5类电缆的制造及质量控制(完整版)

5类电缆的制造及质量控制

（杨君）

［摘要］本文主要介绍了永鼎集团利用现有设备生产高性能光屏蔽对绞电缆（UTP）的实践，并从工艺的角度出发讨论5类缆的结构尺寸、电气性能及其制造。

［关键词〕5类缆；数据传输

1前言

当今，信息高速公路的建设已成为风靡全球的产业。而网络作为信息的载体，近年来在我国的发展也非常迅猛。光线以其传播速度快、信息容量大成为广域网（WAN）传输介质的首选。但是，局域网（LAN）的大楼通信综合布线系统中，由于光缆敷设费用太高，且接头费用和终端光一电转换费用昂贵，因此其造价非常昂贵。为此，须寻求一种价廉物美的数据通信电缆来担任最后 100m的传输任务。这样，5类缆／超5类缆应运而生。

所谓5类电缆（Category 5 Cable）是指高速数据传输用（频率为 100MHz）无屏蔽对绞电缆的一种俗称。

目前5类UTP电线主要用于大楼通信综合布线系统的工作区通信引出端到办公区域通信接线盒的水平布线。所谓水平的含义是指上述布线方式主要是沿着地板或天花板的水平走向，安装在管道、线槽中及地板与天花板的夹层中。根据E IA／TIA－568—A规定，水平布线一般是4对100ΩUTP电缆。据统计，每年需求增长速度超过50％，估计到2000年5类统的年需求量可达70万km以上。

2电缆结构及原材料

2.1结构设计 5类电缆除了UTP（无屏蔽对绞线）外，还包括屏蔽型电缆F TP、STP、SUTP、SSTP，其主要区别是有不同的屏蔽结构。

由于100MHz 5类缆主要传输参数有衰减、近端串音、结构回波损耗。所以在设计中应首先考虑这几个参数。衰减是决定局域网设计和信号在电缆中传输距离的主要因素。而导体和绝缘的类型以及几何尺寸是影响数据对称电缆衰减的主要因素。

在设计中有以下几个方法可降低衰减。

a）增加绝缘厚度；

b）采用物理发泡绝缘降低介质损耗；

c）增加导体截面积但是增加绝缘厚度带来的负面效应是使电缆阻抗变大；

b）方案可通过提高挤塑稳定性，保证电缆高频衰减在长时间内不会劣化；

c方案导体直径从0.50mm增加到0.511mm。近端串音是线路传输质量的一项重要指标。它是由电磁场在相邻线对产生电压与电流而引起的串音。它与对绞节距、绞对间节距（成缆节距）及各线对的节距比有关。理论上，采用小节距即可从根本上改善串音，目前国际上通用的几种节距为16－18－22－24，17－20－25－3 0，1012－14-16。

在设计节距时应把所有节距有最大公倍数这一因素考虑进去。结构回波损耗是指沿线路发射的信号遇到阻抗不均匀（由结构不均匀引起）时被反射回来后，重新“进入”正常发射信号行列，从而干扰线路的正常信号，引起误码。

所以在设计生产中应遵循以下几点：

a）导体外径公差应严格控制在±3μm之内。采用x-y双轴激光外径控制显示器随时监控外径，以保证阻抗均匀性。

b）在对绞及成缆的过程中，线对节距的一致性及导体线对收放线张力的均匀性应严格控制。

2.2材料选择导体材料：退火铜线 24AWG（0.511mm）绝缘材料：高密度聚乙烯护套材料：低烟低卤阻燃PVC

3电缆的制造

3.1绝缘单线的挤制由于高速数据传输电缆传输100MHz以上的高频，对电缆结构尺寸的稳定性和均匀性要求严格，因此电缆生产过程中的每一道工序都可能把自身的问题带到成品中去，而制造过程中的第一道工序——绝缘单线的挤制是整个生产的中心环节。良好的控制单线制作过程是生产高性能电缆的基础。线芯绝缘不偏心是阻抗保持稳定的前提，而且在轴向要求达到均匀一致的加工精度。

在生产中本公司采用引进的拉丝--退火--预热--绝缘高速串列生产线生产单线。

1）生产线速度为800m／min，具有x-y双轮全自动外径闭环反馈控制系统，实时监控外径的偏差，同轴电容闭环控制系统同步检测电容，精密的张力自动控制系统保证了导线外径的均匀性，同心度控制在95％以上，铜线外径偏差±3μm以内，电容波动在1pF／m。

2）色母粒应少加，绝缘线的颜色尽量做淡。因为任何一种颜色对介质来说都是杂质，颜色越深则衰减越大。

3）导体的伸长率是导体质量的另一个重要指标。导线稍硬或者说弹性模量较大可使导线在后续加工过程中不易变形，有利于阻抗均匀性。另外，导线伸长率控制范围小，则可避免两根软硬不均的芯线对绞所产生的不均匀性，从而减小结构回波损耗。在实际生产中，导线伸长率控制在15％～ 22％，尽量做到每道工序后伸长率基本保持不变。

3.2绞制工序

绞制包括对绞和成缆两个过程，目前国际流行的群绞机把这两步并在一步完成。这种群绞机的优点是：将对绞和成线两工序合二为一，省去对绞后的收绕和成缆时的放出，减少导线的反复弯曲从而有利于电缆的电气性能的稳定。省人工、占地小。这种群绞机最大的缺点是放线不易退扭，线对受力均匀性不及单独工序，而且投资大。

本公司在利用原有设备及部分设备改制的基础上，采用对绞和成线两步的方式。

1）对绞

a）对绞节距

电缆对绞节距对近端串音有很大的影响，与普通2类、3类线相比，5

类缆对绞节距要小得多，最小节距可以是10mm。但并不是节距越小越好，因为节距小会引起生产速度慢、材料用量增加、铜线的直流电阻增大、电缆衰减增加。实践证明节距为10—12－14－16并不是最佳的，而在12～22范围之内选择适当的四个节距，才能获得较佳的衰减及近端串音。

b）对绞设备

要求对绞时速度快而均匀。通常生产通信电缆的国产高速对绞机，经过改制，使节距在10～50mm范围内，能满足生产5类缆的要求。

放线装置采用主动放线，两单线进入对绞机之前，一定要有同步皮带上下压住，使进入对续机的两根线张力均匀。张力过大会拉细铜线，过小则芯线松驰、跳动。节距形成后再加一个定型装置，

使线对呈完好的螺旋型。同时机器配置灵敏的张力反馈系统。

对对绞的质量要求是，当线对被退扭后，两根绝缘导线的长度应相等。

2）成缆

在实际生产中，为充分利用现有设备，降低生产成本，在原有的成缆设备上进行技术改造。技术改造主要内容有：放线架采用主动放线；四对线进入成缆机之前一定要有同步皮带上下压住，使四对线受力均匀；导轮尽量大，使对绞