全塑市内通信电缆串音的分析及其改善

1、XXXXXXXX学校毕业设计论文论文题目：全塑市内通信电缆串音的分析及其改善系 部：电气工程系 专 业：电线电缆制造技术班 级：2008 级 02 班 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2011年5月10日摘要 串音性能是通信电缆电性能最重要的组成部分，串音严重时会破坏正常的通信，并会引起失密。本文通过对串音机理的分析找到影响串音的基本因素，并通过公式推导得到减小或者消除这些相关因素的方法，继而得到消弱由于串音引起的信号衰减，信道不畅及失密问题的具体措施。在对串音机理的探讨和分析过程中，着重针对通信线路的系统性耦合及机遇性耦合问题进行探究，通过节距配合以及在电缆生产工艺上进行改进以消弱串音对信

2、号传输质量的影响。关键词：通信电缆 串音分析 节距配合 系统性耦合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目录摘要2目录3绪论4第1章 分析全塑市内通信电缆串音的意义61.1 市内通信电缆应用及发展61.2 国内市内通信电缆的生产现状71.3 分析全塑市内通信电缆串音的意义9第2章全塑市内通信电缆串音机理分析92.1 串音机理92.2 串

6、音现象涉及到的几个概念92.3 一、二次干扰参数132.4 由电缆结构及制造工艺引起的两种耦合142.5 直接串音和间接串音14第3章减小机遇性耦合的措施153.1 机遇性耦合产生的主要原因153.2 减小机遇性耦合的工艺控制方法163.3 新材料的应用17第4章减小系统性耦合的措施194.1 绝缘芯线“零扭绞”与“预扭绞”的双节距绞对技术194.2 线对的两根芯线粘结或联结在一起204.3 减小绞对节距不同214.4 线对间的相时延差和阻抗差214.5 新颖的缆芯（或单元）结构21第5章 结论24致谢25参考文献26绪论随着信息社会的到来，宽带业务的迅猛发展给通信技术带来了新的挑战和机遇。电

7、信网、CATV网和计算机网发展为“三网合一”，已成为信息业发展的主流，当今主干网上通信要求大幅度提高，但从电话端局到用户端的线路仍为双绞线或同轴电缆，为了顺应科学技术的发展，解决通信电缆的信号传输中的诸多问题受到了国际的广泛重视。通过研究通信电缆传输过程中的串音问题，可以很好地提高传输信号的质量，传输内容的保密性也会得到更好的保障。本文将着重探究全塑市内通信电缆的串音机理，通过引起信号传输过程中串音现象的相关因素，建立起描述通信电缆串音机理的数学模型。然后通过数学原理及前面建立的数学公式间的推导，找到解决串音问题的方法，即减小通信电缆传输问题中的系统性耦合和机遇性耦合现象。结合公式推导出的因素

8、的相关性，确定实现减小全塑市内通信电缆的具体措施通过合适的节距配合和对电缆生产过程中各工序的工艺调整，减小传输系统的系统性耦合和机遇性耦合，从而实现减弱通讯信号的串音干扰的目的。最终实现保证较好的信号传输质量和优质的保密要求，使全塑市内通信电缆满足日益提升的信号传输质量的要求，促进现代通信技术的发展及技术更新，为社会提供更加优越的通信体验。在我国，光缆虽已进入接入网馈线段，但在该段和配线段仍以符合YD322-84、YD-T322-19964标准的铜芯聚烯烃绝缘铝塑粘结综合护套电缆（以下简称“全塑电缆”）为主，且每年还不断新增或换新。全色谱全塑双绞通信电缆是现在本地网中广泛使用的电缆，所谓“全塑

9、”电缆是指：凡是电缆的芯线绝缘层、缆芯包带层和护套均采用高分子聚合物塑料制成的电缆。全塑市话电缆属于宽频带对称电缆，现已广泛用来传送电话、电报和数据等业务电信号。由于全塑电缆具有电气特性优良、传输质量好、重量轻、运输和施工方便、抗腐蚀、故障少、维护方便、造价低、经济实用、效率高及使用寿命长等特点，使它得到了很快的发展和推广，与之相配套的线路技术，如电缆的布放、接续，各种成端技术，新的线路网结构和配线制式，传输技术和维护测试技术等也得到了飞速的发展。这种电缆的制造技术及技术规范最早由原邮电部成都电缆厂从美国引进，距今已近二十年。其间国际上围绕如何使对称电缆满足高速数据通信的需要，电缆如何保证通信

10、网络可靠性这两大主题，不断发展电缆制造技术，提升电缆性能，电缆规范渐趋完善。在通信事业高速发展的今天，通信技术也日新月异。技术的发展，对产品提出了更高的要求，相应产品的国家标准、行业标准也应及时修改。为了适用高频数字传输技术，美国等国家在其国家标准中取消了“个别线对组合串音最小值”的规定，而代之以“串音功率和”；同时频率扩展到150KHz,722KHz,1600KHz,3150KHz,6300KHz。邮电部于1984年制定了通信行业标准YD/322-84，基本是可行的，但也存在一些缺点。九十年代初编制并实施了进网标准YD/T630-93和国家标准GB/T13849.113849.5，对YD32

11、2-84作了一些必要的修改和补充，但仍未涉及串音的“单线对功率和”。1996年用YD/T322-1996取代了YD/T32284，此标准对大多数指标作了修改。但仍有许多方面无法满足目前新技术的需要。随着工业发展，纸绝缘电缆有被全塑电缆取代的趋势，最近又发展起来POM通信体系，相应地有了POM电缆。串音性能是通信电缆电性能最重要的组成部分，串音严重时会破坏正常的通信，并会引起失密。通过对全塑市内通信电缆回路间的串音进行分析来了解串音，减小回路间的串音，从而使通信电缆的性能进一步提高是具有很重要意义的。本文通过对串音机理的分析找到影响串音的基本因素，并通过公式推导得到减小或者消除这些相关因素的方法

12、，继而得到消弱由于串音引起的信号衰减，信道不畅及失密问题的具体措施。在对串音机理的探讨和分析过程中，着重针对通信线路的系统性耦合及机遇性耦合问题进行探究，通过节距配合以及在电缆生产工艺上进行改进以消弱串音对信号传输质量的影响。第1章 分析全塑市内通信电缆串音的意义1.1市内通信电缆应用及发展市内通信电缆用于市内、近郊和局部地区（如厂矿）的电话路线中。这种电缆一般都是用于音频传输，通话距离较短，每一线对只能通一路电话。近年来在市话中继线上，逐步采用多路通信，即脉码调制通信（POM制），从而扩大了传输容量。POM市内通信电缆缆芯采取高频分隔屏蔽式（即缆芯内屏蔽）。电缆用于长途局至市话局或市话局之间

13、的中继线路中的2兆比/秒数字传输系统。该电缆可以在全部线对上开通30/32路一次群POM通信，也可用于某一地区市话局到用户集中区或计算机终端的线路上。 城市电话用绝缘料是高档的聚烯烃材料, 它不仅需要有优良的理化性能还要经受高速加工的磨耗, 再加上安装要求高, 费时费功, 因此要求它可以长期使用。所制成的电缆有稳定的力学和电学性能, 能保证长期可靠进行传输通话。绝缘料稳定性也是电缆加工厂以及电信部门非常关心的话题。市话电缆绝缘线的老化过程就是其热氧化过程,这与聚烯烃对氧的敏感性和所添加的稳定剂效能有关。足量的抗老化体系也可避免加工时发生交联产生凝胶而导致火花击穿。项目组对于所研制的PE 绝缘料

14、实施的稳定化途径为: 采用了抗氧剂/ 抗铜剂的两元稳定化体系。早期的市内通信电缆是由纸绝缘的，甚至还有纸浆绝缘，随着工业发展纸绝缘电缆有被全塑电缆取代的趋势，最近又发展起来POM通信体系，相应地有了POM电缆。在我国，光缆虽已进入接入网馈线段，但在该段和配线段仍以符合YD322-84、YD-T322-19964标准的铜芯聚烯烃绝缘铝塑粘结综合护套电缆（以下简称“全塑电缆”）为主，且每年还不断新增或换新。这种电缆的制造技术及技术规范最早由原邮电部成都电缆厂从美国引进，距今已近二十年。其间国际上围绕如何使对称电缆满足高速数据通信的需要，电缆如何保证通信网络可靠性这两大主题，不断发展电缆制造技术，提

15、升电缆性能，电缆规范渐趋完善。1.2国内市内通信电缆的生产现状通信电缆在我国的发展和应用是在新中国成立之后才起步，l949年以后我国自行制造纸绝缘铅套市内通信电缆。从1957年开始，陆续试制生产了37组以下的星绞低频长途对称电缆和7组以下的高频长途对称电缆。1960年开始敷设北京一石家庄的7x4高频对称电缆，传输60路载波。后来，普遍推广了4x4或lx4的高频对称电缆。l963年试制出4x4聚苯乙烯绳带绝缘铅套电缆，能够传输l20路载波。同时，还试制成功了20 mm纸绳带绝缘铝心铝套单4心组电缆，敷设于四川成都至乐山之间的省内干线上，开通了60路载波。l982年铝心铝套单4芯组电缆改用聚苯乙烯

16、绳带绝缘，可以开通双缆制l32路或单缆制60路载波，敷设于福建、安徽、江西等省内。我国市内通信电缆均采用对绞结构，其特点是串音性能较好。全塑市内通信电缆有非填充及填充型两种。填充型市内通信电缆是采用填充胶填满电缆线芯的空隙，以提高电缆的防水性能，这种电缆不用充气维护。通过保持线对两根导线中心距（S）的稳定来提高线对阻抗均匀性6。据悉，所采取的工艺芳法是：同一线对的两根绝缘芯线同步挤出（可采取两台挤塑机、一个挤出机头共挤），接着将它们粘结在一起。显然，应当在两根芯线尚未围绕自身中轴线偏转前将它们粘结在一起。也可用联结筋将两根芯线联结起来，联结筋可以与两根芯线一起挤出，筋的高度、宽度和厚度均应低于

17、绝缘厚度。该公司将S列为绝缘工序过程控制参数，要求其波动范围不超过平均值的3。同时要求两根芯线间的附着力控制在一定范围内，既要保证线对使用时容易分开端头处的芯线，又要使紧靠端头的线对节距不易破坏，这对近端串音衰减、输入阻抗等频率越高、“端头效应”越明显的参数极为重要。在绞对工序中将两根粘结或联结在一起的芯线绞合成线对。据称采用这种工艺生产的电缆在1100MHz内输入阻抗波动可控制在平均值的5范围内。导线规格有美国线规AWG19（0.912mm）、AWG22（0.643mm）、AWG24（0511mm）和AWG26（0.404mm）。电缆最大对数为500对，但可扩展。电缆制造厂的产品目录只包括A

18、WG22、线对数为6175对的电缆和AWG24、线对数为5300对的电缆。如果按一个ONU对应一根铜缆来考虑，则电缆对数主要是在50对以下。电缆绝缘形式、线对色谱、缆芯的单元扎带色谱、铝塑粘结综合护套等结构均与全塑市话电缆一致。电缆有填充及非填充两种。考虑到电缆离用户近，敷设环境较为复杂，且小对数的配线电缆充气维护的成本不合算，为保证电缆长期使用性能不致劣化，建议以选用填充型电缆为主。 从1958年开始我国就进行252 mm9 5 mm 4管综合中同轴电缆的研究开发，到20世纪70年代初期，1 800路载波研制完成后开始建设北京一上二海杭州干线电缆，直到1976年才建成。1974年又研制出8管

19、综合中同轴电缆，1975年开始北京一武汉一广州的同轴电缆干线建设。在这压大干线工程建设期间，同轴电缆的结构和性能不断进行改进，符合CCITTG623建议的规定。我国从1964年开始研制1 2mm44mm小同轴电缆，不久就大量使用于专用网内，20世纪80年代初，经不断改进，符合CCITTG622建议的要求，在公网上逐步推广，开通300路和960路载波，其中部分电缆后经扩容开通3 600路载波。l976年还研制过6管072 mm29 mm微同轴电缆，性能符合CCITTG621建议的要求，可以传输PCMl20路。 从20世纪80年代开始，光纤开始进入通信阀上应用，到20世纪80年代后期在全国范围内广

20、泛应用，随着光纤光缆传输系数的飞速发展，对称电缆、小同轴电缆、中同轴电缆很快就退出了核心网舞台，光缆在核心网中一统天下。对称电缆和小同轴电缆在局域网或接入网仍有应用。20世纪70年代开始研究采用聚烯烃绝缘、铝聚烯烃粘结护套市内通信电缆代替传统的纸绝缘铅套市内通信电缆，直到20世纪80年代初引进生产流水线才大量生产使用，而且很快地完伞取代了纸绝缘铅套市内通信电缆。这种电缆除了传输音频外，还町用于2B+D数字接口用户，也可以在部分线对上传输2 048 kbits的数字信号。 随着电信业务向着IP化、宽带化不断的发展，人们对宽带业务的需求也在不断增长，因此，当初以语音业务为主的电缆接入网面临着新的挑

21、战。设备制造商和电信业务经营者首先考虑的是如何充分利用现有资源，利用xADSL技术挖掘铜缆接入网的潜力，满足目前的宽带接入需求。随着要实现语音、数据业务和视频综合接入的脚步越来越紧，接入带宽的需求越来越宽，当然，光纤接入是理想的选择，但是要马上实施光纤到户的接入，目前无论从经济还是从技术的角度来考虑，都不太现实，xADSL技术仍然是种过渡技术，因此，一方面是电信业务经营者提出了“光进铜退”的策略，以缩小铜缆覆盖范围，逐步加快光纤到户的步伐，另一方面是线缆制造生产厂商进一步研制开发传输频率更宽的市内电缆，以解决目前的燃眉之急。一种适于宽带应用的铜芯聚烯烃绝缘、铝塑综合护套市内通信电缆应运而生。信

22、息产业部于2003年颁布了YDT l2812003适于宽带应用的铜芯聚烯烃绝缘铝塑综合护套市内通信电缆标准，这种电缆最高传输频率分别为30MHz和100MHz，配合“光进铜退”，非常适用于远程光网络单元到用户之间的传输系统，以及大楼综合布线系统中楼宇间的传输系统。我国全塑市内通信电缆和主要用于建筑物内的数据通信电缆已先后制定了多个国家标准和行业标准，但尚未在此基础上制订户外宽带对称通信电缆标准。美国绝缘电缆工程师协会（ICEA）则在原有标准1113的基础上制订了这类电缆的标准，并被采纳为美国国家标准14，15。鉴于我国全塑市话电缆和数据通信电缆受美国标准影响很深，本文将主要以文献14，15为依

23、据，综述户外宽带对称通信电缆的结构特点与技术要求。1.3分析全塑市内通信电缆串音的意义串音就是电磁波从一个传输回路（主串回路）串入另一个传输回路（被串回路）的现象，这是电缆回路间的内部干扰，串音性能是通信电缆电性能最重要的组成部分。串音严重时会破坏正常的通信，并会引起失密。通过对全塑市内通信电缆回路间的串音进行分析来了解串音，减小回路间的串音，从而使通信电缆的性能进一步提高是具有很重要意义的。第2章全塑市内通信电缆串音机理分析2.1 串音机理回路之间的串音就其实质而言，是能量由一个传输回路转移到另一个传输回路；从物理本质来看，这是由于这两个回路之间存在电磁耦合的缘故。当电磁波沿着第一个回路（主

24、串回路）传输时，在其周围产生了一个变化的电磁场。这个电磁场将在第二个回路（被串回路）上产生感应电动势并在回路上产生干扰电流。当绝缘不完善，或是利用大地作为回路时也会使干扰电流从第一回路直接串到第二个回路中去。2.2 串音现象涉及到的几个概念2.2.1全塑市内通信电缆的电气性能参数1. 电阻只有导体最大电阻值的规定。由于这类电缆线对节距小、绞入率大，该值相应比全塑市话电缆约放宽5。具体指标不再列出。2. 线对电阻不平衡和对地电容不平衡电缆线对的对称性直接通过线对的电阻不平衡、对地电容不平衡以及线对间电容不平衡和串音表现出来。前两个项目虽与全塑市话电缆基本一致（显然失之过宽），但不论导线直径大小，

25、要求均相同。线对间电容不平衡对传输性能的影响已在线对间串音中体现，故不再列为测试项目。 对于电气上对地平衡的线对 ，信号电流在两根导线上一去一回 、大小相等 ，在终端处相抵消 ，这样的电流 （ 电压）称为常模或差模电流 （ 电压 ） ，也可称为横向电流（traversecurrent）或金属性电流（metallic current）。当线对上出现干扰电压时，如两根导线上的干扰电压不相等，则其差值构成常模干扰；如两根导线上的共模干扰电压虽相等，但因线对电阻和电容不平衡，共模干扰也转化为常模干扰。线对抵抗外部环境电磁干扰的能力可由纵向变换衰减（LCL）直接反映，目前已出现将电缆的LCL纳入标准的趋

26、势。美国一电缆制造厂给出的规范值是：在130MHz，LCL50dB。传输链路的LCL还与连接器有关。文献3中规定了传输链路在话音频带和ADSL频带的LCL及测试配置，但对应的电缆的LCL规范尚待研究。3. 衰减a）线对在0772100MHz的衰减（20C）应不超过由下式确定的值： 2-1式中：f为频率（MHz）。不分绝缘形式（实心还是泡沫或泡沫皮）和缆芯是否填充，、由导线规格确定。以下几点值得注意：衰减测试为扫频测试，任一频点的衰减值均不大于式（2-1）所确定的计算值。测试频率个数（n）虽在标准中未直接规定，但通常要求不少于规定频率范围覆盖的10倍频程数目的100倍。也可参照IEC 61196

27、1的规定。 2-2式中：、为测试频段起始和终止点频率（MHz），L为电缆物理长度（m），NVP为标称速比。测试频点数的规定同样适合于串音、阻抗和结构回波损耗等扫频测试项目。b）0772MHz下任一线对衰减的最大值略低于文献12中导线标称直径相同的电缆在同一频点的全部线对衰减的平均值。由此可见虽然宽带对称电缆线对的绞入率高于全塑市话电缆，但衰减要求更为严格，故其绝缘芯线外径相应要更大一些，选用介质损耗低的绝缘材料（包括色母料）自然有益。电缆衰减的整体水平不难达到式（1）确定的要求。线对衰减在某些高频频点上不合格源于其阻抗均匀性差，表现为衰减频率曲线出现尖峰。c）应测试40C和60C下的电缆衰减，

28、测试结果应不大于式（2-1）按04C的温度系数修正后的值。这一要求有助于验证电缆结构稳定性，特别是判定填充电缆所选用的填充油膏是否合适。d）我国通信电缆选用的导线标称直径有08mm、06mm、05mm、04mm等，与美国线规有差别，特别是06mm与AWG22（0643mm）出入较大，式（2-1）中、直接引用美国标准的作法7是不适宜的。反映线对的金属损耗，由两部分组成：线对中两根导线因高频集肤效应产生的损耗和线对周围金属（导线和屏蔽）反射电磁波而产生的损耗（邻近效应），前者与导线圆截面周长或者说导线直径成反比，后者与线对间距离成反比，近似与绝缘直径成反比，因而基本上也与导线直径成反比。则代表绝缘

29、介质损耗对线对衰减的影响，与绝缘厚度成反比，因而大致与导线直径成反比。据此提出适用于08mm、06mm、05mm导线直径的电缆衰减的、值。4. 线对特性阻抗（）和结构回波损耗（SRL）与文献2和文献7等标准中对五类缆的要求相同。采用ASTM D 4566中的第3种方法确定17，即对全频带的输入阻抗（）用最小二乘法进行光滑曲线拟合后得出。只能反映线对在整个频段上的平均值，不能反映线对长度上的均匀性，而线对的阻抗均匀性（SRL）则由、的差异确定。5. 相时延（phase delay）和不同线对间的相时延差（phase delay skew）要求12MHz时的相时延（）不大于578ns100m，21

30、00MHz时的则不大于567ns 100m。可算出对应的标称速比（NVP）不小于578和588。根据(为线对的综合介电常数)来推算,为线对的综合介电常数）来推算，2100MHz时的应不超过26，因此即使填充电缆也容易达到这一要求。需引起重视的是标准中规定基本单位（U单位）中序号连续的4个线对的相时延差不大于48ns100m。在数据传输中，一个数据流可分为多路，由多个线对并行传输，线对的相时延差过大会严重破坏数据帧结构。6. 串音以功率和形式考核线对间串音，电缆测试长度不低于100m，U单位内线对在0772100MHz的近端串音衰减功率和（PSNEXT）应满足下式要求： 2-3式中：f为0772

31、100MHz间的测试频率。这比YDT 83842中对近端串音衰减功率和的要求高出17dB。U单位内线对在0772100MHz间远端串音防卫度功率和（PS ELFEXT）应满足下式要求： 2-4远端串音防卫度的长度换算公式为： 2-5式中：L为电缆测试长度（m）。对线对间串音的考核将不限于U单位内，相邻单位内最外层线对间串音特性也应符合上述要求。作者认为还要补充的是，如果怀疑其余层线对间串音水平低，或者U单位内线对沿电缆长度的位置并不稳定，那么还应测试相关的线对组合间的串音，并将结果纳入串音功率和计算中。用预备线对替换有缺陷的线对时，预备线对的串音功率和也应满足要求。对于上下行传输频率分开的VD

32、SL，系统的ACR（SNR）即为远端串音防卫度。SNR（单位dB）与误码率P（）的关系可用余误差函数来描述： 2-6式中erfc为补余误差函数。若系统加入串音干扰的误码门限规定为107，由上式得出 SNR应不低于203dB。若规定系统最小性能余度为6dB，暂不考虑系统因采用先进的线路编码所获得的SNR增益，则SNR应不低于263dB。按最高频率30MHz来计算可达到的传输距离（这是理论上最严厉的情况，因为传输信道的SNR应在整个频段内考虑），将30MHz下PSELFEXTL为 263dB100m代入式（4）和式（5），得出L为310m。HDSL系统电缆传输距离的计算可参阅文献11。工作电容、绝

33、缘电阻、电缆耐压试验、屏蔽的直流电阻等这里不再介绍。2.2.2机械物理性能及其它要求这里重点评述YDT 3224中没有或有差异的内容。1. 不区分导线直径的不同，导线的最小伸率均不小于10。2. 对绝缘层有最大偏心要求。电缆业也采用同心度来描述偏心，其定义是同一截面绝缘最小厚度与最大厚度之比。3. 有绝缘剥离力要求。试验温度为233C，拉伸速度为5125mmmin。导线规格为AWG19、AWG22、AWG24和AWG26的绝缘芯线的绝缘剥离力应分别不大于22N、18N、13N和11N。剥离力太大会造成电缆使用上的困难，但剥离力过低也有不利之处，原因见下文。电缆制造厂还宜规定绝缘最小剥离力，单靠

34、绝缘热回缩试验来间接控制绝缘最小剥离力是不够的。近年来，出现了皮泡沫皮绝缘结构，其目的主要就是保持导线与绝缘层间有足够的剥离强度。 4. 不论绝缘形式为实心、泡沫或泡沫皮，绝缘断裂伸长率要求均为300。这种统一要求的做法反映了电缆用户的基本观点，他们仅关心电缆最终性能，对电缆制造和结构上的细节不感兴趣事实上常常也无从知道。长期以来，我国通信电缆用户不时抱怨电缆标准中的一些规定过于繁琐，可操作性差。2.3 一、二次干扰参数2.3.1一次干扰参数电磁耦合干扰是电磁场作用的结果。为便于分析和计算将电磁干扰分别用电耦合和磁耦合来表征。（1）电耦合是被串回路中感应电流与主串回路中的电压之比。 2-7式中

35、 g电耦合的有功分量，称为介质耦合； c电容耦合。电耦合的有功分量介质耦合g是主串回路和被串回路线芯介质中能量损耗不平衡的结果；电容耦合c是主串回路间的部分电容不平衡的结果。（2）磁耦合是被串回路中感应电动势与主串回路中电流之比（并加以负号）。 2-8式中 r磁耦合的有功分量，称为导电耦合； m电感耦合。磁耦合的有功分量导电耦合是主串回路导电线芯金属损耗不平衡的结果；电感耦合m是主串回路和被串回路线芯间部分电感不平衡的结果。g、c、r、m 称为一次干扰参数。它们的大小是由主串和被串回路的导线相互位置以及所使用的材料的质量和工艺过程中的均匀程度所决定的。当结构均匀，位置对称时，可使一次干扰参数减

36、小到接近到零。2.3.2二次干扰参数用来表示串音大小的串音衰减及串音防卫度是通信电缆的二次干扰参数。二次干扰参数是由一次干扰参数所决定的。（1）串音衰减用于表示能量从主串回路串入被串回路时衰减的程度，在数值上用从主串回路的发出功率与被串回路的干扰功率之比的对数来表示。即 （奈） （奈） 2-9串音衰减愈大，表示在串音过程中，能量衰减愈大，串音的影响就愈小，反之串音的影响就愈严重。（2）串音防卫度是指远端串音防卫度，为被串回路远端（接受端）受到的信号电平与串到该回路的串音电平之差，即 2-10式中 主串回路发送端的发送电平； 被串回路发送端的发送电平； 被串回路的固有衰减； 主串到被串的远端串音

37、衰减。2.4 由电缆结构及制造工艺引起的两种耦合1 由于材料不均匀以及在制造过程中的偏差所产生的耦合，其数值是随机的，这种耦合称为机遇性耦合。2 系统性耦合是由于回路固有结构所决定的，它是不能用提高原材料和工艺性的均匀来消除的耦合。2.5 直接串音和间接串音1 直接串音是电缆主串回路信号通过两回路间的电磁耦合直接串到被串回路上所形成的串音。它分为直接近端串音与直接远端串音。2 间接串音是主串回路信号通过复杂的间接途径串到被串回路上所形成的串音。间接串音有两种：一是经由第三回路的间接串音，另一种是由于反射而引起的间接串音。第3章减小机遇性耦合的措施国内市内通信电缆的生产迄今已有10多年，大小生产

38、厂家多得难以胜数。但是基本工艺都是从国外引进并通过技术咨询手段在国内普及推广的，各厂家竟相推销产品。而对于保证电缆传输质量的根本问题，诸如串音衰减及电容不平衡的问题，却并未普遍给以充分注意，严重的甚至缺乏必要的工艺保证措施和检测手段，形成粗制滥造，这势必给市内通信电缆的发展带来不利影响。因此，经过一段时间的学习和工作和大家分享一下，对于如何采取有效措施使市内通信电缆的传输性能全面符合标准要求的一些看法。电磁耦合有机遇性耦合和系统性耦合。减小系统性耦合的措施关键在于设计，主要是工程技术人员的事情。机遇性耦合是由于材料不均匀及在制造过程中所造成的结构不均匀所引起的。在理想情况下，一切都是均匀的，机

39、遇性耦合应该为零。机遇性耦合是随机性因素引起的，在电缆生产过程中随机因素很多，从原材料到成品出厂的全过程都有可能发生，难以预料。所以减小机遇性耦合是全体生产人员的事。通过严格控制原材料的质量及生产工艺可以使机遇性耦合减到很小。3.1 机遇性耦合产生的主要原因机遇性耦合很大程度上取决于工艺、材料和设备，它是由于原材料及生产工艺控制不均匀所造成的，主要原因是：1. 单线拉、挤制工艺铜导线导电率与断裂伸长率不均匀；导线外径偏差；芯线绝缘偏差；芯线绝缘外径粗细不均；聚烯烃绝缘材料性能不均匀。2. 对绞工艺对绞节距偏离理论值3. 单位绞合及成缆工艺在线对SZ绞的过程中，由于放线张力不均匀使线对受到挤压、

40、跳位，而在单位中偏离正常位置破坏了对称性，摇摆头穿线孔位置不当，增加了线对位置的不规则性，使单位不圆整，不对称。4. 护套工艺在护套挤制工艺中，发生屏蔽层不圆整，缆芯压扁。3.2 减小机遇性耦合的工艺控制方法3.2.1 单线控制1. 保证进厂聚烯烃及铜杆符合相关标准要求。2. 保证铜线直径偏差不超过 0.003mm，延伸率符合标准且均匀。影响导线外径精度及椭圆度以及表面光滑情况的主要因素有：拔丝模具的质量，拉丝润滑乳化液的润滑性能，线速和张力的稳定性，以及铜杆自身的均一性等。3. 保证单线绝缘外径偏差不超过 0.01mm，偏心度不大于4%。影响绝缘外径的偏差及偏心度的主要因素有：挤出机挤出精度

41、和温控精度，挤出机头模具的自身的精度及调整情况，外径测量装置精度和控制系统的稳定性，生产线的运行张力及稳定性，绝缘料的本身质量及工艺设定等。应在这方面加以控制。3.2.2 对绞工序控制1. 对绞生产工序是电缆生产的一道重要工序，对绞的绞合节距对串音的影响比较大，在节距设计好投入生产后，应根据成品串音测试情况，对节距反复调整，直到获得符合该厂工艺及设备条件的最佳方案。2. 对绞节距偏差应该控制在 2.5% 3%。确保节距符合设计要求。3. 确保对绞收、放线张力一致，收放线张力轮不应有明显的摇摆、跳动。3.2.3 单位成缆工序的控制单线成缆工序应注意保持线对间绞距关系，具体控制方法是：1. 保证单

42、位成缆机收、放线张力均匀一致，防止对线松紧不一，而在单位中偏离正常位置。2. 保证摇摆头穿线孔位置严格按设计排列，必要时可增加一个定位装置来确保线对不跳位，尽量接近理想位置。3. 模具设计合理，防止受到挤压而变形、不圆整。3.2.4 成缆工序控制确保线芯内各单位结构符合设计要求，防止变形、不圆整。3.2.5 护套工序控制挤包外护套时，护套厚度，护套内、外径均加以严格的控制，调整好护套收放线张力，尽量保持屏蔽层圆整和成品过履带牵引时应防止将电缆压得太扁。尽可能把外护套紧贴屏蔽层，以保证缆芯中线对位置的固定。3.3 新材料的应用通过采用新材料制作电缆护层，保护通信电缆不被破坏，从而达到减弱串音现象

43、在电缆材料方面损耗方面的因素。电缆性能的提高有赖于新材料的应用。现介绍两种特色的原材料。3.3.1填充电缆用冷填油膏现在有一种用于填充电缆的吸水性触变胶（ATG）6，它是将吸水性的阴离子树脂分散于触变性胶的基体中，遇水膨胀，阻断水进一步进入，实际上是吸水树脂与水分子间以氢键相结合，形成高粘度的浆体。允许缆芯内部有一定的空隙存在而不影响电缆的阻水性能。此外，利用油膏的触变性在室温下填充油膏，避免了热填油膏因冷却后收缩而在缆芯内部形成空隙，从而导致电缆阻水性能先天不足（导线直径较大的电缆尤其明显）。冷填还减少了油膏的油分离，电缆容易通过80C滴流试验，且填充现场较为清洁。该油膏还可愈合绝缘芯线针孔

44、遇水发生的短路，此时在裸露的铜导体周围形成泡沫体，将水排挤开。另一特点是其介电常数随温度的上升略有增加，抵消了缆芯热膨胀所引起的电缆工作电容下降和阻抗上升。电缆在4060C环境中试验24h，工作电容变化仅0.6nFkm，是一般热填油膏电缆的13。3.3.2 防蚁聚烯烃护套料白蚁损害电缆护套严重影响通信线路的可靠性，我国长江以南地区深受其害。为此曾在70年代初组织全国性的电缆防蚁、防鼠和防雷电的“三防”会战，1995年邮电部组织完成了以此为题的软科学研究项目。线缆防蚁的物理方法是在线缆的聚乙烯护套外挤包一层较硬的薄外套，同时希望防蚁外套的其它性能应尽量接近线缆基本护套的水平。目前有三种防蚁护套可

45、供选择：（1）我国提出的半硬聚氯乙烯（PVC）护套，高频农村通信电缆即采用邵氏硬度D（Shore D）为6365，厚度为1315mm的半硬PVC防蚁护套8。PVC 树脂本身很硬，为此需加入大量增塑剂才能用作护套料，减少增塑剂用量即得到半硬PVC护套料，故其成本低。但其缺点也很突出：机械物理性能难于达到聚乙烯护套水平；挤塑加工的塑化效果差，护套残留明显的熔体接缝痕迹，弯曲时易沿此线开裂；与聚乙烯护套不粘接，熔体出挤塑模口后下垂，形成连绵起伏的包块，内外护套间有较大空隙。（2）防蚁护套是尼龙11或尼龙12护套，具有优良的机械物理性能和防蚁效果，但材料成本高，熔体流动性好，用普通的电缆护套挤塑机加工

46、时渗流严重，材料浪费大；要求挤塑机熔体流道不能有丝毫“杂质”（主要是聚乙烯护套料），挤塑机清理难度大；与聚乙烯护套不粘接，加之尼龙防蚁护套较薄（一般为0508mm），故线缆弯曲时易起皱，放直后虽可复原，但易留下痕迹，白蚁可从此薄弱处攻入，对此澳大利亚电信部门和制造厂采取对聚乙烯护套料进行改性和内外护套一次挤塑等措施来解决，但目前我国长途光缆通信工程建设和市内防蚁电缆线路设计中对此问题还未予以重视。（3）英国一公司开发的防蚁聚烯烃护套料8，其机械物理性能（包括耐环境性能）、密度和加工条件均与聚乙烯护套料基本一致，邵氏硬度D为6364，已在澳大利亚等国广泛应用，我国地铁电力电缆、铁道通信电缆工程中

47、也已开始使用。其成本远低于尼龙料，采用该料生产的防蚁通信电缆已通过了广东省昆虫研究所按GBT2951381986电线电缆白蚁试验方法所作的测试，白蚁蛀蚀等级为1级，是当前性价比最高的防蚁护套料。 在电缆制造工艺上进行控制以保证材料工艺上的均匀性。拉丝过程中要确保拉力稳定匀速，以得到粗细均匀的导电线芯；退火时要严格按照操作规程进行操作，以获取金属晶粒均匀导电线芯；挤塑时要使绝缘挤出速度均匀，以获得厚度一致的绝缘层，使应用时的介质损耗趋于平衡，基本单位绞合时要求力度一致均匀；成缆及挤包护层时要使外被料均匀附着于线芯外面。通过各工序的规范操作，获得材料均匀的线材，即可从很大程度上减小机遇性耦合。第4

48、章减小系统性耦合的措施进行各个线组之间绞合节距的配合可以有效减小组间系统性耦合。41绝缘芯线“零扭绞”与“预扭绞”的双节距绞对技术为了制造高性能对称电缆，绞对工序已开始被重视。线对中两根导线中心距（S）的波动会引起线对阻抗的波动。为了提高线对阻抗的均匀性，近年来将“零扭绞”（ZeroTwist）和“预扭绞”（或称“部分退扭”）的概念应用于双节距绞对机。这是近年来对绞电缆制造领域最引人注目的进展。S的波动应追溯到绝缘芯线挤出工序。即使采取了使用高精度定心机头；借助激光技术调整模具偏心；仔细调整生产线张力等措施，绝缘层偏心始终难免。芯线从离开挤塑机头到收排线上盘过程中，将不时围绕自身的中心轴线来回

49、偏转；换言之，在一定长度内芯线并未转动，或者说芯线截面几何圆中心与导体中心连线未偏转。下面先看目前全塑市话电缆制造中大量采用的卧式双节距绞对机。它的放线在绞对机外，绞弓每转一转产生两个绞对节距。每根芯线在围绕线对中心线（或者说两根芯线彼此围绕对方）旋转的同时，还在一个节距内以相同于绞向的方向自转360，即扭绞中实现了所谓的“完全退扭”，因而S保持不变。把上道工序中芯线偏转的情况考虑在内，绞对工序绝缘芯线从放出至开始扭绞前，总会出现一定长度内（例如在0512m之间）两根芯线未转动或相对间未转动，这段长度经绞合产生的S可视作未变化；而在线对其余长度上的S虽可保持在一定长度内不变，但彼此间有差异，由

50、此引起线对阻抗沿长度变化的情形是：线对阻抗变化表现出某种程度上的周期性，在若干局部长度内保持不变，在总长度上呈阶梯形的突高突低的波动，线对由若干段阻抗不同的不均匀段长组成，这些不均匀段长或长或短，当超过电缆使用频率对应波长的18、接近半波长时，阻抗的变化会被行进的电磁波所“察觉”而导致电磁波反射，其中部分反射（包括多次反射）因相位一致而叠加在一起，造成阻抗波动、回波损耗下降和产生附加损耗（衰减频率曲线上出现尖峰）。当传输频率（f）为100MHz、传输速比为67，相对应的电磁波波长的18为025m；频率升高，波长减小，将有更多的不均匀段长引起的电磁波反射。既然芯线绝缘层偏心不可避免，线对的两根绝

51、缘芯线的导体中心距（S）不能在线对全长上保持恒定，那么不妨换种思路：让S快速变化。现在来看零扭绞绞对机，所谓“零扭绞”是指绝缘芯线在被扭绞的过程中未发生围绕自身中心线的扭转；或者在扭绞成线对前已被预扭360，且扭向与线对绞向相反，因而芯线相对无转动。文献7中并未介绍如何实现零扭绞。如果两根芯线（或者其中一根）绝缘层偏心，在一个节距内两根导线间距离S完成一个周期的变化，因此线对阻抗在一个节距内也完成一个周期的快速变化，其大小表现为正弦形波动。线对总长上阻抗的变化则如同微风轻拂的平静水面上的细波纹。由于线对节距通常远小于电缆最高使用频率对应的电磁波的18波长，因而行进的电磁波感受不到沿长度阻抗的细

52、微变化，反射不再发生，线对输入阻抗均匀性大为改善。再看“预扭绞”或“部分退扭”。如果线对导体间距离S完成一个周期变化所对应的长度包含若干个绞对节距，但未超过电缆最高使用频率所对应的18波长，那么线对阻抗均匀性不致受到影响。基于这一认识，可采取其它方法：只有一根绝缘芯线在绞对前预扭；一个节距对应的芯线预扭角度不到 360这正是耐斯隆（Nextrom）加拿大公司所制造的绞对设备的原理。该公司认为芯线预扭360将使绝缘层和导线承受过大的扭矩，如果绝缘层剥离强度低，两者还会出现相对转动。经与一些电缆制造厂合作，得出只要535的退扭率即能提高线对阻抗均匀性的结论。所制造的“部分退扭”绞对机的两个芯线盘在

53、绞弓中轴线两侧，处于绞弓转动形成的包络内，芯线盘芯筒中轴线与绞弓中轴线垂直。芯线盘实际上置于金属套内，设计该金属套和芯线盘侧板时应注意使芯线放出受到的摩擦力最小。芯线盘除放线转动外，还围绕绞弓中轴线与绞弓转向反向转动，采用越端式放线方式将芯线放出。放出的两根芯线经并合后引入绞弓。芯线盘围绕绞弓中轴线转动的速度根据所要求的退扭率来确定，例如当绞弓转速为1500rmin，要求的退扭率为35，则该转速为 1050rmin。据称采用部分退扭的方法，同心度为86的绝缘芯线构成的线对的结构回波损耗可达到同心度为90的芯线构成的线对的结构回波损耗的水平。42线对的两根芯线粘结或联结在一起美国一制造厂通过保持

54、线对两根导线中心距（S）的稳定来提高线对阻抗均匀性13。据悉，所采取的工艺方法是：同一线对的两根绝缘芯线同步挤出（可采取两台挤塑机、一个挤出机头共挤），接着将它们粘结在一起。显然，应当在两根芯线尚未围绕自身中轴线偏转前将它们粘结在一起。也可用联结筋（Web）将两根芯线联结起来，联结筋可以与两根芯线一起挤出，筋的高度、宽度和厚度均应低于绝缘厚度。该公司将S列为绝缘工序过程控制参数，要求其波动范围不超过平均值的3。同时要求两根芯线间的附着力控制在一定范围内，既要保证线对使用时容易分开端头处的芯线，又要使紧靠端头的线对节距不易破坏，这对近端串音衰减、输入阻抗等频率越高、“端头效应”越明显的参数极为重

55、要。在绞对工序中将两根粘结或联结在一起的芯线绞合成线对。据称采用这种工艺生产的电缆在1100MHz内输入阻抗波动可控制在平均值的5范围内。43减小绞对节距不同线对的传输速比与线对的综合介电常数的平方根成反比，还与由线对节距和绝缘芯线外径决定的绞入率成反比。当线对节距较大时，后一因素可以被忽略；当线对节距较小时，不同节距的线对间相时延将出现差异，可从绝缘芯线着手来加以调整：对于泡沫或泡沫皮绝缘，可保持绝缘外径不变，调整发泡度来改变芯线同轴电容，绞对节距小的线对的绝缘芯线的同轴电容应低一些，这是通过降低绝缘芯线的介电常数来提高线对传输速比；对于实心绝缘，可通过改变绝缘外径来缩小线对绞入率差异。通常

56、将25个线对的节距按大小分为两档，节距小的线对的绝缘芯线直径应更大一些。采用这种方法，可将线对间的相时延差控制在 10ns100m以内。44线对间的相时延差和阻抗差根据绞对节距调整绝缘芯线外径还可缩小线对间阻抗的差别。线对工作电容与导线螺旋长度（即绞入长度）成正比，而线对电感则与两根导线包围的物理空间成正比。对于绞对节距大于50mm的普通对绞电缆，当减小绞对节距，电容和电感基本按相同比例增加，因而高频下线对特性阻抗基本不变；但对于绞对节距较小的高性能对绞电缆，减小线对节距带来的导线螺旋长度增长的幅度高于线对两根导线间空间增长的幅度，致使线对特性阻抗变小。增加绝缘外径可使导线螺旋长度与导线间空间的增长幅度尽可能接近，从而保持节距不同的线对阻抗趋于一致。45新颖的缆芯（或单元）结构缆芯结构对线对间串音有重要影响。局域网五类主干电缆结构有许多新颖之处，可应用到户外高性能对称电缆中。1. 串音功率和主要由最小的几个线对间的串音值决定，而相邻线对间串音较为严重，因而可通过增大线对间距离，减少周围线对数量来改善串音。国外某厂将25个线对分为12个和13个两组，每组线对围绕一根塑料支承件（填充绳）绞合，支承件直径应保证线对以单层形式均匀分散在其周围，这样做虽增大了电