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双绞线抗干扰的原理及其应用,共模干扰

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2023/3/2

如题所说,双绞线在我们的生产生活中绝对是已经无处不在的了,因为各种设备间的信号传输都会用到它,例如:网线、通讯线、编码器线、电机反馈线...等等。尤其是随着各种设备的数字化,越来愈多的应用场合会需要用到双绞线。

双绞线 

双绞线(twisted pair,TP)

是一种综合布线中最常用的传输介质,是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成的。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根线上发出的电波抵消,有效降低信号干扰的程度。
双绞线一般由两根22~26号绝缘铜导线相互缠绕而成,“双绞线”的名字也是由此而来。实际使用时,双绞线是由多对双绞线一起包在一个绝缘电缆套管里的。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆   ,但日常生活中一般把“双绞线电缆”直接称为“双绞线”。
与其他传输介质相比,双绞线在传输距离,信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制,但价格较为低廉。

双绞线(Twisted Pair),是一对相互绝缘的导线,按照一定的规律(一般顺时针方向)互相缠绕绞合在一起的一种布线形式。

双绞线 
这种布线形式的最大特点是有利于消除信号传输过程中的外部电磁干扰(EMI),例如:来自其它非屏蔽电缆的干扰,或者来自周围邻近导线的串扰。双绞线既可以用于传输模拟量信号,也可以用于传输数字信号。

 
它的发明者是出生于 1847 年的 Alexander Graham Bell。没错,就是大家熟悉的那位发明电话的伟大科学家。

双绞线抗干扰的原理及其应用

干扰的来源
信号(无论是模拟量信号,还是数字信号)和动力传输的基本形式是电流。这种电流会在电缆周围产生一个引起干扰的电磁场,由此对周围的线路产生噪声影响。

信号传输的干扰源 
这种电缆间的串扰会随着线路长度的增加而递增。而双绞线的诞生,正是为了消除这种干扰。

双绞线分为屏蔽双绞线非屏蔽双绞线

屏蔽双绞线在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属层蔽层。屏蔽层可减少辐射,防止信息被窃听,也可阻止外部电磁干扰的进入,使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率。

非屏蔽双绞线是一种数据传输线,由四对不同颜色的传输线所组成,广泛用于以太网路和电话线中。双绞线(TP)是一种常用做电信电缆的铜导线。由于铜是非常好的导体,所以它对电磁信号无任何限制。当两根非常接近的铜线都在传导电信号时,就会出现一定的电磁干扰,这种干扰称作串扰。此外,电磁现象无所不在,这便导致TP传输或接收到了一些从其它地方传来干扰信号。如果把电极相反的一根铜线相互绞在一起,可以减少串扰以及信号放射程度,每一根缠绕着的导线在导电时,发出的电磁幅射被绞合的另一根线上发出的电磁辐射所抵消,随着单位长度电缆中所缠绕的线的对数的增加,防止串饶的能力也增加。

双绞线主要应用于以太网网络信号的传输。

在一对双绞线中,两芯导线分别传输幅值相等、但相位(极性)相反的信号,并且在接收端通过差分放大器检测两者之间的差异,这也就是我们常说的差分信号传输。

共模干扰的消除 
噪声源通过电场或磁场的耦合将噪声引入到导线中,并倾向于均等地同时耦合到两条彼此扭曲的导线上。 这样一来,噪声就会在双绞线上产生一组共模的信号。由一条导线产生的干扰/噪声将会与另一根导线产生的干扰/噪声相互抵消,因为它们本质上是大小相等且方向相反的,当差分信号被接收时,在接收器处就会被消除掉,最终得到纯净的没有干扰的信号。

双绞线绞合以后,两条导线距离会很近(认为没有间隙),这样一来,两根导线所产生的磁场便会抵消掉。对于数据顺利传输有以下两点积极影响:

1.消除自感
自感:
当导体中的电流发生变化时,它周围的磁场就随着变化,并由此产生磁通量的变化,因而在导体中就产生感应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化,此电动势即自感电动势。这种现象就叫做自感现象。
因为双绞线中是脉冲电流(和交流电造成的影响差不多),所以导线的自感现象会阻碍导线内部电流变化,削弱磁场后,也就削弱了自感现象。


2.削弱对其他线对的干扰

一根双绞线中有八股细铜线,如果导线不进行电磁抵消,势必会影响其他铜线,造成其他铜线的数据干扰。

Tags:双绞线,抗干扰,共模干扰  
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