銅纜的雙絞線(xiàn)要測(cè)電阻的原因是什么

數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)纜，為什么要強(qiáng)調(diào)銅纜的雙絞線(xiàn)要測(cè)電阻呢？

雙絞線(xiàn)是用銅線(xiàn)做的，銅線(xiàn)粗細(xì)不同導(dǎo)致電阻不一樣。銅線(xiàn)越粗則電阻越小，線(xiàn)路損耗小，越細(xì)，則電阻值越大，線(xiàn)路損耗越大。在100年前還不能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試電阻，為了驗(yàn)證銅纜是否合格，是用游標(biāo)卡尺來(lái)量銅絲的直徑，看看沒(méi)有人為地參雜做假。如果直徑不符合要求，就說(shuō)明它有偷工減料的問(wèn)題。但是后來(lái)發(fā)現(xiàn)這個(gè)做法有很大的問(wèn)題，因?yàn)榫€(xiàn)徑雖然做不了假，但材質(zhì)可以作假：例如可以用銅合金、銅包鋁、銅包鐵等材質(zhì)來(lái)代替。這樣的話(huà)，直徑是符合要求的，但是電阻值卻不符合要求，這是時(shí)至今日任然存在的一種作弊方法。所以測(cè)量直徑的辦法，后來(lái)就被迫做了一些改進(jìn) — 就是稱(chēng)重。大家知道銅的比重比鐵、鋁、銅合金等都大。所以，只要將銅制雙絞線(xiàn)、控制電纜、電力線(xiàn)等截下一段將塑料燒掉，去掉塑料殘骸后稱(chēng)重，如果它的重量符合要求，那么就證明它的材質(zhì)是符合要求的。

測(cè)量直徑和稱(chēng)重的辦法太原始了吧？

從五六十年代開(kāi)始，普遍采用測(cè)電阻方法。因?yàn)殡娮枋且欢ǖ模绻馁|(zhì)不是全銅的，電阻會(huì)比較大，線(xiàn)徑比較細(xì)，電阻也會(huì)比較大，所以用測(cè)電阻這個(gè)辦法可以很簡(jiǎn)單的證明它的材質(zhì)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。你可以看到，在雙絞線(xiàn)的測(cè)試指標(biāo)當(dāng)中，最基礎(chǔ)的一個(gè)指標(biāo)就是電阻。但是你會(huì)發(fā)現(xiàn)，跟之前相比，近十年來(lái)，電阻測(cè)試有一些不同的地方 — 除了要測(cè)雙絞線(xiàn)的環(huán)路電阻以外，還要求測(cè)兩根導(dǎo)線(xiàn)電阻的差（選項(xiàng)）。因?yàn)槿绻麅筛鶎?dǎo)線(xiàn)的粗細(xì)不一樣或者兩根導(dǎo)線(xiàn)的材質(zhì)有差異的話(huà)，那么兩根導(dǎo)線(xiàn)的電阻是不一樣的。這樣除了可以進(jìn)一步檢測(cè)作弊的情況以外，更主要的是為了檢測(cè)這兩根導(dǎo)線(xiàn)的電阻是否保持“平衡”— 電阻平衡是雙絞線(xiàn)傳輸平衡信號(hào)的時(shí)候一個(gè)必要的條件。否則，在信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)候，兩根線(xiàn)的傳導(dǎo)能力就會(huì)不一樣，這會(huì)造成信號(hào)的傳輸能力在兩根線(xiàn)上出現(xiàn)差異，從而使“平衡電纜”在抵抗外來(lái)干擾的時(shí)候能力下降。

那為什么平衡電阻也就是電阻差近些年才要求測(cè)試呢？

這里主要的原因，是因?yàn)樵缙?，雙絞線(xiàn)工作的環(huán)境一般以智能建筑物為主，要知道，30年前，建筑物中的環(huán)境干擾還不嚴(yán)重。而在工業(yè)總線(xiàn)當(dāng)中，雖然也使用了平衡電纜，但是由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?、頻率很低，所以那個(gè)時(shí)候?qū)ν鈦?lái)的干擾都不是很重視。

隨著傳輸速率越來(lái)越高，機(jī)房當(dāng)中的干擾，比如諧波干擾、接地回路干擾等，還有來(lái)自無(wú)線(xiàn)基站、手機(jī)Wi-Fi、藍(lán)牙等設(shè)備的干擾，越來(lái)越大。再就是諸如工業(yè)環(huán)境當(dāng)中以太網(wǎng)的大量使用，當(dāng)中的電力干擾、輻射干擾、接地回路干擾，還有像來(lái)自高功率變頻電機(jī)、電焊、機(jī)器人等的干擾量增加了很多，這個(gè)時(shí)候我們就不得不考慮要對(duì)不平衡電阻進(jìn)行檢測(cè)。

那標(biāo)準(zhǔn)里對(duì)電阻不平衡的要求是什么呢？

電阻不平衡，一般要求小于3%或者絕對(duì)值小于0.2歐姆，這樣才能夠達(dá)到確定的指標(biāo)。另外在最新的PoE++（以太網(wǎng)供電）當(dāng)中，由于PoE的功率提高到了90瓦（以后可能還會(huì)進(jìn)一步加大），如果電阻不平衡，就會(huì)使得兩根銅線(xiàn)上的電流不一樣，這將帶來(lái)PoE上的信號(hào)傳輸問(wèn)題 — 也就是信號(hào)變壓器的高頻磁芯飽和的問(wèn)題 — 高頻磁芯一旦飽和或者接近飽和，則信號(hào)傳輸會(huì)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(xiàn)上的電流要一樣，也就是要求兩根銅線(xiàn)的電阻也一樣。如果兩個(gè)電阻差異比較大，就會(huì)出現(xiàn)比較大的電流差，導(dǎo)致磁芯的直流磁偏置偏差過(guò)大或者飽和，這是必須要避免的。

為什么磁芯會(huì)飽和呢？

高頻磁芯是高頻信號(hào)變壓器的一個(gè)部件。但這個(gè)部件有一個(gè)特點(diǎn)，那就是線(xiàn)圈中的直流電流最好為零，如果不為零，就會(huì)有初始直流磁化現(xiàn)象存在。少量的直流磁化（直流磁偏置）沒(méi)有問(wèn)題，但磁偏置太大，就會(huì)讓磁芯進(jìn)入磁飽和區(qū)域，而一旦進(jìn)入磁飽和區(qū)域，磁芯也就完全失去變壓器功能，信號(hào)傳輸就會(huì)中斷。更經(jīng)常的情形是：磁偏置偏大，但磁芯還未進(jìn)入飽和區(qū)域，只是進(jìn)入了非線(xiàn)性區(qū)域，這就會(huì)讓平衡信號(hào)的傳輸失真，導(dǎo)致誤碼率、丟包率上升。

小結(jié)

測(cè)量銅線(xiàn)的電阻是為了衡量它的材質(zhì)是否符合要求；測(cè)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(dāng)中，則是為了避免高頻磁芯變壓器出現(xiàn)電流差過(guò)大，帶來(lái)的失真或飽和失效。