1、XXXXXXXX學校畢業設計論文論文題目：全塑市內通信電纜串音的分析及其改善系 部：電氣工程系 專 業：電線電纜制造技術班 級：2008 級 02 班 學生姓名： 學 號： 指導教師： 2011年5月10日摘要 串音性能是通信電纜電性能最重要的組成部分，串音嚴重時會破壞正常的通信，并會引起失密。本文通過對串音機理的分析找到影響串音的基本因素，并通過公式推導得到減小或者消除這些相關因素的方法，繼而得到消弱由于串音引起的信號衰減，信道不暢及失密問題的具體措施。在對串音機理的探討和分析過程中，著重針對通信線路的系統性耦合及機遇性耦合問題進行探究，通過節距配合以及在電纜生產工藝上進行改進以消弱串音對信

2、號傳輸質量的影響。關鍵詞：通信電纜 串音分析 節距配合 系統性耦合ABSTRACTThe cross talk performance is to correspond by letter performances most important composition of cable electricity fraction, cross talk seriously will baffled normal correspondence, and will spark to lose airtight.The analysis of this text approval to cross t

3、alk mechanism finds out the basic factor of effecting the cross talk, and through a formula deduce be let up or wipe - out the method of these related factors, subsequently be eliminated weak because the cross talk sparks of semaphore attenuation, channel anti Chang and lose the concrete measure of

4、airtight question.At emphasize to aim at the system of corresponding by letter the wireways coupling and opportunity vs study and analysis process of cross talk mechanism coupling question progress investigation, pass a pitch team work and on the cable production engineering progress betterment with

5、 eliminate weak cross talk the mass is vs the semaphore transmission of impact.Key Words：Correspond by letter cable，The cross talk is analytical，The pitch matches with，System coupling目錄摘要2目錄3緒論4第1章 分析全塑市內通信電纜串音的意義61.1 市內通信電纜應用及發展61.2 國內市內通信電纜的生產現狀71.3 分析全塑市內通信電纜串音的意義9第2章全塑市內通信電纜串音機理分析92.1 串音機理92.2 串

6、音現象涉及到的幾個概念92.3 一、二次干擾參數132.4 由電纜結構及制造工藝引起的兩種耦合142.5 直接串音和間接串音14第3章減小機遇性耦合的措施153.1 機遇性耦合產生的主要原因153.2 減小機遇性耦合的工藝控制方法163.3 新材料的應用17第4章減小系統性耦合的措施194.1 絕緣芯線“零扭絞”與“預扭絞”的雙節距絞對技術194.2 線對的兩根芯線粘結或聯結在一起204.3 減小絞對節距不同214.4 線對間的相時延差和阻抗差214.5 新穎的纜芯（或單元）結構21第5章 結論24致謝25參考文獻26緒論隨著信息社會的到來，寬帶業務的迅猛發展給通信技術帶來了新的挑戰和機遇。電

7、信網、CATV網和計算機網發展為“三網合一”，已成為信息業發展的主流，當今主干網上通信要求大幅度提高，但從電話端局到用戶端的線路仍為雙絞線或同軸電纜，為了順應科學技術的發展，解決通信電纜的信號傳輸中的諸多問題受到了國際的廣泛重視。通過研究通信電纜傳輸過程中的串音問題，可以很好地提高傳輸信號的質量，傳輸內容的保密性也會得到更好的保障。本文將著重探究全塑市內通信電纜的串音機理，通過引起信號傳輸過程中串音現象的相關因素，建立起描述通信電纜串音機理的數學模型。然后通過數學原理及前面建立的數學公式間的推導，找到解決串音問題的方法，即減小通信電纜傳輸問題中的系統性耦合和機遇性耦合現象。結合公式推導出的因素

8、的相關性，確定實現減小全塑市內通信電纜的具體措施通過合適的節距配合和對電纜生產過程中各工序的工藝調整，減小傳輸系統的系統性耦合和機遇性耦合，從而實現減弱通訊信號的串音干擾的目的。最終實現保證較好的信號傳輸質量和優質的保密要求，使全塑市內通信電纜滿足日益提升的信號傳輸質量的要求，促進現代通信技術的發展及技術更新，為社會提供更加優越的通信體驗。在我國，光纜雖已進入接入網饋線段，但在該段和配線段仍以符合YD322-84、YD-T322-19964標準的銅芯聚烯烴絕緣鋁塑粘結綜合護套電纜（以下簡稱“全塑電纜”）為主，且每年還不斷新增或換新。全色譜全塑雙絞通信電纜是現在本地網中廣泛使用的電纜，所謂“全塑

9、”電纜是指：凡是電纜的芯線絕緣層、纜芯包帶層和護套均采用高分子聚合物塑料制成的電纜。全塑市話電纜屬于寬頻帶對稱電纜，現已廣泛用來傳送電話、電報和數據等業務電信號。由于全塑電纜具有電氣特性優良、傳輸質量好、重量輕、運輸和施工方便、抗腐蝕、故障少、維護方便、造價低、經濟實用、效率高及使用壽命長等特點，使它得到了很快的發展和推廣，與之相配套的線路技術，如電纜的布放、接續，各種成端技術，新的線路網結構和配線制式，傳輸技術和維護測試技術等也得到了飛速的發展。這種電纜的制造技術及技術規范最早由原郵電部成都電纜廠從美國引進，距今已近二十年。其間國際上圍繞如何使對稱電纜滿足高速數據通信的需要，電纜如何保證通信

10、網絡可靠性這兩大主題，不斷發展電纜制造技術，提升電纜性能，電纜規范漸趨完善。在通信事業高速發展的今天，通信技術也日新月異。技術的發展，對產品提出了更高的要求，相應產品的國家標準、行業標準也應及時修改。為了適用高頻數字傳輸技術，美國等國家在其國家標準中取消了“個別線對組合串音最小值”的規定，而代之以“串音功率和”；同時頻率擴展到150KHz,722KHz,1600KHz,3150KHz,6300KHz。郵電部于1984年制定了通信行業標準YD/322-84，基本是可行的，但也存在一些缺點。九十年代初編制并實施了進網標準YD/T630-93和國家標準GB/T13849.113849.5，對YD32

11、2-84作了一些必要的修改和補充，但仍未涉及串音的“單線對功率和”。1996年用YD/T322-1996取代了YD/T32284，此標準對大多數指標作了修改。但仍有許多方面無法滿足目前新技術的需要。隨著工業發展，紙絕緣電纜有被全塑電纜取代的趨勢，最近又發展起來POM通信體系，相應地有了POM電纜。串音性能是通信電纜電性能最重要的組成部分，串音嚴重時會破壞正常的通信，并會引起失密。通過對全塑市內通信電纜回路間的串音進行分析來了解串音，減小回路間的串音，從而使通信電纜的性能進一步提高是具有很重要意義的。本文通過對串音機理的分析找到影響串音的基本因素，并通過公式推導得到減小或者消除這些相關因素的方法

12、，繼而得到消弱由于串音引起的信號衰減，信道不暢及失密問題的具體措施。在對串音機理的探討和分析過程中，著重針對通信線路的系統性耦合及機遇性耦合問題進行探究，通過節距配合以及在電纜生產工藝上進行改進以消弱串音對信號傳輸質量的影響。第1章 分析全塑市內通信電纜串音的意義1.1市內通信電纜應用及發展市內通信電纜用于市內、近郊和局部地區（如廠礦）的電話路線中。這種電纜一般都是用于音頻傳輸，通話距離較短，每一線對只能通一路電話。近年來在市話中繼線上，逐步采用多路通信，即脈碼調制通信（POM制），從而擴大了傳輸容量。POM市內通信電纜纜芯采取高頻分隔屏蔽式（即纜芯內屏蔽）。電纜用于長途局至市話局或市話局之間

13、的中繼線路中的2兆比/秒數字傳輸系統。該電纜可以在全部線對上開通30/32路一次群POM通信，也可用于某一地區市話局到用戶集中區或計算機終端的線路上。 城市電話用絕緣料是高檔的聚烯烴材料, 它不僅需要有優良的理化性能還要經受高速加工的磨耗, 再加上安裝要求高, 費時費功, 因此要求它可以長期使用。所制成的電纜有穩定的力學和電學性能, 能保證長期可靠進行傳輸通話。絕緣料穩定性也是電纜加工廠以及電信部門非常關心的話題。市話電纜絕緣線的老化過程就是其熱氧化過程,這與聚烯烴對氧的敏感性和所添加的穩定劑效能有關。足量的抗老化體系也可避免加工時發生交聯產生凝膠而導致火花擊穿。項目組對于所研制的PE 絕緣料

14、實施的穩定化途徑為: 采用了抗氧劑/ 抗銅劑的兩元穩定化體系。早期的市內通信電纜是由紙絕緣的，甚至還有紙漿絕緣，隨著工業發展紙絕緣電纜有被全塑電纜取代的趨勢，最近又發展起來POM通信體系，相應地有了POM電纜。在我國，光纜雖已進入接入網饋線段，但在該段和配線段仍以符合YD322-84、YD-T322-19964標準的銅芯聚烯烴絕緣鋁塑粘結綜合護套電纜（以下簡稱“全塑電纜”）為主，且每年還不斷新增或換新。這種電纜的制造技術及技術規范最早由原郵電部成都電纜廠從美國引進，距今已近二十年。其間國際上圍繞如何使對稱電纜滿足高速數據通信的需要，電纜如何保證通信網絡可靠性這兩大主題，不斷發展電纜制造技術，提

15、升電纜性能，電纜規范漸趨完善。1.2國內市內通信電纜的生產現狀通信電纜在我國的發展和應用是在新中國成立之后才起步，l949年以后我國自行制造紙絕緣鉛套市內通信電纜。從1957年開始，陸續試制生產了37組以下的星絞低頻長途對稱電纜和7組以下的高頻長途對稱電纜。1960年開始敷設北京一石家莊的7x4高頻對稱電纜，傳輸60路載波。后來，普遍推廣了4x4或lx4的高頻對稱電纜。l963年試制出4x4聚苯乙烯繩帶絕緣鉛套電纜，能夠傳輸l20路載波。同時，還試制成功了20 mm紙繩帶絕緣鋁心鋁套單4心組電纜，敷設于四川成都至樂山之間的省內干線上，開通了60路載波。l982年鋁心鋁套單4芯組電纜改用聚苯乙烯

16、繩帶絕緣，可以開通雙纜制l32路或單纜制60路載波，敷設于福建、安徽、江西等省內。我國市內通信電纜均采用對絞結構，其特點是串音性能較好。全塑市內通信電纜有非填充及填充型兩種。填充型市內通信電纜是采用填充膠填滿電纜線芯的空隙，以提高電纜的防水性能，這種電纜不用充氣維護。通過保持線對兩根導線中心距（S）的穩定來提高線對阻抗均勻性6。據悉，所采取的工藝芳法是：同一線對的兩根絕緣芯線同步擠出（可采取兩臺擠塑機、一個擠出機頭共擠），接著將它們粘結在一起。顯然，應當在兩根芯線尚未圍繞自身中軸線偏轉前將它們粘結在一起。也可用聯結筋將兩根芯線聯結起來，聯結筋可以與兩根芯線一起擠出，筋的高度、寬度和厚度均應低于

17、絕緣厚度。該公司將S列為絕緣工序過程控制參數，要求其波動范圍不超過平均值的3。同時要求兩根芯線間的附著力控制在一定范圍內，既要保證線對使用時容易分開端頭處的芯線，又要使緊靠端頭的線對節距不易破壞，這對近端串音衰減、輸入阻抗等頻率越高、“端頭效應”越明顯的參數極為重要。在絞對工序中將兩根粘結或聯結在一起的芯線絞合成線對。據稱采用這種工藝生產的電纜在1100MHz內輸入阻抗波動可控制在平均值的5范圍內。導線規格有美國線規AWG19（0.912mm）、AWG22（0.643mm）、AWG24（0511mm）和AWG26（0.404mm）。電纜最大對數為500對，但可擴展。電纜制造廠的產品目錄只包括A

18、WG22、線對數為6175對的電纜和AWG24、線對數為5300對的電纜。如果按一個ONU對應一根銅纜來考慮，則電纜對數主要是在50對以下。電纜絕緣形式、線對色譜、纜芯的單元扎帶色譜、鋁塑粘結綜合護套等結構均與全塑市話電纜一致。電纜有填充及非填充兩種。考慮到電纜離用戶近，敷設環境較為復雜，且小對數的配線電纜充氣維護的成本不合算，為保證電纜長期使用性能不致劣化，建議以選用填充型電纜為主。 從1958年開始我國就進行252 mm9 5 mm 4管綜合中同軸電纜的研究開發，到20世紀70年代初期，1 800路載波研制完成后開始建設北京一上二海杭州干線電纜，直到1976年才建成。1974年又研制出8管

19、綜合中同軸電纜，1975年開始北京一武漢一廣州的同軸電纜干線建設。在這壓大干線工程建設期間，同軸電纜的結構和性能不斷進行改進，符合CCITTG623建議的規定。我國從1964年開始研制1 2mm44mm小同軸電纜，不久就大量使用于專用網內，20世紀80年代初，經不斷改進，符合CCITTG622建議的要求，在公網上逐步推廣，開通300路和960路載波，其中部分電纜后經擴容開通3 600路載波。l976年還研制過6管072 mm29 mm微同軸電纜，性能符合CCITTG621建議的要求，可以傳輸PCMl20路。 從20世紀80年代開始，光纖開始進入通信閥上應用，到20世紀80年代后期在全國范圍內廣

20、泛應用，隨著光纖光纜傳輸系數的飛速發展，對稱電纜、小同軸電纜、中同軸電纜很快就退出了核心網舞臺，光纜在核心網中一統天下。對稱電纜和小同軸電纜在局域網或接入網仍有應用。20世紀70年代開始研究采用聚烯烴絕緣、鋁聚烯烴粘結護套市內通信電纜代替傳統的紙絕緣鉛套市內通信電纜，直到20世紀80年代初引進生產流水線才大量生產使用，而且很快地完傘取代了紙絕緣鉛套市內通信電纜。這種電纜除了傳輸音頻外，還町用于2B+D數字接口用戶，也可以在部分線對上傳輸2 048 kbits的數字信號。 隨著電信業務向著IP化、寬帶化不斷的發展，人們對寬帶業務的需求也在不斷增長，因此，當初以語音業務為主的電纜接入網面臨著新的挑

21、戰。設備制造商和電信業務經營者首先考慮的是如何充分利用現有資源，利用xADSL技術挖掘銅纜接入網的潛力，滿足目前的寬帶接入需求。隨著要實現語音、數據業務和視頻綜合接入的腳步越來越緊，接入帶寬的需求越來越寬，當然，光纖接入是理想的選擇，但是要馬上實施光纖到戶的接入，目前無論從經濟還是從技術的角度來考慮，都不太現實，xADSL技術仍然是種過渡技術，因此，一方面是電信業務經營者提出了“光進銅退”的策略，以縮小銅纜覆蓋范圍，逐步加快光纖到戶的步伐，另一方面是線纜制造生產廠商進一步研制開發傳輸頻率更寬的市內電纜，以解決目前的燃眉之急。一種適于寬帶應用的銅芯聚烯烴絕緣、鋁塑綜合護套市內通信電纜應運而生。信

22、息產業部于2003年頒布了YDT l2812003適于寬帶應用的銅芯聚烯烴絕緣鋁塑綜合護套市內通信電纜標準，這種電纜最高傳輸頻率分別為30MHz和100MHz，配合“光進銅退”，非常適用于遠程光網絡單元到用戶之間的傳輸系統，以及大樓綜合布線系統中樓宇間的傳輸系統。我國全塑市內通信電纜和主要用于建筑物內的數據通信電纜已先后制定了多個國家標準和行業標準，但尚未在此基礎上制訂戶外寬帶對稱通信電纜標準。美國絕緣電纜工程師協會（ICEA）則在原有標準1113的基礎上制訂了這類電纜的標準，并被采納為美國國家標準14，15。鑒于我國全塑市話電纜和數據通信電纜受美國標準影響很深，本文將主要以文獻14，15為依

23、據，綜述戶外寬帶對稱通信電纜的結構特點與技術要求。1.3分析全塑市內通信電纜串音的意義串音就是電磁波從一個傳輸回路（主串回路）串入另一個傳輸回路（被串回路）的現象，這是電纜回路間的內部干擾，串音性能是通信電纜電性能最重要的組成部分。串音嚴重時會破壞正常的通信，并會引起失密。通過對全塑市內通信電纜回路間的串音進行分析來了解串音，減小回路間的串音，從而使通信電纜的性能進一步提高是具有很重要意義的。第2章全塑市內通信電纜串音機理分析2.1 串音機理回路之間的串音就其實質而言，是能量由一個傳輸回路轉移到另一個傳輸回路；從物理本質來看，這是由于這兩個回路之間存在電磁耦合的緣故。當電磁波沿著第一個回路（主

24、串回路）傳輸時，在其周圍產生了一個變化的電磁場。這個電磁場將在第二個回路（被串回路）上產生感應電動勢并在回路上產生干擾電流。當絕緣不完善，或是利用大地作為回路時也會使干擾電流從第一回路直接串到第二個回路中去。2.2 串音現象涉及到的幾個概念2.2.1全塑市內通信電纜的電氣性能參數1. 電阻只有導體最大電阻值的規定。由于這類電纜線對節距小、絞入率大，該值相應比全塑市話電纜約放寬5。具體指標不再列出。2. 線對電阻不平衡和對地電容不平衡電纜線對的對稱性直接通過線對的電阻不平衡、對地電容不平衡以及線對間電容不平衡和串音表現出來。前兩個項目雖與全塑市話電纜基本一致（顯然失之過寬），但不論導線直徑大小，

25、要求均相同。線對間電容不平衡對傳輸性能的影響已在線對間串音中體現，故不再列為測試項目。 對于電氣上對地平衡的線對 ，信號電流在兩根導線上一去一回 、大小相等 ，在終端處相抵消 ，這樣的電流 （ 電壓）稱為常模或差模電流 （ 電壓 ） ，也可稱為橫向電流（traversecurrent）或金屬性電流（metallic current）。當線對上出現干擾電壓時，如兩根導線上的干擾電壓不相等，則其差值構成常模干擾；如兩根導線上的共模干擾電壓雖相等，但因線對電阻和電容不平衡，共模干擾也轉化為常模干擾。線對抵抗外部環境電磁干擾的能力可由縱向變換衰減（LCL）直接反映，目前已出現將電纜的LCL納入標準的趨

26、勢。美國一電纜制造廠給出的規范值是：在130MHz，LCL50dB。傳輸鏈路的LCL還與連接器有關。文獻3中規定了傳輸鏈路在話音頻帶和ADSL頻帶的LCL及測試配置，但對應的電纜的LCL規范尚待研究。3. 衰減a）線對在0772100MHz的衰減（20C）應不超過由下式確定的值： 2-1式中：f為頻率（MHz）。不分絕緣形式（實心還是泡沫或泡沫皮）和纜芯是否填充，、由導線規格確定。以下幾點值得注意：衰減測試為掃頻測試，任一頻點的衰減值均不大于式（2-1）所確定的計算值。測試頻率個數（n）雖在標準中未直接規定，但通常要求不少于規定頻率范圍覆蓋的10倍頻程數目的100倍。也可參照IEC 61196

27、1的規定。 2-2式中：、為測試頻段起始和終止點頻率（MHz），L為電纜物理長度（m），NVP為標稱速比。測試頻點數的規定同樣適合于串音、阻抗和結構回波損耗等掃頻測試項目。b）0772MHz下任一線對衰減的最大值略低于文獻12中導線標稱直徑相同的電纜在同一頻點的全部線對衰減的平均值。由此可見雖然寬帶對稱電纜線對的絞入率高于全塑市話電纜，但衰減要求更為嚴格，故其絕緣芯線外徑相應要更大一些，選用介質損耗低的絕緣材料（包括色母料）自然有益。電纜衰減的整體水平不難達到式（1）確定的要求。線對衰減在某些高頻頻點上不合格源于其阻抗均勻性差，表現為衰減頻率曲線出現尖峰。c）應測試40C和60C下的電纜衰減，

28、測試結果應不大于式（2-1）按04C的溫度系數修正后的值。這一要求有助于驗證電纜結構穩定性，特別是判定填充電纜所選用的填充油膏是否合適。d）我國通信電纜選用的導線標稱直徑有08mm、06mm、05mm、04mm等，與美國線規有差別，特別是06mm與AWG22（0643mm）出入較大，式（2-1）中、直接引用美國標準的作法7是不適宜的。反映線對的金屬損耗，由兩部分組成：線對中兩根導線因高頻集膚效應產生的損耗和線對周圍金屬（導線和屏蔽）反射電磁波而產生的損耗（鄰近效應），前者與導線圓截面周長或者說導線直徑成反比，后者與線對間距離成反比，近似與絕緣直徑成反比，因而基本上也與導線直徑成反比。則代表絕緣

29、介質損耗對線對衰減的影響，與絕緣厚度成反比，因而大致與導線直徑成反比。據此提出適用于08mm、06mm、05mm導線直徑的電纜衰減的、值。4. 線對特性阻抗（）和結構回波損耗（SRL）與文獻2和文獻7等標準中對五類纜的要求相同。采用ASTM D 4566中的第3種方法確定17，即對全頻帶的輸入阻抗（）用最小二乘法進行光滑曲線擬合后得出。只能反映線對在整個頻段上的平均值，不能反映線對長度上的均勻性，而線對的阻抗均勻性（SRL）則由、的差異確定。5. 相時延（phase delay）和不同線對間的相時延差（phase delay skew）要求12MHz時的相時延（）不大于578ns100m，21

30、00MHz時的則不大于567ns 100m。可算出對應的標稱速比（NVP）不小于578和588。根據(為線對的綜合介電常數)來推算,為線對的綜合介電常數）來推算，2100MHz時的應不超過26，因此即使填充電纜也容易達到這一要求。需引起重視的是標準中規定基本單位（U單位）中序號連續的4個線對的相時延差不大于48ns100m。在數據傳輸中，一個數據流可分為多路，由多個線對并行傳輸，線對的相時延差過大會嚴重破壞數據幀結構。6. 串音以功率和形式考核線對間串音，電纜測試長度不低于100m，U單位內線對在0772100MHz的近端串音衰減功率和（PSNEXT）應滿足下式要求： 2-3式中：f為0772

31、100MHz間的測試頻率。這比YDT 83842中對近端串音衰減功率和的要求高出17dB。U單位內線對在0772100MHz間遠端串音防衛度功率和（PS ELFEXT）應滿足下式要求： 2-4遠端串音防衛度的長度換算公式為： 2-5式中：L為電纜測試長度（m）。對線對間串音的考核將不限于U單位內，相鄰單位內最外層線對間串音特性也應符合上述要求。作者認為還要補充的是，如果懷疑其余層線對間串音水平低，或者U單位內線對沿電纜長度的位置并不穩定，那么還應測試相關的線對組合間的串音，并將結果納入串音功率和計算中。用預備線對替換有缺陷的線對時，預備線對的串音功率和也應滿足要求。對于上下行傳輸頻率分開的VD

32、SL，系統的ACR（SNR）即為遠端串音防衛度。SNR（單位dB）與誤碼率P（）的關系可用余誤差函數來描述： 2-6式中erfc為補余誤差函數。若系統加入串音干擾的誤碼門限規定為107，由上式得出 SNR應不低于203dB。若規定系統最小性能余度為6dB，暫不考慮系統因采用先進的線路編碼所獲得的SNR增益，則SNR應不低于263dB。按最高頻率30MHz來計算可達到的傳輸距離（這是理論上最嚴厲的情況，因為傳輸信道的SNR應在整個頻段內考慮），將30MHz下PSELFEXTL為 263dB100m代入式（4）和式（5），得出L為310m。HDSL系統電纜傳輸距離的計算可參閱文獻11。工作電容、絕

33、緣電阻、電纜耐壓試驗、屏蔽的直流電阻等這里不再介紹。2.2.2機械物理性能及其它要求這里重點評述YDT 3224中沒有或有差異的內容。1. 不區分導線直徑的不同，導線的最小伸率均不小于10。2. 對絕緣層有最大偏心要求。電纜業也采用同心度來描述偏心，其定義是同一截面絕緣最小厚度與最大厚度之比。3. 有絕緣剝離力要求。試驗溫度為233C，拉伸速度為5125mmmin。導線規格為AWG19、AWG22、AWG24和AWG26的絕緣芯線的絕緣剝離力應分別不大于22N、18N、13N和11N。剝離力太大會造成電纜使用上的困難，但剝離力過低也有不利之處，原因見下文。電纜制造廠還宜規定絕緣最小剝離力，單靠

34、絕緣熱回縮試驗來間接控制絕緣最小剝離力是不夠的。近年來，出現了皮泡沫皮絕緣結構，其目的主要就是保持導線與絕緣層間有足夠的剝離強度。 4. 不論絕緣形式為實心、泡沫或泡沫皮，絕緣斷裂伸長率要求均為300。這種統一要求的做法反映了電纜用戶的基本觀點，他們僅關心電纜最終性能，對電纜制造和結構上的細節不感興趣事實上常常也無從知道。長期以來，我國通信電纜用戶不時抱怨電纜標準中的一些規定過于繁瑣，可操作性差。2.3 一、二次干擾參數2.3.1一次干擾參數電磁耦合干擾是電磁場作用的結果。為便于分析和計算將電磁干擾分別用電耦合和磁耦合來表征。（1）電耦合是被串回路中感應電流與主串回路中的電壓之比。 2-7式中

35、 g電耦合的有功分量，稱為介質耦合； c電容耦合。電耦合的有功分量介質耦合g是主串回路和被串回路線芯介質中能量損耗不平衡的結果；電容耦合c是主串回路間的部分電容不平衡的結果。（2）磁耦合是被串回路中感應電動勢與主串回路中電流之比（并加以負號）。 2-8式中 r磁耦合的有功分量，稱為導電耦合； m電感耦合。磁耦合的有功分量導電耦合是主串回路導電線芯金屬損耗不平衡的結果；電感耦合m是主串回路和被串回路線芯間部分電感不平衡的結果。g、c、r、m 稱為一次干擾參數。它們的大小是由主串和被串回路的導線相互位置以及所使用的材料的質量和工藝過程中的均勻程度所決定的。當結構均勻，位置對稱時，可使一次干擾參數減

36、小到接近到零。2.3.2二次干擾參數用來表示串音大小的串音衰減及串音防衛度是通信電纜的二次干擾參數。二次干擾參數是由一次干擾參數所決定的。（1）串音衰減用于表示能量從主串回路串入被串回路時衰減的程度，在數值上用從主串回路的發出功率與被串回路的干擾功率之比的對數來表示。即 （奈） （奈） 2-9串音衰減愈大，表示在串音過程中，能量衰減愈大，串音的影響就愈小，反之串音的影響就愈嚴重。（2）串音防衛度是指遠端串音防衛度，為被串回路遠端（接受端）受到的信號電平與串到該回路的串音電平之差，即 2-10式中 主串回路發送端的發送電平； 被串回路發送端的發送電平； 被串回路的固有衰減； 主串到被串的遠端串音

37、衰減。2.4 由電纜結構及制造工藝引起的兩種耦合1 由于材料不均勻以及在制造過程中的偏差所產生的耦合，其數值是隨機的，這種耦合稱為機遇性耦合。2 系統性耦合是由于回路固有結構所決定的，它是不能用提高原材料和工藝性的均勻來消除的耦合。2.5 直接串音和間接串音1 直接串音是電纜主串回路信號通過兩回路間的電磁耦合直接串到被串回路上所形成的串音。它分為直接近端串音與直接遠端串音。2 間接串音是主串回路信號通過復雜的間接途徑串到被串回路上所形成的串音。間接串音有兩種：一是經由第三回路的間接串音，另一種是由于反射而引起的間接串音。第3章減小機遇性耦合的措施國內市內通信電纜的生產迄今已有10多年，大小生產

38、廠家多得難以勝數。但是基本工藝都是從國外引進并通過技術咨詢手段在國內普及推廣的，各廠家竟相推銷產品。而對于保證電纜傳輸質量的根本問題，諸如串音衰減及電容不平衡的問題，卻并未普遍給以充分注意，嚴重的甚至缺乏必要的工藝保證措施和檢測手段，形成粗制濫造，這勢必給市內通信電纜的發展帶來不利影響。因此，經過一段時間的學習和工作和大家分享一下，對于如何采取有效措施使市內通信電纜的傳輸性能全面符合標準要求的一些看法。電磁耦合有機遇性耦合和系統性耦合。減小系統性耦合的措施關鍵在于設計，主要是工程技術人員的事情。機遇性耦合是由于材料不均勻及在制造過程中所造成的結構不均勻所引起的。在理想情況下，一切都是均勻的，機

39、遇性耦合應該為零。機遇性耦合是隨機性因素引起的，在電纜生產過程中隨機因素很多，從原材料到成品出廠的全過程都有可能發生，難以預料。所以減小機遇性耦合是全體生產人員的事。通過嚴格控制原材料的質量及生產工藝可以使機遇性耦合減到很小。3.1 機遇性耦合產生的主要原因機遇性耦合很大程度上取決于工藝、材料和設備，它是由于原材料及生產工藝控制不均勻所造成的，主要原因是：1. 單線拉、擠制工藝銅導線導電率與斷裂伸長率不均勻；導線外徑偏差；芯線絕緣偏差；芯線絕緣外徑粗細不均；聚烯烴絕緣材料性能不均勻。2. 對絞工藝對絞節距偏離理論值3. 單位絞合及成纜工藝在線對SZ絞的過程中，由于放線張力不均勻使線對受到擠壓、

40、跳位，而在單位中偏離正常位置破壞了對稱性，搖擺頭穿線孔位置不當，增加了線對位置的不規則性，使單位不圓整，不對稱。4. 護套工藝在護套擠制工藝中，發生屏蔽層不圓整，纜芯壓扁。3.2 減小機遇性耦合的工藝控制方法3.2.1 單線控制1. 保證進廠聚烯烴及銅桿符合相關標準要求。2. 保證銅線直徑偏差不超過 0.003mm，延伸率符合標準且均勻。影響導線外徑精度及橢圓度以及表面光滑情況的主要因素有：拔絲模具的質量，拉絲潤滑乳化液的潤滑性能，線速和張力的穩定性，以及銅桿自身的均一性等。3. 保證單線絕緣外徑偏差不超過 0.01mm，偏心度不大于4%。影響絕緣外徑的偏差及偏心度的主要因素有：擠出機擠出精度

41、和溫控精度，擠出機頭模具的自身的精度及調整情況，外徑測量裝置精度和控制系統的穩定性，生產線的運行張力及穩定性，絕緣料的本身質量及工藝設定等。應在這方面加以控制。3.2.2 對絞工序控制1. 對絞生產工序是電纜生產的一道重要工序，對絞的絞合節距對串音的影響比較大，在節距設計好投入生產后，應根據成品串音測試情況，對節距反復調整，直到獲得符合該廠工藝及設備條件的最佳方案。2. 對絞節距偏差應該控制在 2.5% 3%。確保節距符合設計要求。3. 確保對絞收、放線張力一致，收放線張力輪不應有明顯的搖擺、跳動。3.2.3 單位成纜工序的控制單線成纜工序應注意保持線對間絞距關系，具體控制方法是：1. 保證單

42、位成纜機收、放線張力均勻一致，防止對線松緊不一，而在單位中偏離正常位置。2. 保證搖擺頭穿線孔位置嚴格按設計排列，必要時可增加一個定位裝置來確保線對不跳位，盡量接近理想位置。3. 模具設計合理，防止受到擠壓而變形、不圓整。3.2.4 成纜工序控制確保線芯內各單位結構符合設計要求，防止變形、不圓整。3.2.5 護套工序控制擠包外護套時，護套厚度，護套內、外徑均加以嚴格的控制，調整好護套收放線張力，盡量保持屏蔽層圓整和成品過履帶牽引時應防止將電纜壓得太扁。盡可能把外護套緊貼屏蔽層，以保證纜芯中線對位置的固定。3.3 新材料的應用通過采用新材料制作電纜護層，保護通信電纜不被破壞，從而達到減弱串音現象

43、在電纜材料方面損耗方面的因素。電纜性能的提高有賴于新材料的應用。現介紹兩種特色的原材料。3.3.1填充電纜用冷填油膏現在有一種用于填充電纜的吸水性觸變膠（ATG）6，它是將吸水性的陰離子樹脂分散于觸變性膠的基體中，遇水膨脹，阻斷水進一步進入，實際上是吸水樹脂與水分子間以氫鍵相結合，形成高粘度的漿體。允許纜芯內部有一定的空隙存在而不影響電纜的阻水性能。此外，利用油膏的觸變性在室溫下填充油膏，避免了熱填油膏因冷卻后收縮而在纜芯內部形成空隙，從而導致電纜阻水性能先天不足（導線直徑較大的電纜尤其明顯）。冷填還減少了油膏的油分離，電纜容易通過80C滴流試驗，且填充現場較為清潔。該油膏還可愈合絕緣芯線針孔

44、遇水發生的短路，此時在裸露的銅導體周圍形成泡沫體，將水排擠開。另一特點是其介電常數隨溫度的上升略有增加，抵消了纜芯熱膨脹所引起的電纜工作電容下降和阻抗上升。電纜在4060C環境中試驗24h，工作電容變化僅0.6nFkm，是一般熱填油膏電纜的13。3.3.2 防蟻聚烯烴護套料白蟻損害電纜護套嚴重影響通信線路的可靠性，我國長江以南地區深受其害。為此曾在70年代初組織全國性的電纜防蟻、防鼠和防雷電的“三防”會戰，1995年郵電部組織完成了以此為題的軟科學研究項目。線纜防蟻的物理方法是在線纜的聚乙烯護套外擠包一層較硬的薄外套，同時希望防蟻外套的其它性能應盡量接近線纜基本護套的水平。目前有三種防蟻護套可

45、供選擇：（1）我國提出的半硬聚氯乙烯（PVC）護套，高頻農村通信電纜即采用邵氏硬度D（Shore D）為6365，厚度為1315mm的半硬PVC防蟻護套8。PVC 樹脂本身很硬，為此需加入大量增塑劑才能用作護套料，減少增塑劑用量即得到半硬PVC護套料，故其成本低。但其缺點也很突出：機械物理性能難于達到聚乙烯護套水平；擠塑加工的塑化效果差，護套殘留明顯的熔體接縫痕跡，彎曲時易沿此線開裂；與聚乙烯護套不粘接，熔體出擠塑模口后下垂，形成連綿起伏的包塊，內外護套間有較大空隙。（2）防蟻護套是尼龍11或尼龍12護套，具有優良的機械物理性能和防蟻效果，但材料成本高，熔體流動性好，用普通的電纜護套擠塑機加工

46、時滲流嚴重，材料浪費大；要求擠塑機熔體流道不能有絲毫“雜質”（主要是聚乙烯護套料），擠塑機清理難度大；與聚乙烯護套不粘接，加之尼龍防蟻護套較薄（一般為0508mm），故線纜彎曲時易起皺，放直后雖可復原，但易留下痕跡，白蟻可從此薄弱處攻入，對此澳大利亞電信部門和制造廠采取對聚乙烯護套料進行改性和內外護套一次擠塑等措施來解決，但目前我國長途光纜通信工程建設和市內防蟻電纜線路設計中對此問題還未予以重視。（3）英國一公司開發的防蟻聚烯烴護套料8，其機械物理性能（包括耐環境性能）、密度和加工條件均與聚乙烯護套料基本一致，邵氏硬度D為6364，已在澳大利亞等國廣泛應用，我國地鐵電力電纜、鐵道通信電纜工程中

47、也已開始使用。其成本遠低于尼龍料，采用該料生產的防蟻通信電纜已通過了廣東省昆蟲研究所按GBT2951381986電線電纜白蟻試驗方法所作的測試，白蟻蛀蝕等級為1級，是當前性價比最高的防蟻護套料。 在電纜制造工藝上進行控制以保證材料工藝上的均勻性。拉絲過程中要確保拉力穩定勻速，以得到粗細均勻的導電線芯；退火時要嚴格按照操作規程進行操作，以獲取金屬晶粒均勻導電線芯；擠塑時要使絕緣擠出速度均勻，以獲得厚度一致的絕緣層，使應用時的介質損耗趨于平衡，基本單位絞合時要求力度一致均勻；成纜及擠包護層時要使外被料均勻附著于線芯外面。通過各工序的規范操作，獲得材料均勻的線材，即可從很大程度上減小機遇性耦合。第4

48、章減小系統性耦合的措施進行各個線組之間絞合節距的配合可以有效減小組間系統性耦合。41絕緣芯線“零扭絞”與“預扭絞”的雙節距絞對技術為了制造高性能對稱電纜，絞對工序已開始被重視。線對中兩根導線中心距（S）的波動會引起線對阻抗的波動。為了提高線對阻抗的均勻性，近年來將“零扭絞”（ZeroTwist）和“預扭絞”（或稱“部分退扭”）的概念應用于雙節距絞對機。這是近年來對絞電纜制造領域最引人注目的進展。S的波動應追溯到絕緣芯線擠出工序。即使采取了使用高精度定心機頭；借助激光技術調整模具偏心；仔細調整生產線張力等措施，絕緣層偏心始終難免。芯線從離開擠塑機頭到收排線上盤過程中，將不時圍繞自身的中心軸線來回

49、偏轉；換言之，在一定長度內芯線并未轉動，或者說芯線截面幾何圓中心與導體中心連線未偏轉。下面先看目前全塑市話電纜制造中大量采用的臥式雙節距絞對機。它的放線在絞對機外，絞弓每轉一轉產生兩個絞對節距。每根芯線在圍繞線對中心線（或者說兩根芯線彼此圍繞對方）旋轉的同時，還在一個節距內以相同于絞向的方向自轉360，即扭絞中實現了所謂的“完全退扭”，因而S保持不變。把上道工序中芯線偏轉的情況考慮在內，絞對工序絕緣芯線從放出至開始扭絞前，總會出現一定長度內（例如在0512m之間）兩根芯線未轉動或相對間未轉動，這段長度經絞合產生的S可視作未變化；而在線對其余長度上的S雖可保持在一定長度內不變，但彼此間有差異，由

50、此引起線對阻抗沿長度變化的情形是：線對阻抗變化表現出某種程度上的周期性，在若干局部長度內保持不變，在總長度上呈階梯形的突高突低的波動，線對由若干段阻抗不同的不均勻段長組成，這些不均勻段長或長或短，當超過電纜使用頻率對應波長的18、接近半波長時，阻抗的變化會被行進的電磁波所“察覺”而導致電磁波反射，其中部分反射（包括多次反射）因相位一致而疊加在一起，造成阻抗波動、回波損耗下降和產生附加損耗（衰減頻率曲線上出現尖峰）。當傳輸頻率（f）為100MHz、傳輸速比為67，相對應的電磁波波長的18為025m；頻率升高，波長減小，將有更多的不均勻段長引起的電磁波反射。既然芯線絕緣層偏心不可避免，線對的兩根絕

51、緣芯線的導體中心距（S）不能在線對全長上保持恒定，那么不妨換種思路：讓S快速變化。現在來看零扭絞絞對機，所謂“零扭絞”是指絕緣芯線在被扭絞的過程中未發生圍繞自身中心線的扭轉；或者在扭絞成線對前已被預扭360，且扭向與線對絞向相反，因而芯線相對無轉動。文獻7中并未介紹如何實現零扭絞。如果兩根芯線（或者其中一根）絕緣層偏心，在一個節距內兩根導線間距離S完成一個周期的變化，因此線對阻抗在一個節距內也完成一個周期的快速變化，其大小表現為正弦形波動。線對總長上阻抗的變化則如同微風輕拂的平靜水面上的細波紋。由于線對節距通常遠小于電纜最高使用頻率對應的電磁波的18波長，因而行進的電磁波感受不到沿長度阻抗的細

52、微變化，反射不再發生，線對輸入阻抗均勻性大為改善。再看“預扭絞”或“部分退扭”。如果線對導體間距離S完成一個周期變化所對應的長度包含若干個絞對節距，但未超過電纜最高使用頻率所對應的18波長，那么線對阻抗均勻性不致受到影響。基于這一認識，可采取其它方法：只有一根絕緣芯線在絞對前預扭；一個節距對應的芯線預扭角度不到 360這正是耐斯隆（Nextrom）加拿大公司所制造的絞對設備的原理。該公司認為芯線預扭360將使絕緣層和導線承受過大的扭矩，如果絕緣層剝離強度低，兩者還會出現相對轉動。經與一些電纜制造廠合作，得出只要535的退扭率即能提高線對阻抗均勻性的結論。所制造的“部分退扭”絞對機的兩個芯線盤在

53、絞弓中軸線兩側，處于絞弓轉動形成的包絡內，芯線盤芯筒中軸線與絞弓中軸線垂直。芯線盤實際上置于金屬套內，設計該金屬套和芯線盤側板時應注意使芯線放出受到的摩擦力最小。芯線盤除放線轉動外，還圍繞絞弓中軸線與絞弓轉向反向轉動，采用越端式放線方式將芯線放出。放出的兩根芯線經并合后引入絞弓。芯線盤圍繞絞弓中軸線轉動的速度根據所要求的退扭率來確定，例如當絞弓轉速為1500rmin，要求的退扭率為35，則該轉速為 1050rmin。據稱采用部分退扭的方法，同心度為86的絕緣芯線構成的線對的結構回波損耗可達到同心度為90的芯線構成的線對的結構回波損耗的水平。42線對的兩根芯線粘結或聯結在一起美國一制造廠通過保持

54、線對兩根導線中心距（S）的穩定來提高線對阻抗均勻性13。據悉，所采取的工藝方法是：同一線對的兩根絕緣芯線同步擠出（可采取兩臺擠塑機、一個擠出機頭共擠），接著將它們粘結在一起。顯然，應當在兩根芯線尚未圍繞自身中軸線偏轉前將它們粘結在一起。也可用聯結筋（Web）將兩根芯線聯結起來，聯結筋可以與兩根芯線一起擠出，筋的高度、寬度和厚度均應低于絕緣厚度。該公司將S列為絕緣工序過程控制參數，要求其波動范圍不超過平均值的3。同時要求兩根芯線間的附著力控制在一定范圍內，既要保證線對使用時容易分開端頭處的芯線，又要使緊靠端頭的線對節距不易破壞，這對近端串音衰減、輸入阻抗等頻率越高、“端頭效應”越明顯的參數極為重

55、要。在絞對工序中將兩根粘結或聯結在一起的芯線絞合成線對。據稱采用這種工藝生產的電纜在1100MHz內輸入阻抗波動可控制在平均值的5范圍內。43減小絞對節距不同線對的傳輸速比與線對的綜合介電常數的平方根成反比，還與由線對節距和絕緣芯線外徑決定的絞入率成反比。當線對節距較大時，后一因素可以被忽略；當線對節距較小時，不同節距的線對間相時延將出現差異，可從絕緣芯線著手來加以調整：對于泡沫或泡沫皮絕緣，可保持絕緣外徑不變，調整發泡度來改變芯線同軸電容，絞對節距小的線對的絕緣芯線的同軸電容應低一些，這是通過降低絕緣芯線的介電常數來提高線對傳輸速比；對于實心絕緣，可通過改變絕緣外徑來縮小線對絞入率差異。通常

56、將25個線對的節距按大小分為兩檔，節距小的線對的絕緣芯線直徑應更大一些。采用這種方法，可將線對間的相時延差控制在 10ns100m以內。44線對間的相時延差和阻抗差根據絞對節距調整絕緣芯線外徑還可縮小線對間阻抗的差別。線對工作電容與導線螺旋長度（即絞入長度）成正比，而線對電感則與兩根導線包圍的物理空間成正比。對于絞對節距大于50mm的普通對絞電纜，當減小絞對節距，電容和電感基本按相同比例增加，因而高頻下線對特性阻抗基本不變；但對于絞對節距較小的高性能對絞電纜，減小線對節距帶來的導線螺旋長度增長的幅度高于線對兩根導線間空間增長的幅度，致使線對特性阻抗變小。增加絕緣外徑可使導線螺旋長度與導線間空間的增長幅度盡可能接近，從而保持節距不同的線對阻抗趨于一致。45新穎的纜芯（或單元）結構纜芯結構對線對間串音有重要影響。局域網五類主干電纜結構有許多新穎之處，可應用到戶外高性能對稱電纜中。1. 串音功率和主要由最小的幾個線對間的串音值決定，而相鄰線對間串音較為嚴重，因而可通過增大線對間距離，減少周圍線對數量來改善串音。國外某廠將25個線對分為12個和13個兩組，每組線對圍繞一根塑料支承件（填充繩）絞合，支承件直徑應保證線對以單層形式均勻分散在其周圍，這樣做雖增大了電