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讀書筆記---關于雙絞線抑制噪聲的原理

        區域網路網線使用的是雙絞線,其中“雙絞”的意思就是以兩根信号線為一組纏繞在一起,這種擰麻花一樣的設計是為了抑制噪聲的影響。那麼雙絞線為什麼能夠抑制噪聲呢?

        首先,我們來看看噪聲是如何産生的。産生噪聲的原因是網線周圍的電磁波,當電磁波接觸到金屬等導體時,在其中就會産生電流。是以,如果網線周圍存在電磁波,就會在網線中産生和原本的信号不同的電流。由于信号本身也是一種帶有電壓變化的電流,其本質和噪聲産生的電流是一樣的,是以信号和噪聲的電流就會混雜在一起,導緻信号的波形發生失真,這就是噪聲的影響。

        影響網線的電磁波分為兩種。一種是由電機、熒光燈、CRT 顯示器等裝置洩漏出來的電磁波,這種電磁波來自網線之外的其他裝置,我們來看 看雙絞線如何抑制這種電磁波的影響。首先,信号線是用金屬做成的,當電磁波接觸到信号線時,會沿電磁波傳播的右旋方向産生電流,這種電流會導緻波形發生失真。如果我們将信号線纏繞在一起,信号線就變成了螺旋形,其中兩根信号線中産生的噪聲電流方向就會相反,進而使得噪聲電流互相抵消,噪聲就得到了抑制。當然,即便信号線變成螺旋形,裡面的信号依然可以原樣傳輸,也就是說,信号沒有變,隻是噪聲被削弱了。

讀書筆記---關于雙絞線抑制噪聲的原理

        另一種電磁波是從網線中相鄰的信号線洩漏出來的。由于傳輸的信号本身就是一種電流,當電流流過時就會向周圍發出電磁波,這些電磁波對于其他信号線來說就成了噪聲。這種内部産生的噪聲稱為串擾(crosstalk)。這種噪聲的強度其實并不高,但問題是噪聲源的距離太近了。距離發生源越遠,電磁波就會因擴散而變得越弱,但在同一根網線中的信号線之 間距離很近,這些電磁波還沒怎麼衰減就已經接觸到了相鄰的信号線。是以,盡管信号線産生的電磁波十分微弱,也能夠在相鄰的信号線中産生感應電流。

        要抑制這種噪聲,關鍵在于雙絞線的纏繞方式。在一根網線中,每一對信号線的扭絞間隔(節距)都有一定的差異,這使得在某些地方正信号線距離近,另一些地方則是負信号線距離近。由于正負信号線産生的噪聲影響是相反的,是以兩者就會互相抵消。

        從網線整體來看,正負的分布保持平衡,自然就會削弱噪聲的影響。通過将信号線纏繞在一起的方式,噪聲得到了抑制,從結果來看提升了網線的性能,除此之外還有其他一些工藝也能夠幫助提升性能。例如在信号線之間加入隔闆保持距離,以及在外面包裹可阻擋電磁波的金屬屏蔽網等。有了這些工藝的幫助,我們現在可以買到性能名額不同的各種網線。網線的性能是以“類”來區分的,現在市售雙絞線如下表 所示。

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