Árnyékolt kábel - csavart érpár - árnyékolatlan kábellel - csavart érpár
A közelmúltban sok figyelmet fordítanak az elektromágneses összeférhetőségre a kábel különböző információs alkalmazásaiban, árnyékolt csavart érpár # 40; STP # 41; Az árnyékolatlan csavart érpárú kábelekhez képest # 40; UTP # 41;
A teljesítmény gyenge kilátásai
Mivel a távközlési rendszerek információátadásának sebessége nő, a zajproblémák és a telekommunikációs hálózatokra gyakorolt romboló hatása egyre növekszik. Az elektromágneses összeférhetőség (EMC) a kábelrendszer azon képességét jelzi, hogy minimalizálja a sugárzott energia (emisszió) szintjét, és ellenáll a külső forrásokból származó zavarásnak (immunitás). Fontos megjegyezni, hogy az EMC teljesítményét a kábelrendszer és a hálózati berendezések általános minősége határozza meg. A kiváló teljesítményű kábelrendszer nem javíthatja az EMC rosszul tervezett távközlési berendezéseinek teljesítményét. Ezzel szemben a gyenge teljesítményű kábel az EMC jól megtervezett berendezéseinek teljesítményének romlását okozhatja.
Egy csavart érpár átviteli jellemzői
A sugárzási szintek csökkentésének és az immunitás növelésének hatékony módjainak megértése attól függ, hogy megértsük azokat az elveket, amelyeken a kiegyensúlyozott jelet egy pár csavart vezetőn keresztül továbbítjuk. A kiegyensúlyozott jel két egyenlő amplitúdójú és antiphase jelből áll, amelyek a pár két vezetőjén keresztül terjednek. A vevő úgy értelmezi, hogy a két vezeték közötti feszültségkülönbség a csavart érpárú átviteli vonalon keresztül érkezik. A kábel mellékletében az "egyensúly" kifejezés azt jelenti, hogy pontosan milyen szorosan illeszkednek az egy párban lévő vezetők. Egy ideálisan kiegyensúlyozott kábelrendszerben az elektromos interferencia ugyanazokat a zajjelzéseket okozza mindkét párt vezetőjénél. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a vezetékekben lévő zaj egyenlő amplitúdóval, de nem antiphase-val, a vevőegység, amely csak a feszültségkülönbséget észleli, figyelmen kívül hagyja őket. Ezen túlmenően ideális körülmények között az adóegység által létrehozott két egyenlő amplitúdó és antifázis jel keletkezik egyenlő intenzitással és antifázis elektromágneses mezőkkel, amelyek önmaguk kompenzálják és a sugárzás hiányának teljes hatását biztosítják.
Zajzavar
A sugárzás mellett a valódi kábelrendszerek érzékenyek a zavarokra. Az immunitás az a képesség, hogy a kábelrendszer képes ellenállni a zaj és az interferencia hatásainak. Interferenciát lehet generálni antennák (pl. Rádióállomások) sugárzásával, más elektronikai eszközök (pl. Egy közeli elhelyezkedésű PC-nyomtató) sugárzásával vagy elektromos készülékek okozta zavarokkal (pl. Villanymotorok és elektromos kapcsolók).
Az UTP és az STP kábelek két különböző stratégiát alkalmaznak a zaj zavara ellen. Az árnyékolatlan csavart érpárú kábeleknél a zajcsillapítás növelése érdekében a fő tétet a párok megfelelő egyensúlyán kell elvégezni. Amikor az UTP kábelrendszer egyensúlya megközelíti az ideális megoldást, a sodrott vezetékek által okozott zajáramlások igazodnak egymáshoz, és a vevőegység, amely csak a páron lévő feszültségkülönbséget képes érzékelni, immunis lesz a zajártalomra. Így még egy fizikai "képernyőn" keresztül történő védelem nélkül is, egy ideálisan kiegyensúlyozott pár kiváló hangminőségre képes.
Az árnyékolt csavart érpárú kábeleken a zajminőség javítása érdekében könnyen elpusztítható és drága technikát alkalmaznak. A zajinterferencia tér elindítja az áramot a kábel fém árnyékolásában. A földre indukált áram áramlása következtében a pajzs alá eső jelvezetékek azonos amplitúdóval és fázis-fázisú árammal rendelkeznek. Mivel a képernyő minősége ideális, a két áram egyenlővé válik az amplitúdóban és az antiphase-ban, kompenzálva a zajinterferencia hatását.
A zavaró jelenségek és a sugárzás kibocsátása között összetett, egymástól függő kapcsolat áll fenn. Az ideálisan kiegyensúlyozott kábelrendszer végtelenül nagy hangzást biztosít, és nem bocsát ki elektromágneses sugárzást (ha az adó és a vevő szintén tökéletesen kiegyensúlyozott).
Való helyzetekben azonban, ha a jelhuzalok "nyitottak" a kiegyensúlyozatlan zajáramok számára, nemcsak a vevő oldalon lévő zaj kerül rögzítésre, hanem egy kiegyensúlyozatlan áram létrehozza a hurok antennájának korábban ismertetett hatását. Ezért egy kiegyensúlyozatlan csavart érpárú átviteli rendszer vagy egy nem megfelelően földelt STP-átviteli rendszer nem csak sugárzást bocsát ki, hanem külső forrásokból származó zavarok is vannak. A rendszerek és a berendezések fejlesztői, valamint a kábelrendszerekről szóló döntések meghozatala során végfelhasználók körében alaposan meg kell vizsgálni e jelenségek lehetőségét:
Mérnökök és rendszerek és berendezések fejlesztői
A távközlési jelek továbbítására és fogadására szolgáló eszközöket tervező rendszerek és berendezések fejlesztői a kompromisszumos megoldást igénylő kérdésekben gyakran a sugárzás problémáit és a zajmentességet tekintik. A kibocsátási követelmények teljesítése érdekében (például az FCC 15. részében és az IEC CISPR22-ben) az átvitt jel amplitúdója gyakran csökken. Sajnos az alacsony jelszintek növelik a rendszer érzékenységét a zajra. A fejlesztő szempontjából a jó kábelezési rendszer olyan rendszer, amely lehetővé teszi egy olyan jel továbbítását, amely elegendő szintre képes a visszamaradó zaj leküzdésére, miközben megfelel a tervezett piacra vonatkozó kibocsátási követelményeknek.
A végfelhasználók túlnyomó többsége számára a legnagyobb gond az, hogy a rendszer hogyan működik különböző konfigurációkban és különböző kábeles megoldásokkal. Az elektromágneses zaj elleni védelem a legfontosabb kritérium a telepített rendszer teljesítményének meghatározásához (gyakran BER - bites hiba - sebesség - bites hibaarányként kifejezve). A LAN esetében a teljesítmény romlása jelentősen megnövelheti a rendszer válaszidejét, és szélsőséges helyzetekben a hálózatban bekövetkező balesetet okozhatja. Végfelhasználói szempontból a jó kábelezési rendszer lehetővé teszi több konfiguráció (azaz a felhasználók számát, a kapcsolatok számát, a kábelszegmensek hosszát), és ugyanakkor fenntartja az elfogadható BER teljesítményt. Emiatt árnyékolt kábelek intuitív vonzó azoknak, akik nincsenek tisztában a veszélyeit nem megfelelően megszűnik képernyőn, és nem tud egy jó zavarérzéketlenség és a kiváló teljesítmény UTP kábelezési rendszerek az adatátvitelt.
Az UTP kábel fizikai jellemzői az STP-hez képest
A nem árnyékolt csavart érpár két vagy több egymagos rézvezetőt tartalmaz, főleg 24 AWG-t, külön szigetelő műanyag burkolatokba. A szigetelést általában hőre lágyuló anyagból, pl. PVC-PVC-ből készítik alacsonyabb osztályú és polietilén kábelekhez magasabb minőségű kábelekhez. A szigetelt vezetékek általában egy párhuzamú körzetet alkotnak, hogy javítsák a párok egyensúlyát és javítsák a párok közötti zavartűrést (NEXT).
Az árnyékolt csavart érpár kábelcsavaros párokat tartalmaz (amint azt fentebb leírtuk), amelyet egy konzervált háló, fólia vagy mindkettő kombinációja veszi körül. A két leggyakoribb szűrési technológia az egyes párok egyéni szűrése és az egész kábelköteg árnyékolása. A csavart párok egyéni árnyékolásának gyakorlata a sugárzás csökkentésére és a zavarás mentességének növelésére, valamint a NEXT teljesítményének javítására irányul. A kábel teljes árnyékolása csökkenti a sugárzási szintet és növeli a zavaró zavarokat, de nem javítja a NEXT teljesítményét a párok között. A kábeleknek csak egy fóliahüvely által árnyékolt kábelek hátránya, hogy alacsony frekvenciájú EMI-zajnak vannak kitéve, például nagy teljesítményű villanymotorok által. Ezenkívül a szűrés általában csökkenti a kábel teljesítményét a jelcsillapítással. Ez a megnövekedett csillapítás a pajzs és a csavart párok közötti további kapacitás következménye.
Az ATT Bell Laboratories összehasonlító tanulmányt készített egy árnyékolt csavart érpár és egy árnyékolatlan sodrott érpárú kábel teljesítményéről két vizsgálati eljárással. A kábel érzékenységét a zajra csak árnyékolással (a másodlagos indukált áram mérésével) vizsgálták. Ennek a vizsgálatnak a eredménye a zajszűrés jelzője a képernyőn. További tanulmánysorozatot végeztünk a zavaró feszültségkülönbség mérésekor az UTP 3. kategóriába, az UTP 5. kategóriába és az 1. típusú STP kábelekhez kapcsolódó zavaró feszültség relatív szintjeinek összehasonlítására.
A másodlagos indukált áram mérése
A rendszerek és berendezések sok tervezője, valamint a végfelhasználók bízik benne, hogy STP-alapú kábelezési rendszereik minősége a "képernyő" fizikai jelenlétének következménye. Azonban bármilyen képernyő, ha rosszul gyártják és befejeződnek, úgy viselkedik, mint egy antennát sugárzó vagy abszorbeáló zaj. A hatékonyan árnyékolt kábelezési rendszert mindkét végén megfelelően le kell zárni, és a kábelezést minden kapcsolaton belül meg kell őrizni. A másodlagos indukált áram mérésénél a földelőrendszer zavarásából eredő zajhatást hasonlítjuk össze a zaj hatásával a földelt kábellel.
A vizsgálat eredményeit a, hogy a zaj immunitást a képernyő megváltozott egy határvonal (10% a földcsatlakozás hossza 1 inch) gyenge (50% a földeléssel visszahúzási hossza 8 hüvelyk), és a kapott hatása a jelet megfelelően megváltozott módon. Ez a megjegyzés nagyon fontos, mivel a gyakorlatban nagyon gyakran a földet egy földelt csap segítségével földelje.
A mérési eredményeket a másodlagosan indukált áram világosan bizonyítják, hogy bármilyen lebomlását a képernyő ronthatja immunitást zaj arány olyan mértékben, hogy a jel torzulását kezdenek előfordulnak. Nyilvánvaló, hogy a képernyő fizikai jelenléte önmagában nem elegendő a zaj mentességének biztosításához. Ráadásul a telekommunikációs rendszerben a képernyővégződés minősége és a földelő rendszer telepítésének minősége meghatározza a zajminőség mértékét. Valójában a kiegyensúlyozott átviteli vonal rosszul lezárt árnyékoló rendszerrel jobban érzékeny lehet a zavarokra, mintha egyáltalán nem lett volna árnyékolt.
A stressz különbség mérése
A kábeltermékek kiválasztásának fontos tényezője mind a rendszertervezők, mind a berendezések, valamint a végfelhasználók számára a kábel teljesítményének általános szintje. A zajt okozó interferencia-szintek mérésén alapuló feszültségkülönbséget a 3. UTP kategória, az UTP 5. kategória és az 1. típusú STP kábelek esetében végeztük.
Az eredmények alapján a mérések Bell Labs mérnökei arra a következtetésre jutott, hogy „bizonyos szabályok valós munkakörülmények, árnyékolatlan sodrott érpár lehet elérni ugyanazt a nagy teljesítményű ellenállás zaj, amelyek magából árnyékolt sodrott kábel. A kapott eltérés zaj mért feszültség kábelek UTP kategória 5. és STP alacsony volt ahhoz, hogy biztosítsák a pontos adatátvitelt, mivel a zord körülmények között a kísérlet. "
Következtetések a mérési eredményekből
A mérési eredmények a feszültség különbség, és a második indukált áram arra a következtetésre vezetett, hogy mind UTP és STP képesek biztosítani a szintű védettség elektromágneses zavar jó vagy kiváló. A definíció szerint a szakemberek Bell Labs fokú immunitás „függ a mérleg UTP rendszer és a minőségi STP rendszer árnyékolás. UTP kábel nagyfrekvenciás alkalmazások szigorúan ellenőrzött mérleg nyújthat teljesítmény EMC hasonló, azonos jellemzőkkel kábeltelevíziós rendszerek alapján STP jó képernyőn. És csak csak rosszul árnyékolt STP rendszer vagy a rendszer, hibás képernyő sérülékenyebb lehet az interferenciára, mint egy jól kiegyensúlyozott rendszer alapján UTP. "
A teljesítmény mérése végzett ATT oszlatta néhány hibát kapcsolatos teljesítményét árnyékolt kábelek alapján és az UTP. A mérések eredményeit a szekunder indukált áram arra a következtetésre vezetett, hogy „önmagában árnyékolt kábel nem nyújt zavarérzéketlenség. Meg kell vizsgálni a külső árnyékolás az egész vonal, mint a látszólag ártalmatlan vegyületekké tud nyújtani, és jelentős hatással a hatékonyságát szűrés. Ezen túlmenően, a fenntartó kiváló minőségű kijelző minden ponton válik drága, és a rendszer tervezője kell találni a kompromisszumot a rendszer követelményeinek figyelembevételével a szükséges teljesítmény az EMC jellemzői, valamint az alkatrészek és a rendszer karbantartásának költségei. " Összefoglalva elmondható, hogy ha a hagyományos kábel esetén árnyékolatlan teljes mértékben képes a ugyanolyan szintű immunitást zaj, mint az árnyékolt kábelt.
"Rádiófrekvenciás eszközök" Federal Communications Commission, II. Kötet, 15. rész.
"Az informatikai berendezések rádiózavar-jellemzőinek mérései és módszerei" IEC C.I.S.P.R. 22. kiadás, 1985.