【小福與大咖對話】雙絞線為什么要測電阻和電阻差？

深圳連訊 — Fri, 28 Feb 2020 06:40:00 +0000

小福：

提到數據傳輸線纜，為什么要強調銅纜的雙絞線要測電阻呢？

大咖：

小福：

測量直徑和稱重的辦法我知道一點，不過這也太原始了吧？

大咖：

是啊！從五六十年代開始，普遍采用測電阻方法。因為電阻是一定的，如果材質不是全銅的，電阻會比較大，線徑比較細，電阻也會比較大，所以用測電阻這個辦法可以很簡單的證明它的材質是否符合標準要求。你可以看到，在雙絞線的測試指標當中，最基礎的一個指標就是電阻。但是你會發現，跟之前相比，近十年來，電阻測試有一些不同的地方 — 除了要測雙絞線的環路電阻以外，還要求測兩根導線電阻的差(選項)。因為如果兩根導線的粗細不一樣或者兩根導線的材質有差異的話，那么兩根導線的電阻是不一樣的。這樣除了可以進一步檢測作弊的情況以外，更主要的是為了檢測這兩根導線的電阻是否保持“平衡”— 電阻平衡是雙絞線傳輸平衡信號的時候一個必要的條件。否則，在信號傳輸的時候，兩根線的傳導能力就會不一樣，這會造成信號的傳輸能力在兩根線上出現差異，從而使“平衡電纜”在抵抗外來干擾的時候能力下降。

小福：

那為什么平衡電阻也就是電阻差近些年才要求測試呢？

大咖：

這里主要的原因，是因為早期，雙絞線工作的環境一般以智能建筑物為主，要知道，30年前，建筑物中的環境干擾還不嚴重。而在工業總線當中，雖然也使用了平衡電纜，但是由于數據傳輸的速率、頻率很低，所以那個時候對外來的干擾都不是很重視。

隨著傳輸速率越來越高，機房當中的干擾，比如諧波干擾、接地回路干擾等，還有來自無線基站、手機Wi-Fi、藍牙等設備的干擾，越來越大。再就是諸如工業環境當中以太網的大量使用，當中的電力干擾、輻射干擾、接地回路干擾，還有像來自高功率變頻電機、電焊、機器人等的干擾量增加了很多，這個時候我們就不得不考慮要對不平衡電阻進行檢測。

小福：

那標準里對電阻不平衡的要求是什么呢？

大咖：

電阻不平衡，一般要求小于3%或者絕對值小于0.2歐姆，這樣才能夠達到確定的指標。另外在最新的PoE++(以太網供電)當中，由于PoE的功率提高到了90瓦(以后可能還會進一步加大)，如果電阻不平衡，就會使得兩根銅線上的電流不一樣，這將帶來PoE上的信號傳輸問題 — 也就是信號變壓器的高頻磁芯飽和的問題 — 高頻磁芯一旦飽和或者接近飽和，則信號傳輸會失真或完全失效。為了不讓高頻磁芯飽和，要求就是兩根銅線上的電流要一樣，也就是要求兩根銅線的電阻也一樣。如果兩個電阻差異比較大，就會出現比較大的電流差，導致磁芯的直流磁偏置偏差過大或者飽和，這是必須要避免的。

小福：

為什么磁芯會飽和呢？

大咖：

高頻磁芯是高頻信號變壓器的一個部件。但這個部件有一個特點，那就是線圈中的直流電流最好為零，如果不為零，就會有初始直流磁化現象存在。少量的直流磁化(直流磁偏置)沒有問題，但磁偏置太大，就會讓磁芯進入磁飽和區域，而一旦進入磁飽和區域，磁芯也就完全失去變壓器功能，信號傳輸就會中斷。更經常的情形是：磁偏置偏大，但磁芯還未進入飽和區域，只是進入了非線性區域，這就會讓平衡信號的傳輸失真，導致誤碼率、丟包率上升。

小福：

讓我來小結一下哈。測量銅線的電阻是為了衡量它的材質是否符合要求；測量電阻差是為了改善它的平衡性，也就是抗干擾能力；另外在POE供電當中，則是為了避免高頻磁芯變壓器出現電流差過大，帶來的失真或飽和失效。

大咖：

是的。