双绞线抗干扰原理

双绞线抗干扰原理 双绞线是一种为大家都很熟悉的 在很多方面 模拟和数字 都得到广泛应用的一种传输线的形式 它是由两条互相绝缘的铜导线按一定密度的螺旋结构绞合成的绞线对 线对绞合的结果 首先 降低了外界电磁场对双绞线的干扰以及双绞线线对之间的串音干扰 其次 降低非平衡型传输线之间的互电容 最后 使传输线的特性阻抗能保持恒定 双绞线在传输频率低于100kHz 且距离较短时使用 抗干扰效果非常有效 高频使用时 因特性阻抗不均匀而造成波的反射 屏蔽效果会受到限制 与其他具有屏蔽作用的传输线结构 如屏蔽线和传输电缆 相比 双绞线在传输距离 信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制 但价格较为低廉 所以它是目前在低频领域得到了最广泛的应用 双绞线分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线两类 由电磁感应知识可知 在抑制电磁感应的方法中 缩小感应回路圈围面积是一种有效的方法 传输信号的往复两根导线间有若干距离 所以出现圈围面积 如图1所示 用图1 b 的方式取代图1 a 的两根导线平行的方式 把两根导线互相扭绞 这时感应最小 通过扭绞 不仅缩小了圈围的面积 而且就局部来说 感应电压的极性相反 在每根导线上的感应电流是相互抵消的 在正确使用的前提下 双绞线对外来磁场感应干扰有一定的抑制能力 并且随着双绞线节矩的不同有不同的屏蔽效果 表1给出了一对平行线与双绞线的屏蔽效果的比较 表l平行线和双绞线对外来干扰屏蔽效果的比较 双绞线消除干扰的原理 在双绞线中 干扰主要来自以下两方面 第一 外部干扰 第二 同一电缆内部对线之间的相互串扰 下面 我们对双绞线消除干扰的原理进行分析 1 双绞线对外部干扰的抑制1 1干扰信号对平行线的干扰 见图2 Us为干扰信号源 干扰电流Is在双线的两条导线L1 L2上产生的干扰电流分别是I1和I2 由于L1距离干扰源较近 因此 I1 I2 I I1 I2 0 有干扰电流存在 1 2干扰信号对扭绞双线回路的干扰 见图3 与图2不同的是 双线回路在中点位置进行了一次扭绞 在L1上存在干扰电流I11和I12 在L2上存在干扰电流I21和I22 干扰电流I I21 I22 I11 I12 由于两段线路的条件相同 所以 总干扰电流I 0 所以只要设置合理的绞距 就能达到消除干扰的目的 2 同一电缆内部各线对之间的串扰2 1两个未绞双线回路间的串扰 见图4 其中Ue为主串回路 Us为被串回路 导线L1上的电流I1在被串回路L3和L4中产生感应电流I31和I41 I41 I31 在被串回路中形成串扰电流I11 I41 I31 逆时针 同样 导线L2上的电流I2在被串回路L3和L4中产生感应电流I32和I42 I42 I32 在被串回路中形成串扰电流I12 I42 I32 顺时针 总干扰电流I I11 I12 由于L1与L3 L4的距离比L2较近 I I11 I12 逆时针 在回路Us中形成干扰 2 2两个绞距相同的回路如图5所示 回路Ue和回路Us同时在中点位置作扭绞 因此 两个回路的4根导线之间的相对关系与未绞是完全相同的 根据以上分析可知 是不能起到消除串扰的作用 Ue和Us分别在对方回路中产生干扰电流Is和Ie 所以当两个绞合的双线回路绞距相同时 不能消除串扰 2 3两个绞距不同的双线回路见图6 回路Ue在中点作扭绞 回路Us除在中点作扭绞外 还在A段和B段的二分之一处分别作扭绞 下面以回路Ue为主串回路 回路Us为被串回路 分为A B两段 先分析A段的串扰 在A段内 回路Ue未作扭绞 而回路Us在二分之一处作扭绞 根据1 2节的分析可知 由于回路Us在A段的中点扭绞 导线L1对回路Us的干扰电流为零 同样道理 导线L2对回路Us的干扰电流也为零 因此 在A段 回路Ue对回路Us的串扰电流为零 B段的情况与A段完全相同 在B段串扰电流也为零 因此 回路Ue对回路Us的总串扰为零 所以 两个独立的双绞线回路 只要设计合理的绞距 是可以消除相互串扰 2 4一条超五类双绞线电缆由4对线组成 每对线各自按反时针方向扭绞 4对线的绞距是各不相同的 对于绞距 没有量化标准 各个厂家的绞距有差别 从1 1 2 2cm不等 正规厂家的产品都能满足电气要求 采取这些措施 不仅可消除外部干扰 同时可消除线对间的串扰 通过以上分析 不知大家对双绞线传输器的抗干扰能力和同一根线中