双绞线的作用是使外部干扰在两根导线上产生相同的噪声(在专业领域,将无用信号称为噪声),从而从后续的差分电路中提取有用信号。
差分线路是一种减法线路,两个输入端相同的信号(共模信号)相互抵消(m-n),相反的信号相当于x-(-y),得到加强。理论上,m=n、x=y在双绞线和差分电路中相当于完全消除干扰信号,有用信号加倍,但在实际运行中存在一定差异。
双绞线有一个扭绞周期的长度,叫节距;节距越小(扭曲线越密),抗干扰能力越强;一般由OEM要求绞线的节距。
双绞线性能指标。
绞线的屏蔽功能和屏蔽线相比是什么?其实效果差不了多少。在很多汽车线束中,很多屏蔽线都是过度设计的。
从VAVE(价值分析和价值工程)的角度来看,其实很多屏蔽线都可以换成绞线,比如汽车上常见的ABS传感器线。屏蔽线外多了一层护套,对屏蔽线的耐磨有更好的耐磨保护效果。同时,有些屏蔽线加入铝箔或编织金属层,这是不可比拟的。
若设计初期,设计团队能多了解一些原理或基础知识,就能很好地节约线束成本。与最初设计定义的成本相比,还是占了大头。
当然,对于绞线,用户最关心的是几个表现性能的指标。这些指标包括衰减、近端干扰、阻抗特性、分布电容器、DC电阻等。
1、衰减。
衰减是沿着链路的信号损失量。
衰减与电缆的长度有关,随着长度的增加,信号衰减也会增加。衰减以db为单位,表示从源到接收端的信号强度的比率。因为衰减随着频率的变化而变化,所以应该测量应用范围内所有频率的衰减。
2、近端串扰。
串扰分为近端串扰和远端串扰。测试仪主要测量NEXT。由于线路损耗,FEXT的测量值影响较小。
近端串扰(NEXT)损耗是测量从一对线到另一对线的信号耦合。
NEXT是非屏蔽双绞线链路的关键性能指标,也是最难准确测量的指标。随着信号频率的增加,测量难度会增加。
NEXT并不代表近端点产生的串扰值,而是代表近端点测量的串扰值。这个值会随着电缆长度的不同而变化。电缆越长,值越小。同时,发送端的信号也会衰减,其他线对的串扰也会相对减少。
实验证明,只有40米以内测量的NEXT是真实的。如果另一端是远离40米的信息插座,会产生一定程度的串扰,但测试仪可能无法测量串扰值。因此,最好在两个端点进行NEXT测量。
大多数测试仪都配备了相应的设备,以便在链路的一端测量两端的NEXT值。
3、直流电阻。
DC环电阻消耗部分信号,并将其转化为热量。指一对导线电阻的总和,11801规格的双绞线DC电阻不得大于19.2欧姆。每对间的差异不应太大(小于0.1欧姆),否则表明接触不良,必须检查连接点。
4、特性阻力。
与环形DC电阻不同,特性阻抗包括电阻和频率为1~100兆赫的电感阻抗和电容阻抗,这与一对电线的距离和绝缘体的电气性能有关。各种电缆具有不同的特性阻抗,而双绞线电缆有100欧姆、120欧姆和150欧姆。
5、衰减串扰比。
串扰与衰减的比例关系是反映电缆性能的另一个重要参数。
有时候,ACR也用信噪比(SNR:Signal-Noiceratio)来表示,它是根据衰减量和NEXT量之间的差值来计算的。ACR值较大,抗干扰能力较强。普通系统要求至少10分贝。
6、电缆特性。
通信渠道的质量由其电缆特性描述。
SNR是考虑干扰信号时数据信号强度的测量。如果SNR太低,接收器无法区分数据信号和噪声信号,最终导致数据错误。
为了将数据错误限制在一定范围内,必须定义最小的可接收SNR。绞线一般用于线束中的发动机舱和气囊线。气囊是生命线,线束密集,干扰大。因此,气囊线和发动机舱内的线束对信号屏蔽有一定的要求。
构成绞线的单线多而细,不仅提高了电线电缆的柔软性,还提高了线路连接的可靠性。有些电线电缆的导体不需要大截面,但也采用绞线形式,以获得更好的柔软性和高可靠性。
一般情况下,节距比越小,柔软性越好;单线之间的间隙越小,即绞合越紧;而且节距和单线在一个节距上的实际长度相差越大,同样长度的绞线使用的单线长度也越长。