Конструктивные особенности витой пары

13 июня 2023 года СКС

Содержание статьи

1. Разновидности токопроводящих жил витых пар
2. Виды изоляции витой пары
3. Цветовая идентификация проводов

Современные информационно-телекоммуникационные системы (ИТС) реализуются на основе проверенной временем модели взаимодействия открытых систем. Модель OSI предполагает разбиение программно-аппаратного комплекса, который представляет собой ИТС, на ряд уровней со строго определенными функциями и правилами взаимодействия между собой. Базовый физический уровень, лежащий в основе иерархии структуры OSI, в основной массе случаев представляет собой структурированную кабельную систему (СКС) Основным типом кабеля СКС является кабель из витых пар, на основе которого формируется наиболее затратная по требуемым людским и материальным ресурсам горизонтальная подсистема структурированной проводки.

Ключевой компонент кабелей рассматриваемой разновидности, как это следует из их наименования, является витая пара, количество которых в зависимости от назначения конструкции меняется в пределах от одной до ста. В наиболее часто встречающихся горизонтальных кабелях применяется четыре пары.

В современных ИТС витая пара обеспечивает информационный обмен между различным сетевым оборудованием и поддерживает передачу тока дистанционного питания терминального оборудования по технологии группы РоЕ.

Любая витая пара представляет собой скрученную с определенным шагом пару одинаковых медных изолированных токопроводящих жил, а несколько витых пар вместе с опциональными элементами образуют кабельный сердечник, который помещают в общую оболочку. Несмотря на довольно простую структуру, витая пара, которая функционирует в частотном диапазоне вплоть до 2000 МГц и поэтому является сложным инженерным изделием, т.е. относится к полноценным высокотехнологичным продуктам.

Разновидности токопроводящих жил витых пар

Токопроводящая жила любой витой пары изготавливается из чистой электротехнической меди и имеет круглое поперечное сечение. Применение токопроводящих жил с любой иной структурой, например, алюминиевых с медным покрытием (т.н. “омедненка”) запрещено стандартами.

В зависимости от назначения кабеля используются как жесткие однопроволочные (в инсталляционных линейных кабелях), так и гибкие многопроволочные (в шнуровых кабелях) проводники. При этом в шнуровых кабелях для офисных СКС многопроволочный проводник набирается из семи одинаковых медных проволок, которые скручиваются по схеме “шесть вокруг одного”. В шнуровых кабелях для промышленных СКС частота изгибных воздействий на кабель потенциально гораздо больше. С учетом этой особенности проводнику придается повышенная гибкость и он формируется по многослойной схеме 1 + 6 + 12, т.е. содержит уже 19 отдельных проволок.

Разницу в структурах токопроводящих жил иллюстрирует рисунок.

Проводник витой пары имеет диаметр от 0,4 (в горизонтальных конструкциях от 0,52) до 0,64 мм и демонстрирует тенденцию к увеличению по мере роста категории кабеля.

Изоляция

Диэлектрические и изолирующие покровы проводника (иначе изоляция) выполняют две основные функции:

• Блокируют короткое замыкание токопроводящих жил, при появлении которого обмен данными и передача тока дистанционного питания на терминальное устройство по технологии РоЕ становится невозможным;
• Задают волновое сопротивление витой пары, поддержание которого является необходимым условием обеспечения требуемых передаточных параметров тракта при высокоскоростной передаче.

В подавляющем большинстве случаев изоляция имеет круглое поперечное сечение. Не осесимметричные изолирующих покровы позволяют придать витой паре дополнительные полезные свойства, но из-за малого получаемого выигрыша и высокой технологической сложности изготовления не получили широкого распространения.

От состава материала и структуры изоляции зависят диэлектрические потери, которые вносят существенный вклад в общее затухание витой пары, т.е. прямо влияют на качество передачи.

Для снижения потерь привлекаются следующие технологические приемы:

• Используется материал с минимальной диэлектрической проницаемостью (обычно полиэтилен, в кабелях промышленных СКС может применяться тефлон);
• Вспенивание материала для увеличения количества воздуха в структуре изоляции и снижения, тем самым, диэлектрических потерь;
• Применения структурирования изоляции для наращивания доли воздуха.

Структуру изоляции демонстрирует рисунок

Конструктивно и технологически наиболее простой является сплошная изоляция, однако из-за довольно высоких диэлектрических потерь применяется только в конструкциях категории 5е. Более высокие частоты требуют применения изоляции, вспененной химическим или механическим способами. Из-за относительно невысокой механической прочности вспененного материала его снабжают тонким поверхностным слоем обычного (пленко-пористая изоляция). Для улучшения изгибных свойств витой пары слой обычного материала можно нанести также на проводник, в результате чего получается пленочная пленкопористая изоляция. Структурированная изоляция изготавливается из однородного материала, демонстрирует наименьшие потери при изгибных свойствах сплошной, но является технологически наиболее сложная.

Цветовая идентификация проводов

Цветовая идентификация отдельных проводов витых пар, которая необходима при монтаже, достигается добавлением в полиэтилен соответствующих красителей. Реже применяется нанесение на поверхность изолирующего покрытия слоя краски.

Ассортимент витой пары можно посмотреть по ссылке: https://emilink.ru/katalog_tovara/reshenie_sks_ntss_premium/kabel_vitaya_para_premium/