Цель: знать электрические характеристики кабеля «витая пара», их влияние на качество передачи.
План:
1. Волновое сопротивление.
2. Скорость распространения сигнала
3. Затухание.
4. Потери ввода.
5. Переходное затухание.
6. Суммарное переходное затухание.
7. Приведённое переходное затухание.
8. Защищенность.
9. Структурные возвратные потери.
10. Возвратные потери.
11. Задержка распространения сигнала.
12. Перекос задержки распространения.
13. Влияние помех.
1. Волновое сопротивление (Impedance)
Однородность импеданса нарушается:
• при изменении в рамках одной пары шага
скрутки
• перегиба кабеля при прокладке
• иного механического дефекта
Активное сопротивление зависит:
• от материала провода
• длины провода
• сечения провода
• температуры провода
2. Скорость распространения сигнала (Nominal Velocity of Propagation)
NVP – является мерой замедления скорости распространения электромагнитной волны вдоль витой пары NVP - выражается в процентах или в виде десятичной дроби.
Величина NVP витой пары зависит от диаметра проводников, расстояния между ними и типа диэлектрика материала изоляции.
Например для полиэтиленовой изоляции (polyethylene) на частоте выше 10 МГц NVP – 0,65 - 0,7, из тефлона (teflon) – 0,69 - 0,73 а PVC (поливинилхлоридная) – 0,6 - 0,64.
Значение NVP меняется в зависимости от состояния изоляции жил кабеля и температуры окружающей среды не более чем на 3% от номинального значения.
3. Затухание (attenuation)
Характеристика вычисляется как отношение мощности полученного на конце линии сигнала к мощности сигнала, поданного в линию
Вызывается:
Ø активным сопротивлением
Ø потерями в диэлектрической изоляции
Излучение электромагнитной энергии и отражения – влияют на этот параметр.
Поскольку величина затухания изменяется ( возрастает ) с ростом частоты, она должна измеряться для всего диапазона используемых частот. Начиная с версии стандарта ISO/IEC 11801:2002(E) этот параметр замещается на Insertion Loss ( потери ввода )
4. Потери ввода (Insertion Loss) IL = 20 lg (UIL/UO)
• Замещает параметр затухание (A)
• Вызывается:
Ø джоулевыми потерями в проводнике и диэлектрической изоляции
Ø отражениями на скачкообразных изменениях волнового сопротивления
• Параметр не меняется линейно с увеличением длины тракта
• Значения логарифма всегда отрицательны (UIL < UO)
5. Переходное затухание NEXT (Near End Crosstalk)
Вследствие неидеальности балансировки витой пары, возникает электромагнитное излучение, которое вызывает в соседних парах наведённые токи. Этот эффект называется переходными наводками. Эти наводки играют роль помех для полезных сигналов.
Разность между уровнями передаваемого сигнала и создаваемой им помехи на соседней паре называется переходным затуханием.
Измерения необходимо проводить с обоих сторон, поскольку эта характеристика зависит от взаимного расположения блоков измерительного прибора, а также расположения мест возможных дефектов в кабеле.
Кабель считается соответствующим требованиям стандарта, если во всём рабочем частотном диапазоне реальная величина NEXT не падает ниже определённого нормами стандарта значения.
NEXT (Near End Crosstalk) 
Равен отношению подаваемого сигнала на одну пару к полученному наведенному в другой паре. NEXT имеет тем большее значение, чем лучше сбалансирована пара, следовательно тем меньший уровень имеет наводка в
соседних парах Чем выше значение NEXT, тем меньше влияние помех между
двумя парами проводников. NEXT необходимо измерять для полного ряда частот. В многопарном кабеле измерения производятся для всех комбинаций пар.
6. Суммарное переходное затухание PS NEXT (Power Sum Crosstalk)
Учитываются одновременные наводки со всех пар, присутствующих в кабеле
Суммарные показатели стали применяться в связи с тем, что в новых технологиях передача данных осуществляется одновременно по нескольким витым парам, вызывая групповые наводки на концах витых пар между всеми парами. 
Приведенное переходное затухание на дальнем конце FEXT (Far End Cross Talk) 
FEXT - зависит от длины кабеля
FEXT измеряется на всем диапазоне используемых частот и выражается в дБ.
Зависимость от длины компенсируется вычитанием величины затухания «возмущающей» пары из значения FEXT Полученный результат называется приведенным переходным затуханием на дальнем конце (Equal Level FEXT)
7. Приведённое переходное затухание ELFEXT(Equal Level for Far End Crosstalk)
ELFEXT = FEXT – IL
Эта характеристика вычисляется на основании измерений переходного затухания на дальнем конце (FEXT) и потери ввода (IL) наводимой пары 
8. Защищенность ACR (Attenuation to Crosstalk Ratio)
Под защищенностью понимают разность между уровнем полезного сигнала и помехи в данной точке кабеля, или по определению:
Чем меньше погонное затухание, тем большую амплитуду имеет полезный сигнал на конце линии. С другой стороны- чем больше переходное затухание, тем меньше взаимные наводки пар.
Таким образом разность этих двух величин отображает реальную возможность выделения полезного сигнала принимающим устройством на фоне помех.
При равенстве погонного и переходного затухания выделить полезный сигнал становится теоретически невозможно. Для уверенного приёма сигнала необходимо чтобы ACR был не меньше заданного значения, определяемого стандартами для соответствующей категории кабеля. Для Классов E и F на верхних граничных частотах изменяется знак ACR на “-”. Аппаратура работает на отношениях сигнал/шум меньших единицы ACR должен вычисляться для всего диапазона применяемых частот. Чем меньше ACR, тем хуже качество сигнала
9. Структурные возвратные потери (Structural Return Loss)
Линия всегда имеет неоднородности - это приводит к появлению отражений
Основные источники неоднородностей:
Ø Производственные и эксплуатационные дефекты кабеля
Ø Разъёмные соединители
Ø Обратный поток – вызывает рост рабочего затухания, следовательно искажает передаваемый сигнал
Ø Попутный поток искажает форму передаваемого сигнала и следовательно создаёт помехи передаче
10. Возвратные потери (Return Loss)
Выражаются в виде отношения мощности прямого сигнала к мощности отраженного. Возвратные потери – это мера явления отражения сигналов, вызываемого несоответствием импедансов в тракте передачи сигнала.
Имеет особенно важное значение для работы приложений, использующих технологии синхронной двухсторонней передачи сигналов.
11. Задержка распространения сигнала (Propagation Delay)
Время прохождения сигнала по каждой из витых пар индивидуально, т. к. каждая витая пара характеризуется своим шагом скрутки, а в специальных противопожарных кабелях - и диэлектрическими свойствами своей оболочки.
Задержка распространения сигнала – время прохождения сигнала по витой паре от передатчика до приемника.
Задержка распространения сигнала представляет собой время распространения сигнала от одного конца линии до другого. Именно она является причиной ограничения длины кабельных линий для сетевых приложений (100 м).
Введение параметра перекос задержки распространения сигналов обусловлено тем, что современные высокоскоростные приложения, такие, как 100BaseT4, 1000BaseT, используют для передачи сигналов одновременно все четыре пары.
Если задержка распространения сигнала в одной паре существенно отличается от задержки распространения сигнала в другой паре, то это может привести к их рассинхронизации, так что восстановление исходного сигнала на стороне приёмника будет невозможно.
12. Перекос задержки распространения (propagation delay skew)
Перекос вызывается:
– Использованием различных материалов изоляционных покровов
– Различным шагом скрутки витых пар, что приводит к разности электрических длин (влияние не превышает 10 нс)
13. Влияние помех
Наводки от внешних источников электромагнитного излучения могут возникать из-за не идеальности балансировки витых пар.
Два основных вида внешних наводок:
• Радиопомехи и электромагнитные шумы.
• Электромагнитная интерференция EMI.
Радиопомехи и электромагнитные шумы.
Основные источники – сотовые телефоны, передатчики систем радиовещания и телевидения, источники питания с высокочастотным преобразованием
Электромагнитная интерференция EMI.
Основные источники – электромоторы, стартеры флуоресцентных ламп, силовые кабели ( сети переменного тока ) и атмосферные явления, включая разряды молнии.
Стандарты не предусматривают специальных требований к уровню шума, наведённого внешним электромагнитным излучением.
Методы борьбы с помехами
Эффективность подавления внешних помех, и в первую очередь гармоник сети переменного тока, обеспечивается тремя механизмами:
• высокой степенью симметрии витой пары;
• целостностью оболочки кабеля, служащей экраном;
• высококачественным периодическим заземлением
экрана вдоль кабельной линии.
При прочих равных условиях уровень излучения среды передачи в окружающую среду увеличивается в следующей последовательности: оптическое волокно, экранированная витая пара, неэкранированная витая
пара.
Расстояние от источников помех:
· 30 c м от высоковольтных ламп
· 90 c м от электрических проводов 5 KВА или больше
· 100 c м от трансформаторов и двигателей
Следует строго выдерживать минимальные расстояния кабеля от источников помех. Кроме указанных выше требований следует также предохранять кабель от лишних напряжений и влияния источников тепла.
Контрольные вопросы:
1. От чего зависит активное сопротивление кабеля?
2. От чего зависит скорость распространения сигнала в кабеле?
3. Чем вызывается затухание?
4. Как величина затухания изменяется с ростом частоты?
5. Отчего возникают переходные наводки?
6. Почему стали учитывать суммарное переходное затухание?
7. Что понимается под защищенностью?
8. Основные источники неоднородностей линии.
9. Что представляет собой адержка распространения сигнала и к чему она может привести?
10. На что может влиять различный шаг скрутки витых пар?
11. Назовите источники помех и методы борьбы с ними.
12. На каком расстоянии от электрических проводов 5 KВА должен прокладываться кабель?
Литература:
Семенов А.Б.,Стрижаков С.К., Сунчелей И.Р. Структурированные кабельные системы.-:ДМК Пресс,2012, стр.57-71.