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PCB布线系统中的线缆问题分析

  线缆的选择应根据系统的要求、技术性能、投资概算等综合地进行考虑。在PCB布线系统中应首先确定使用的线缆类别和布线组成结构(屏蔽线缆、非屏线电缆、光缆,还是将它们接合在一起使用)。线缆通常由2到1800个线对组成,大对数线缆通常用于主干布线系统,适合在话音和低速率数据应用中使用,其在干线和水平(集线器到桌面)布线系统中的最大长度在国际标准ISO/IEC IS11801中有详细的说明,需要注意的是这些最大长度的限制是适用于所有的媒介,但并未考虑由于网络使用的线缆类型和协议类型的不同而造成性能方面的差异的影响。实际上,最大线缆长度将取决于系统的应用、网络类型和线缆的质量。
  另外,要结合布线系统的应用需求来考虑线缆类别的选择。超五类系统可以支持千兆以太网的运行,而且不同厂商的超五类系统之间可以互用;六类价格较之超五类昂贵,但其带宽却扩大25%,传输速率有明显的增加,六类系统是专用的,各个厂商的元件都有其独特的设计和性能指标,不同厂商的元件互通的可能性很小,元件的指标仍在研究之中;使用六类线缆应选择相同等级和商家生产的接插器件,因为六类是专用件,各厂家的产品尚不能互通。
  屏蔽与非屏蔽线缆的选择,取决于外部电磁干扰的情况,干扰场强低于3 V/m时,一般不考虑防护措施,干扰信号超过标准量时可选择屏蔽线缆。屏蔽线缆的价格是非屏蔽线缆的1.2~1.6倍。因此,屏蔽线缆适用于电磁干扰严重区域和对保密性要求高的场所。
  同时,布线系统要既考虑到目前的需求,又要适当兼顾今后的发展,也不能忽视外部因素的,就像建筑物的基础一样,布线系统在智能化系统中的基础作用决定了其一旦建成就不可能在短期内变动,因而布线系统具有较长的生命周期--即15至25年。
  当前用户的主要选购方案
  在科技飞速发展的今天,如果不考虑发展,很可能在布线系统完工的时候,其产品和性能已经落后于使用者的需求了。那是不是选用超前的产品就一定正确呢?并非一定是这样。过于超前不但加大了投资,而且有可能与需求脱节,浪费资源。另外,比如网络产品的性能、接入线路的带宽、办公设备等外部因素,也在很大程度上影响和制约着产品性能的发挥,不综合地考虑环境条件而片面追求产品先进性,也会落入产品选购的误区。根据前面对用户需求和选用原则的分析,当前用户及其对布线产品的选购方案大致有以下三种:
  一是高端用户,他们对各类信息的处理和传输速度要求很高,对产品和系统的稳定性、安全性非常重视,资金雄厚,以媒体、体育场馆、交通及医院等单位为代表。其布线系统多采用六类或更高的系统,有特殊需求的还考虑采用光纤。例如媒体建筑内音/视频传输,其信息流的频率与场强的要求较高,且存在的无线电干扰源较多,为了避免传输线路信号之间和电子设备的干扰,多采用屏蔽和光纤布线系统。又如比赛场地布线系统要注意三个方面:
  ·室外场地要注意器件的防潮、防灰、防破坏及防雷电;
  ·要考虑体育场馆平面面积比较大,应设置多个电信间,且各电信间之间最好采用光缆互通;
  ·注意室外环境造成器件的老化而使得技术参数及性能指标的下降。所以从安全角度考虑,多采用屏蔽和光纤布线系统。而交通建筑的特点是建筑面积较大,如果涉及到异地建筑间的联通时,体现了管路沿线线缆递减的形式,是一种延伸型的星形网络。主干部分线缆路由很长,宜采用光纤布线系统。
  对于涉及到机电设备电磁干扰的问题时,缆线也应考虑其屏蔽性。医院最重要的是考虑线缆对传输带宽的需求和医疗设备的电磁干扰问题,由于医院所占用的面积较大,建筑物较多,功能要求复杂,要把它考虑成一个多功能的建筑群体,按照建筑物之间缆线布放要求设计,为了满足诸多条件的需求,采用屏蔽线+光纤布线系统更为合适。
  二是中级用户,主要处理综合的数据、声音或多媒体信息,具有一定规模,但对信息传输速度的要求不高,以中档写字楼、工厂、学校和智能小区为代表。这类建筑一般在布线时以光纤为主干,水平布线采用超五类铜缆(或者六类),语音线路多采用三类大对数铜缆。例如学校建筑内的综合布线是一个建筑群的整体布线,更多的要考虑到网络主干光纤的建设。另外学校的功能比较多,有教学楼、实验基地、公用的报告厅、图书馆、科学馆以及学生宿舍等,但是对网络的整体需求相对不是太高,所以大部分的水平系统都会选择超五类线缆。当然,也不排除一些个别的场所也会考虑到其需求,水平采用六类线缆,如科学馆等。
  三是普通用户,主要是以能实现信息传输为基本需求,如普通住宅。住宅建筑的综合布线有两个特点:
  ·采用家居综合布线箱完成配线功能,但并没有对信息进行处理(如交换、存储、处理、传输);
  ·把配线管理与和对信息的处理都做在一起,实际上应该叫做“家庭信息配线设备”,既有配线功能,又有对电话、网络的信息交换与传递,对家庭的三表抄送、紧急呼救等家庭智能化控制信息的转换与传递等。一般采用纯铜缆布线,讲究物美价廉。
  在综合布线产品线中,有一种一线入户的解决方案,该方案主要采用品字形模块,采用一线入户方式的特别设计,可在一根超5类UTP线缆上同时传输一路数据和两门电话,为投资者节约大量的资金,具有优异的性价比。
  每种有源电子和电气设备都可能产生电磁干扰来破坏网络通信。随着电子设备使用的增加,这个问题也变得越来越突出。在选择线缆和线缆布线的考虑中,如何防止电磁干扰以保护通信也是一个非常关键的问题。
  在所选择的连接器和配线架在内的所有网络部件,必须都具有抗EMI干扰的措施。使用屏蔽线缆时,线缆与连接器正确的端接和线缆外皮的良好接地是非常重要的一点。任何屏蔽的不完整都将降低屏蔽层的保护作用,从而降低抗电磁干扰(EMI)的效率。线缆的走线应遵照厂商推荐的方法进行,应尽量避免潜在的信号源干扰。在此,应该充分考虑快速发展的与线缆走线相关的国际标准所规定的指标。荧光灯、电梯马达、自动门和空调单元等都是潜在的电磁干扰源。设备越陈旧,产生的电磁干扰就越大。对于那些无法避免和克服的电磁干扰源来说,使用封闭的金属管道可以为布线系统提供额外保护措施。在特定的电磁干扰或敏感环境中,使用光纤可能是唯一的选择。

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