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爱达讯:通讯数据缆生产工艺是高性能传输基础保障

[日期: 2012-08-17 ] 千家综合布线网 www.cabling-system.com

  对线缆制造工艺的深入了解会有助于您甄别性能优异的布线系统,保护您的投资利益。

  今天,网络应用对其传输介质的要求比以往任何时候都高,2年前用于承载窄带电话业务的双绞线技术,现在被用来支持高达250Mhz带宽的数字信息。然而,从外观上感觉6类双绞铜缆和最早的双绞铜缆没有很大区别。那么,是什么样的技术革新使铜缆线可提供如此高的带宽和杰出的电气性能呢?

  关键在于原材料、生产工艺和线缆构造的不断改进,让今天的线缆获得这样高的性能。

  主导线设计

  主导线用来制作双绞线,是由22到24AWG铜导线在外面裹一层绝缘材料而成。尽管它的结构看起来很简单,但是主导线的每一个特性都需要细心控制,以确保电气和机械性能符合要求。主要特性包括铜导线的横截面,铜导线外表面的轮廓和光滑度,以及在绝缘材料内部导线的同心度。

爱达讯:通讯数据缆生产工艺是高性能传输基础保障

  每一对双绞线线对包括两条铜导线,每一条线芯外面包裹一层绝缘材料。绝缘材料里的导线的同心度是决定导线性能的关键。

  插入损耗(衰减)、阻抗和回波损耗等测量参数都直接和主导线的结构有关。

  插入损耗表示信号通过一段距离传输后的损耗。因此,更粗的铜导线直径,铜导线的正确退火,以及单位长度的绞线扭绞数减小,都是降低信号损耗的方法

  影响阻抗和回波损耗性能的有铜导线的直径和形状这样的物理外形,绝缘材料的性质,分散因子和主绝缘材料的厚度。表面缺陷,铜导线表面粗糙,横截面呈椭圆形,或导线直径有变化,都会导致线缆阻抗不一致,形成信号反射。主绝缘线缆的铜导体中心位置和圆截面,或椭圆度,也影响回波损耗。在压制主绝缘层之前,必须格外小心不要让裸露的铜导线受到损坏,保持导线表面的清洁,不能粘有异物

  典型的主导线制作过程是双轮绝缘压制流程,将导线绕通过两个轮子传动,通过挤压模具,进行将绝缘材料裹压在导线表面。这样作的好处有,出线速度更快,全部过程自动化,与手工相比,对导线造成的损坏几乎没有。

  拉丝工艺

  为了保证线芯性能及外观,数据通讯缆的线芯并不像电力缆一样固定式铜芯成品,一般都是由直径为12或13AWG硬铜芯,拉细到最后的22至24AWG铜芯线。用一个滑轮从每个模具中拉出铜线,因为铜线被拉长,所以截面直径变小,因而随后的滑轮转动的速度也相应加快。因为在拉线的同时,产生大量的热,所以拉线设备必须不断进行冷却、润滑,以延长模具使用寿命,减少滑动,使铜线表面光滑。完成的铜导线从模具中由一个绞盘拉出,然后进行退火。

  退火

  由于铜导线在拉线过程会逐渐变硬,拉出来的导线会变脆易折,因此退火工艺非常重要,直接影响导线的传输性能,特别是可以降低插入损耗。退火设备将裸导线迅速加热到高温,导线被置入一个充满蒸汽的容器内,促使其适当软化,以获得所需的延展性。退火让导线更实用,提高了传输性能,特别是降低了插入损耗。

  绝缘工艺

  绝缘压制工艺包括熔化、均匀处理,并通过一个压制头压成(排出气泡)小的彩色的热塑小球。在这个过程中,绝缘材料压制到一个预热了的铜裸线上。

  铜线在绝缘压制之前需要预热,是为了让绝缘材料很好地覆盖到铜裸线上,同时也是为了保证绝缘材料具有很好的物理性能(抗张强度和延展性)。有趣的是,双轮绝缘压制工艺过程中,抽线速度保持不变。而象一些工艺制作上的变化,诸如绝缘层厚度和表面的处理,靠调节从压制头拉出的材料的数量、塑料熔化的温度和压制的压力来实现。

  随着绝缘压制抽线速度的增加,逐级冷却时间就变得越来越重要了,冷却操作必须调节得更精确。对导线进行逐级冷却确保了绝缘层很好地覆盖在导线表面,也为主导线进行无接触测试和处理作准备。主导线的冷却技术包括循环水槽和喷雾室。

  使用喷水雾冷却的两个绞盘把主导线从冷却水槽里拉出来。绞盘的结构很关键,这是因为它是整个双轮绝缘压制流程的速度控制装置。水冷却绞盘和把导线从模具中拉出来的绞盘做同步转动,以确保整个制造过程中的对线牵力的平滑调节。绞盘之间和每个绞盘内部的闭环反馈确保流程速度的同步。反馈控制确保在整个流程没有一处出现迟滞,迟滞会产生“抖动”,甚至导致主绝缘层表面的磨损。

  电子监控设备

  先进的非接触式电子设备,时刻监控着主导线在绝缘压制生产线上各个阶段的电气和机械性能。比如,在生产线的几个关键地方,监控装置测量出下列信息:导线直径,导线温度,导线在退火和绞盘之间的线牵力,和绞盘和卷线轮之间的线牵力。除了直径,光学直径计量计也监控松动,“瓶颈”(直径突然发生变化),和在绝缘层里或表面的其它物理缺陷。其它一些计量计监控同心度,椭圆度,和电容。一个内部运算模块进行快速傅利叶变换(FFT),计算受测的绝缘层直径和电容,可以嵌入到导线里,监控导线阻抗性能。

  绝缘测试用来检查绝缘体的完整性,它让绝缘化的导线,穿过一个带电的球链帘。球链帘带有高电压,一般是2500VDC,绝缘层里的裂纹会暴露出来,裸露出来的铜导线也因会造成漏电而被检查出来。

  流程控制器记录了被嵌入式监控设备查出来的每一个缺陷的精确位置,这便于在下一个制造工序之前,进行识别、排除和分析。

  主导线完成绝缘处理后,要经过一个加速器,这是为了在产品缠到卷线轮上时,保持一致的线牵力,一个卷轴缠的线可达15000英尺。在整个制造流程,加速器在保持不变的线牵力方面起到重要作用。包括在更换线轴时,加速器使线牵力能够保持不变,从而可以不中断生产。

  双绞线对

  双绞线结构使外界(相邻双绞线对或线缆环境)在一根线对的两条导线上产生的一对噪声,电压幅值相等而且相位也相同。基于接受两根导线的差分信号的接收设备,把线对上的噪声看做两个相近的电压值,这样,它们在信号重构过程中很容易被去掉。通过设计,4线对线缆的每个线对可以有不同的双绞数,以确保抑制外界和邻近线对带来的串扰。

  6类扭绞技术要求使用当今最精确的线动力驱动控制系统。例如,连续监控并保持线速稳定的伺服马达控制器和AC矢量驱动器。由于高精度双群绞设备在双轮传动中使导线绞成线对,所以双绞线的层数可以任意设定。改进的弓设计减小了由于线对上的侧力或拉力造成的性能下降。

  4线对在最后的套线缆外皮之前合成线缆。在这道工序里,扭绞线对或扭绞线对和填充材料(象星型分隔器),通过一个分线板和模具,合成线缆。成缆工序增加了线缆的灵活性和强度,也有助于防止在套上线缆外皮后线对松动并分开。

  套装线缆外皮和包装

  给线缆芯套上外皮主要是为了保护线缆不会在使用中损坏,扭绞的线对不会变形。在套外皮期间,可以先在线缆芯上系上拉索。

  线缆外皮正在被套在绝缘导线外面,外皮保护线缆不会在使用时受到损坏,也避免了双绞导线拧绞圈数的变化。

  目前,布线线缆主要还是以PVC和LSOH外护套为主,PVC会发生绝缘老化,发脆,已及燃烧时会散发出HCI等有害气体和烟雾,已引起人们的重视。因此,随着人们环保安全意识的不断增强,在国内外的重大工程中环保型线缆即“低烟无卤无毒”阻燃线缆的运用已越来越普遍。

  在护套生产时,喷墨打印机在外皮上印上图标符号。这些标记一般包括相反的连续长度,制造日期和可追溯的识别标签。在重新缠线时,线缆的长度,从主卷轴上的10万英尺缩短到最后包装的1000英尺。

  包装可有的选择包括,木制的卷轴。无轴包装需要与其它包装不同的设备把加工的线缆盘成一个线缆自支承的8字型,放入一个装有出线嘴的纸盒里,使用时,随意从出线嘴里抽出线缆。

  通过以上描述,要生产出性能优异的通讯数据缆,必须严格控制每道主要制造工艺,包括事先仔细筛选铜导线和热塑材料,主导线的绝缘,两根主导线相互扭绞成一根双绞线,将数根双绞线合成线缆,套上线缆外皮,最后包装成品。为确保成品线缆的性能符合相关国际标准要求,每一个制造阶段,都必须经过精心设计,每一个工艺过程都必须经过严格控制。我们可以概括为:使用优质的原材料、高性能的生产设备,严格的生产工艺及检测设备、才能使数据通讯双绞线的性能真正提高。


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来源:千家综合布线网
作者:爱达讯 供稿

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