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屏蔽双绞线

屏蔽双绞线(英语:Shielded Twisted Pair,STP),是一种广泛用于数据传输的铜质双绞线。双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP:Unshielded Twisted Pair)和屏蔽双绞线(STP:Shielded Twisted Pair)两种类型。在物理结构上,屏蔽双绞线比非屏蔽双绞线多了全屏蔽层和/或线对屏蔽层,通过屏蔽的方式,减少了衰减和噪音,从而提供了更加洁净的电子信号,和更长的电缆长度,但是屏蔽双绞线价格更加昂贵,重量更重并且不易安装。

双绞线由四组两条一对地互相缠绕并包装在绝缘管套中的铜线所组成,多对双绞线包装在一起时,常常对各对双绞线进行颜色编码。模拟、数字和以太网等不同用途需要多对不同双绞线。四对不同颜色的传输线互相缠绕,每对相同颜色的线传递着来回两方向的电脉冲,这样的设计是利用了电磁感应相互抵销的原理来屏蔽频率小于30Mhz的电磁干扰。对于高于30Mhz的电磁干扰,通常考虑采用屏蔽的方式来进行防护,因此有了屏蔽双绞线。

屏蔽双绞线根据屏蔽方式的不同,屏蔽双绞线又分为两类,即SFTP(Shielded Foil Twisted-Pair)和FTP(Foil Twisted-Pair)。

SFTP是指双屏蔽双绞线,而FTP则是采用整体屏蔽的屏蔽双绞线。需要注意的是,屏蔽只在整个电缆装有屏蔽装置,并且两端正确接地的情况下才起作用。所以,要求整个系统全部是屏蔽器件,包括电缆、插座、跳线和配线架等,同时建筑物需要有良好的地线系统。但是在实际施工时,很难全部接地。在正常良好接地情况下,屏蔽系统抵制外界耦合噪音的能力是非屏蔽系统的100-1000倍,即使在屏蔽层没有接地或接地不良的情况下,屏蔽布线系统抵御能力仍然可为非屏蔽布线系统的10倍以上 。

屏蔽双绞线电缆的外层由铝箔包裹,以减小辐射,但并不能完全消除辐射。屏蔽双绞线价格相对较高,安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难,必须配有支持屏蔽功能的特殊连结和施工工艺。安装屏蔽双绞线时,屏蔽双绞线的屏蔽层必须接地,但在有大量的电磁干扰的物理地区屏蔽双绞线提供一个即方便经济、效益又好的解决方法。

ISO/IEC 11801:2002的附录E中将不同类型的双绞线命名规则归纳如下:

X/YTP

其中斜杠/之前为总屏蔽层,斜杠/之后为每对线对的单独屏蔽层,并按S指代丝网编织屏蔽;F指代一层或两层铝箔屏蔽;SF指代丝网编织及铝箔屏蔽;U指无屏蔽层。以下对各种屏蔽类型做详细比较:

铝箔总屏蔽屏蔽双绞线(F/UTP)是最传统的屏蔽双绞线,主要用于将8芯双绞线与外部电磁场隔离,对线对之间电磁干扰没有作用。

F/UTP双绞线在8芯双绞线外层包裹了一层铝箔。即在8根芯线外、护套内有一层铝箔,在铝箔的导电面上铺设了一根接地导线。

F/UTP双绞线主要用于超五类,六类产品中,在超六类产品中也有应用。

F/UTP屏蔽双绞线有以下工程特点:

通常情况下,超五类及六类双绞线外径大于同等级的非屏蔽双绞线;超六类非屏蔽双绞线因设计间差异,可能大于F/UTP屏蔽双绞线;

线对屏蔽双绞线(U/FTP)的屏蔽层同样由铝箔和接地导线组成,所不同的是:铝箔层分有4张,分别包裹4个线对,切断了每个线对之间电磁干扰途径。因此它除了可以抵御外来的电磁干扰外,还可以对抗线对之间的电磁干扰(串扰)。

U/FTP线对屏蔽双绞线主要用于六类屏蔽双绞线,也可以用于超5类屏蔽双绞线。

SF/UTP屏蔽双绞线的总屏蔽层为铝箔+铜丝网,属于双层屏蔽双绞线的一种,它不需要接地导线作为引流线:铜丝网具有很好的韧性,不易折断,因此它本身就可以作为铝箔层的引流线,万一铝箔层断裂,丝网将起到将铝箔层继续连接的作用。

SF/UTP双绞线在4个双绞线的线对上,没有各自的屏蔽层。因此它属于只有总屏蔽层的屏蔽双绞线。

F/UTP屏蔽双绞线的总屏蔽层为两层导电层相对的铝箔层,属于双层屏蔽双绞线的一种。它的接地线位于两层导电层之间。双层导电层的设计能避免屏蔽施工时导电层外翻引起的电磁泄露。

F/UTP在线对上没有独立的屏蔽层,因此属于只有总屏蔽层的屏蔽双绞线。

S/FTP屏蔽双绞线属于双层屏蔽双绞线,具有丝网编织总屏蔽层以及线对铝箔屏蔽,被认为是屏蔽效果最好的双绞线屏蔽结构。它通常应用于七类或超七类屏蔽双绞线的线缆产品,也可用于超六类屏蔽双绞线。

S/FTP屏蔽双绞线因添加了线对屏蔽结构,故通常在结构上不再加入用于线对隔离的骨架,而因为丝网编织层的加入,故总体线缆外径比普通F/UTP要粗,且比较硬,其粗细程度视编织网密度而异。

屏蔽双绞线除以上种类外,还有一些其他的屏蔽种类,如铝箔外翻屏蔽(F1/UTP)、双层铝箔线对屏蔽双绞线(F/FTP)、双重总屏蔽+线对屏蔽双绞线(SF/FTP)等等。

这些双绞线种类因制作工艺具有一定特殊性,且工作原理可以通过前述四种屏蔽双绞线演变产生。

半工业环境和工业环境应采用屏蔽布线系统

工矿企业宜采用屏蔽布线系统

传输带宽大于500MHz时,或需支持2.5G/5G、10GBASE-T等应用时

在涉及到视频源、音源时应优先考虑屏蔽布线

在涉密信息传输中可以考虑采用屏蔽布线

环境干扰源情况复杂时宜采用屏蔽布线

弱电专网中某些子系统可以考虑采用屏蔽布线

数据中心的水平子系统可以考虑采用屏蔽布线系统

医疗建筑宜在关键部位采用屏蔽布线

严格按照国标GB 50312-2016所制定的条款要求制订施工操作规程进行施工;

根据GB 50312-2016的规定,屏蔽对绞电缆的弯曲半径为对绞电缆外径(缆径)的8倍,这要求施工时对桥架和导管的弯角处需特别注意;

在工程中,应根据所用屏蔽对绞电缆的外径确定桥架和电线管的尺寸,以免造成穿线困难;

轴装线布放电缆时使用支架;

接地系统要求完整无缺、没有松动的现象;

安装的模块屏蔽壳体与屏蔽电缆屏蔽层作良好连接。 铝箔两面并非都是导电层,通常只有一面为导电层(即与接地导线连接的一面);铝箔层要与接地导线一起端接到屏蔽模块的屏蔽层上;

为了不留下电磁波可以侵入的缝隙,应尽量将铝箔层展开,与模块的屏蔽层之间形成360度的全方位接触;

当屏蔽层的导电面在里层时,应将铝箔层翻过来覆盖在双绞线的护套外,用屏蔽模块附带的尼龙扎带将双绞线与模块后部的金属托架固定成一体。这样,在罩上屏蔽壳后,无论是屏蔽壳与屏蔽层之间,还是屏蔽层与护套之间都没有留下电磁波可以侵入的缝隙;

屏蔽双绞线端接施工完毕后,应根据所规定按设计所应达到的性能等级进行测试,同时保证屏蔽层的接地连续性,以及接入大楼接地的等电位联结的电阻值接地电位差不应大于1Vr.m.s” 。

使用屏蔽布线必须满足两个条件:“全程屏蔽”和“屏蔽层正确可靠接地”。全程屏蔽,即:布线系统中所使用的配线架、电缆、接插件、跳线、网络设备均采用屏蔽产品,而且屏蔽层之间应该保持良好联接与接地。对于屏蔽综合布线系统,主要做到两端接地,即在屏蔽对绞电缆的两端(工作区和电信间的配线架)分别接地。

在工作区信息插座的屏蔽层不做专门接地,工作区通过屏蔽跳线将屏蔽信息插座与屏蔽网络设备的屏蔽层连接,自然而然地通过终端设备电源线的PE端子实现了接地。

综合布线系统接地电阻不应大于4Ω。直接与屏蔽布线系统相关的接地设计主要集中在配线架/柜一侧,工作区屏蔽信息插座不需要再通过接地实体连接到等电位联结端子板。原因是机柜在安装场地已完成了等电位联结,两端的网络设备则可以通过交流电源的保护地线(PE)完成等电位联结, 这样工作区屏蔽信息插座经屏蔽跳线和设备电源PE线相通,完成接地。

接地应考虑在进线间,电信间,机房内的机架/机柜进行,机柜内接地应连接在等电位联结导体上 。

双绞线分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)与非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair,UTP)。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(Unshielded Twisted Pair,缩写UTP)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。非屏蔽双绞线电缆最早在1881年被用于贝尔发明的电话系统中。1900年美国的电话线网络亦主要由UTP所组成,由电话公司所拥有。

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