质可靠的质量作为前提,低廉的成本做后盾。在公司高层的领导下,由技术部牵头,成立了提高六类数据电缆的电气性能,降低生产成本攻关小组,历经半年时间,通过大量的试样和验证,在满足六类数据电缆性能的前提下,降低成本已经成为现实。在此就我们设计开发及试验等环节与各位共同探讨。

1、六类电缆的设计
1.结构设计
1.1  根据TIA/EIA568B YD/T1019-2001标准,一般厂家采用23AWG线规,导体尺寸为0.574mm-0.582mm。众所周知整个数据电缆的成本核算主要以铜导体为主,所以降低成本首当其冲应该先从导体开始,所以我们根据TIA/EIA568B YD/T1019-2001标准,采用24AWG线规,导体尺寸为0.530mm-0.540mm。

1.2 一般厂家通常采用的芯线结构为聚乙烯绝缘实心结构,外径一般控制在1.0mm~1.04mm我们采用的绝缘结构是皮泡皮的发泡结构,这样不但降低成本而且提高了传输性能。绝缘芯线外径控制在0.85mm~0.87mm。

实心六类数据电缆与发泡六类数据电缆的结构比较

2、传输性能计算
2.1衰减
电缆的衰减表示电磁能量在单位长度回路上传输时，信号幅度的衰减。通过比较接收机器收到的信号电平与输入信号电平而得出。
电缆衰减与一次参数(R、G、L、C)的关系如下式：
α=R/2×(C/L)1/2+G/2×(L/C)1/2      (dB/100m)
该式可以进一步简化为:

 注：a为绝缘芯线外径，d导体直径，εr等效介电常数
将C及L代入上式，得出：

从以上公式中可以看出：
1）导体和绝缘的类型已及几何尺寸是影响无屏

蔽电缆衰减的主要因素。选用低介电常数,低介质损耗的绝缘材料和绝缘结构,可以降低衰减常数。我们可以通过采用发泡绝缘材料发泡的方法来减少介电常数。

2）虽然增加绝缘厚度可以降低无屏蔽电缆的衰减,但同时电缆的阻抗会变大,回路会产生阻抗不匹配,影响传输质量。因此在改善几何尺寸时,必须兼顾衰减和特性阻抗两项性能,更重要的是保证几何尺寸的稳定和均匀。

2.2  发泡六类芯线同轴电容计算与实心六类芯线同轴电容计算:
在绝缘剂出过程中,应监控绝缘的外径,椭圆度和偏心率,绝缘的凹凸不平,同轴电容以及绝缘的完整性。任何类型的波动和缺陷,实际上都表现为同轴电容的波动。

2.2.1发泡六类数据电缆芯线的电容计算:
物理发泡的绝缘芯线的截面示意图如下：

整个绝缘层的同轴电容为三层不同介质的同轴电容串联而成，计算如下：

假设导体直径为：0.535mm，一般发泡线内皮厚度为0.02mm，外皮厚度为0.05mm，发泡曾厚度一般为0.1mm－0.2mm。可以算出同轴电容为:176pf/m。

2.2.2实心六类数据电缆芯线的电容计算:
实心绝缘六类芯线的截面示意图如下

整个绝缘层的同轴电容计算如下：

假设导体直径为：0.582mm。一般实心六类绝缘芯线外径为1.02mm,一般使用的绝缘材料HDPE的介电常数为2.3,把这些数据代入上式中,可以算出同轴电容为:223pf/m。

为了验证同轴电容的正确性,我们必须通过计算,看这些参数是否满足EIA/TIA 568B-2.1及YD/T

019-2001中特性阻抗100±15Ω的规定。

合理的节距很重要啊