《同軸電纜雙絞線光纖》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《同軸電纜雙絞線光纖(13頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、同軸電纜是一種電線及信號(hào)傳輸線,一般是由四層物料造成:最內(nèi)里是一條導(dǎo)電銅線,線的外面有一層塑膠(作絕緣體、電介質(zhì)之用)圍攏,絕緣體外面又有一層薄的網(wǎng)狀導(dǎo)電體(一般為銅或合金),然后導(dǎo)電體外面是最外層的絕緣物料作為外皮。另外,同軸端子,又稱接頭??梢暈槎?、剛性電纜,設(shè)計(jì)上須具有與電纜相同的標(biāo)準(zhǔn)阻抗,RF信號(hào)也不會(huì)從接口位置穿透或損失。高品量的電纜往往鍍銀,而高品質(zhì)的端子通常會(huì)鍍金,品質(zhì)較低的也會(huì)鍍銀或鍍錫,雖然銀很容易被氧化,但氧化銀也是導(dǎo)電的,因此舊了也不會(huì)對(duì)效果有太大影響;短距離的同軸電纜一般也會(huì)用在家用影音器材,或是用在業(yè)余無(wú)線電設(shè)備中。此外,也曾經(jīng)被廣泛使用在以太網(wǎng)的連接,直至被雙絞線(
2、CAT-5線)所取代;長(zhǎng)距離的同軸電纜常用在電臺(tái)或電視臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)上使用電視信號(hào)線。盡使有高科技的器材取代,如:光纖、T1/E1、人造衛(wèi)星等。但由于同軸電纜相對(duì)便宜,也一早已鋪設(shè)好,因而沿用至今。但是,同軸電纜和影音用的三色線(黃/紅/白)很相似,使用時(shí)不要用錯(cuò),否則會(huì)影響到速度。
雙絞線(Twisted Pair)是由兩條相互絕緣的導(dǎo)線按照一定的規(guī)格互相纏繞(一般以順時(shí)針纏繞)在一起而制成的一種通用配線,屬于信息通信網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。它過(guò)去主要是用來(lái)傳輸模擬信號(hào)的,但現(xiàn)在同樣適用于數(shù)字信號(hào)的傳輸。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定規(guī)格互相絞在一起,可降低信號(hào)干擾的程度,每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波會(huì)被另一根
3、線上發(fā)出的電波抵消。其中外皮所包的導(dǎo)線兩兩相絞,形成雙絞線對(duì),因而得名雙絞線。它可以分為:屏蔽雙絞線(STP)於線外有金屬網(wǎng)以屏蔽電磁干擾;非屏蔽雙絞線(UTP)。它的接頭類型為RJ-45接頭。另外,EIA/TIA為雙絞線電纜定義了五種不同質(zhì)量的型號(hào)。
1類 (CAT-1):主要用于傳輸語(yǔ)音,用于數(shù)據(jù)傳輸。
2類 (CAT-2):傳輸頻率為1MHz,用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸,常見(jiàn)于使用4Mbps規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊的令牌環(huán)。
3類 (CAT-3):指目前在ANSI和EIA/TIA568標(biāo)準(zhǔn)中指定的電纜。該電纜的傳輸頻率為16MHz,用于語(yǔ)音傳輸及最高傳輸速率為
4、10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸,主要用于10BASE-T。
超3類
4類 (CAT-4):該類電纜的傳輸頻率為20MHz,用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸,主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10BASE-T/100BASE-T。
5類 (CAT-5):該類電纜增加了繞線密度,外套一種高質(zhì)量的絕緣材料,傳輸頻率為100MHz,用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸,主要用于100BASE-T和10BASE-T網(wǎng)絡(luò),這是最常用的以太網(wǎng)電纜。
超5類(CAT-5e)::超5類具有衰減小,串?dāng)_少,并且具有更高的衰減與串?dāng)_的比值(ACR)和信噪比(Structural Re
5、turn Loss)、更小的時(shí)延誤差,性能得到很大提高。
6類 (CAT-6):10BASE-T/100BASE-T/1000BASE-T。傳輸頻率為250MHz
擴(kuò)展6類 (CAT-6A):10GBASE-T。傳輸頻率為500MHz。
7類 (CAT-7):傳輸頻率為600MHz
光導(dǎo)纖維,簡(jiǎn)稱光纖,是一種達(dá)致光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理傳輸?shù)墓鈧鲗?dǎo)工具。微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中,使得它能夠彎曲而不至于斷裂。通常光纖的一端的發(fā)射設(shè)備使用發(fā)光二極管或一束激光將光脈沖傳送至光纖,光纖的另一端的接收設(shè)備使用光敏組件檢測(cè)脈沖。包含光纖的線纜稱為光纜。由于光在光導(dǎo)纖維的傳輸損
6、失比電在電線傳導(dǎo)的損耗低得多,更因?yàn)橹饕a(chǎn)原料是硅,蘊(yùn)藏量極大,較易開(kāi)采,所以價(jià)格便宜,促使光纖被用作長(zhǎng)距離的信息傳遞工具。隨著光纖的價(jià)格進(jìn)一步降低,光纖也被用于醫(yī)療和娛樂(lè)的用途。光纖主要分為兩類,漸變光纖與突變光纖。前者的折射率是漸變的,而后者的折射率是突變的。另外還分為單模光纖及多模光纖。近年來(lái),又有新的光子晶體光纖問(wèn)世;光導(dǎo)纖維是雙重構(gòu)造,核心部分是高折射率玻璃,表層部分是低折射率的玻璃或塑料,光在核心部分傳輸,并在表層交界處不斷進(jìn)行全反射,沿“之”字形向前傳輸。這種纖維比頭發(fā)絲還細(xì),這樣細(xì)的纖維要有折射率截然不同的雙重結(jié)構(gòu)分布,是一個(gè)非常驚人的技術(shù)。各國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)多年努力,創(chuàng)造了內(nèi)附
7、著法、MCVD法、VAD法等等,制成了超高純石英玻璃,特制成的光導(dǎo)纖維傳輸光的效率有了非常明顯的提高?,F(xiàn)在較好的光導(dǎo)纖維,其光傳輸損失每公里只有零點(diǎn)二分貝;也就是說(shuō)傳播一公里后只損失4.5%。它的運(yùn)作原理如下圖:
光纖是圓柱形的介質(zhì)波導(dǎo),應(yīng)用全反射原理來(lái)傳導(dǎo)光線。它的結(jié)構(gòu)大致分為里面的核心部分與外面的包覆部分。為了要約束光信號(hào)于核心,包覆的折射率必須小于核心的折射率。漸變光纖的折射率是緩慢改變的,從軸心到包覆,逐漸地減小;而突變光纖在核心-包覆邊界區(qū)域的折射率是急劇改變的。折射率可以用來(lái)計(jì)算在物質(zhì)里的光線速度。在真空里,及外太空,光線的傳播速度最快,大約為 3 億米/秒。一種物質(zhì)的折射率
8、是真空光速除以光線在這物質(zhì)里傳播的速度。所以,根據(jù)定義,真空折射率是 1 。折射率越大,光線傳播的速度越慢。通常光纖的核心的折射率是 1.48 ,包覆的折射率是 1.46 。所以,光纖傳導(dǎo)信號(hào)的速度粗算大約為 2 億米/秒。電話信號(hào),經(jīng)過(guò)光纖傳導(dǎo),從紐約到悉尼,大約 12000 公里距離,會(huì)有最低 0.06 秒時(shí)間的延遲。
全反射
激光的反彈于一根壓克力棍內(nèi)部,顯示出光線的全反射。
當(dāng)移動(dòng)于密度較高的介質(zhì)的光線,以大角度入射于核心-包覆邊界時(shí),假若這入射角(光線與邊界面的法線之間的夾角)的角度大于臨界角的角度,則這光線會(huì)被完全地反射回去。光纖就是應(yīng)用這種效應(yīng)來(lái)約束傳導(dǎo)光線于核心。
9、在光纖內(nèi)部傳播的光線會(huì)被邊界反射過(guò)來(lái),反射過(guò)去。由于光線入射于邊界的角度必須大于臨界角的角度,只有在某一角度范圍內(nèi)射入光纖的光線,才能夠通過(guò)整個(gè)光纖,不會(huì)泄漏損失。這角度范圍稱為光纖的受光錐角,是光纖的核心折射率與包覆折射率的差值的函數(shù)。更簡(jiǎn)單地說(shuō),光線射入光纖的角度必須小于受光角的角度,才能夠傳導(dǎo)于光纖核心。受光角的正弦是光纖的數(shù)值孔徑。數(shù)值孔徑越大的光纖,越不需要精密的熔接和操作技術(shù)。單模光纖的數(shù)值孔徑比較小,需要比較精密的熔接和操作技術(shù)。
多模光纖
光波傳播于多模光纖。
核心直徑較大的光纖(大于 10微米)的物理性質(zhì),可以用幾何光學(xué)的理論來(lái)分析,這種光纖稱為多模光纖,用于通
10、信用途時(shí),線材會(huì)以橘色外皮做為辨識(shí)。在一個(gè)多模突變光纖內(nèi),光線靠著全反射傳導(dǎo)于核心。當(dāng)光線遇到核心-包覆邊界時(shí),假若入射角大于臨界角,則光線會(huì)被完全反射。臨界角的角度是由核心折射率與包覆折射率共同決定。假若入射角小于臨界角,則光線會(huì)折射入包覆,無(wú)法繼續(xù)傳導(dǎo)于核心。臨界角又決定了光纖的受光角,通常以數(shù)值孔徑來(lái)表示其大小。較高的數(shù)值孔徑會(huì)允許光線,以較近軸心和較寬松的角度,傳導(dǎo)于核心,造成光線和光纖更有效率的耦合。但是,由于不同角度的光線會(huì)有不同的光程,通過(guò)光纖所需的時(shí)間也會(huì)不同,所以,較高的數(shù)值孔徑也會(huì)增加色散。有些時(shí)候,較低的數(shù)值孔徑會(huì)是更適當(dāng)?shù)倪x擇。漸變光纖的核心的折射率,從軸心到包覆,逐漸
11、地減低。這會(huì)使朝著包覆傳導(dǎo)的光線,平滑緩慢地改變方向,而不是急劇地從核心-包覆邊界反射過(guò)去。這樣,大角度光線會(huì)花更多的時(shí)間,傳導(dǎo)于低折射率區(qū)域,而不是高折射率區(qū)域。因此,所形成的曲線路徑,會(huì)減低多重路徑色散。工程師可以精心設(shè)計(jì)漸變光纖的折射率分布,使得各種光線在光纖內(nèi)的軸傳導(dǎo)速度差值,能夠極小化。這理想折射率分布應(yīng)該會(huì)非常接近于拋物線分布。
單模光纖
單模光纖內(nèi)部結(jié)構(gòu):
1. 核心:直徑 8m
2. 包覆:直徑 125m
3. 緩沖層:直徑 250m
4. 外套:直徑 400m
核心直徑小于傳播光波波長(zhǎng)約十倍的光纖,不能用幾何光學(xué)理論來(lái)分析其物理性質(zhì)。替而代之,必須改用麥
12、克斯韋方程組來(lái)分析,導(dǎo)出相關(guān)的電磁波方程。視為光學(xué)波導(dǎo),光纖可以傳播多于一個(gè)橫模的光波。只允許一種橫模傳導(dǎo)的光纖稱為單模光纖。用于通信用途時(shí),線材會(huì)以黃色外皮做為辨識(shí)[來(lái)源請(qǐng)求]。大直徑核心、多橫模的光纖的物理性質(zhì),也可以用電磁波波動(dòng)方程分析。結(jié)果會(huì)顯示出,這種光纖允許多于一個(gè)橫模的光波。這樣的解析多模光纖,所得到的結(jié)果,與幾何光學(xué)的解析結(jié)果大致相同。波導(dǎo)分析顯示,在光纖內(nèi)的光波的能量,并不是全部約束于核心里。令人驚訝地,特別是在單模光纖里,有很大一部分的能量是以衰減波的形式傳導(dǎo)于包覆。最常見(jiàn)的一種單模光纖,核心直徑大約為 7.5–9.5微米,專門用于傳導(dǎo)近紅外線。多模光纖的核心直徑可以小至
13、50 微米,或者大至幾百微米。
而對(duì)于特用光纖來(lái)說(shuō),有些特用光纖的核心或包覆會(huì)特別地制作成非圓柱形,通常像橢圓形或長(zhǎng)方形。這包括維護(hù)偏極化光纖。光子晶體光纖是一種新型的光纖,其折射率以規(guī)律性的模式變化(通常沿著光纖的軸向會(huì)有圓柱空洞)。光子晶體光纖應(yīng)用衍射效應(yīng)(單獨(dú)的或加上全反射效應(yīng))來(lái)局限光波于光纖核心。它的衰減機(jī)制如下:
在ZBLAN和二氧化硅光纖內(nèi)的光衰減。
在介質(zhì)內(nèi),光纖的衰減,又稱為傳輸損失,指的是隨著傳輸距離的增加,光束(或信號(hào))強(qiáng)度會(huì)減低。由于現(xiàn)代光傳輸介質(zhì)的高質(zhì)量透明度,光纖的衰減系數(shù)的單位通常是dB/km(每公里長(zhǎng)度介質(zhì)的分貝)。因?yàn)楣枋AЮw維能夠滿足嚴(yán)格的規(guī)
14、定,約束光束于內(nèi)部,傳輸介質(zhì)材料大多是由硅石玻璃纖維制成的。阻礙數(shù)字信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊粋€(gè)重要因素就是衰減。因此,減少衰減是光纖光學(xué)研究的必然目標(biāo)。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果,顯示出光散射和吸收是造成光纖衰減的主要原因之一。
光散射
鏡面反射。
漫反射。
因?yàn)楣饩€的全反射,光線可以傳輸于光纖核心。粗糙、不規(guī)則的表面,甚至在分子層次,也會(huì)使光線往隨機(jī)方向反射,稱這現(xiàn)象為漫反射或光散射[1],其特征通常是多種不同的反射角。大多數(shù)物體因?yàn)楸砻娴墓馍⑸?,可以被人類視覺(jué)探測(cè)到。光散射跟入射光波的波長(zhǎng)有關(guān)。可見(jiàn)光的波長(zhǎng)大約是 1 微米。人類視覺(jué)無(wú)法探測(cè)到超小于這尺寸的物體.[2]。所以,
15、位于可見(jiàn)物體表面的散射中心也有類似的空間尺寸。光波入射于內(nèi)部的邊界面時(shí),會(huì)因?yàn)椴煌{(diào)散射而造成衰減。對(duì)于結(jié)晶材料或多晶材料,像金屬或陶瓷,除了細(xì)孔以外,大部分內(nèi)部接口的形式乃晶界,分隔了晶粒尺寸的微小區(qū)域。材料學(xué)專家發(fā)現(xiàn),假若能將散射中心(或晶界)的尺寸減小到低于入射光波的波長(zhǎng),則光散射的影響會(huì)減小很多,可以被忽略。這發(fā)現(xiàn)引起更多有關(guān)透明陶瓷材料的研究。類似地,在光學(xué)光纖內(nèi),光散射是由分子層次的不規(guī)則玻璃結(jié)構(gòu)所造成的。很多材料學(xué)專家認(rèn)為玻璃無(wú)疑是多晶材料的極限案例。而其展現(xiàn)出短距離現(xiàn)像的疇域(domain) ,則是金屬、合金、玻璃、陶瓷等等的基礎(chǔ)建筑材料。散布在這些疇域之間,有很多微結(jié)構(gòu)缺陷,
16、是造成光散射的最理想地點(diǎn)。當(dāng)光學(xué)倍率變高時(shí),光纖的非線性光學(xué)行為也可能會(huì)造成光散射[3]。
除了光散射以外,光纖材料會(huì)選擇性地吸收某些特定波長(zhǎng)的光波,這也會(huì)造成衰減或信號(hào)損失。吸收光波的機(jī)制類似顏色顯現(xiàn)的機(jī)制。在電子層次,光纖材料的每種組成原子,其不同的電子軌域的能級(jí)差值,決定了光纖材料能否吸收某特定頻率或頻率帶的光子。這些特定頻率或頻率帶的光子,大多屬于紫外線或可見(jiàn)光的頻區(qū)。這就是很多可見(jiàn)物質(zhì)顯示出顏色的機(jī)制;在原子或分子層次,振動(dòng)頻率、堆積結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵強(qiáng)度等等,這些重要因素共同決定了材料傳輸紅外線,遠(yuǎn)紅外線,無(wú)線電波,微波等等長(zhǎng)波的能力。
在一個(gè)晶體物體內(nèi)部,振動(dòng)的簡(jiǎn)正模。
17、在設(shè)計(jì)任何透明光學(xué)組件前,必須先知道材料的性質(zhì)和限制,然后才能選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀H魏尾牧显诘皖l率區(qū)域的晶格吸收特性,也賦予了這材料對(duì)于這低頻率光波的透明限制。這是組成的原子或分子的熱感應(yīng)振動(dòng),和入射光波之間,相互耦合的結(jié)果,在。因此,在紅外線頻區(qū)(> 1 微米),每一種材料都要避開(kāi)這些由于原子或分子振動(dòng)機(jī)制而產(chǎn)生的吸收區(qū)域。因?yàn)槟程囟l率的紅外線光波,恰恰好匹配了,某種材料的原子或分子的自然振動(dòng)頻率,這種材料會(huì)選擇性地吸收這特定頻率的光波。由于不同的原子或分子有不同的自然振動(dòng)頻率,它們會(huì)選擇性地吸收不同頻率(或不同頻率帶)的紅外線光波。由于光波頻率不匹配光纖材料的自然振動(dòng)頻率,會(huì)造成光波的反射或
18、透射。當(dāng)紅外線光波入射于這不匹配的光纖材料,一部分能量會(huì)被反射,另一部分能量會(huì)被透射。
光纖的接頭有如下兩種:
FC Ferrule Connector 圓型帶螺紋(配線架上用的最多)
SC Snap-in Connector 卡接式方型(路由器交換機(jī)上用的最多)
目前用于通信中的光纖主要是玻璃纖維,其外徑約為250微米,中心通光部分直徑為10~60微米。在醫(yī)學(xué)上,光纖用于內(nèi)視鏡,在娛樂(lè)方面,常用于音響的信號(hào)線。
對(duì)于光纖熔接技術(shù)來(lái)說(shuō),它主要是用熔纖機(jī)將光纖和光纖或光纖和尾纖連接,把光纜中的裸纖地和光纖尾纖熔合在一起變成一個(gè)整體,而尾纖則有一個(gè)單獨(dú)的光纖頭。通過(guò)與光纖收發(fā)器連接,將光纖和雙絞線連接,接到信息插座。在光纖的熔接過(guò)程中用到的主要工具有:光端盒、光纖收發(fā)器、尾纖、耦合器、專用剝線鉗、光纖切割刀等.