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读书笔记---关于双绞线抑制噪声的原理

        局域网网线使用的是双绞线,其中“双绞”的意思就是以两根信号线为一组缠绕在一起,这种拧麻花一样的设计是为了抑制噪声的影响。那么双绞线为什么能够抑制噪声呢?

        首先,我们来看看噪声是如何产生的。产生噪声的原因是网线周围的电磁波,当电磁波接触到金属等导体时,在其中就会产生电流。因此,如果网线周围存在电磁波,就会在网线中产生和原本的信号不同的电流。由于信号本身也是一种带有电压变化的电流,其本质和噪声产生的电流是一样的,所以信号和噪声的电流就会混杂在一起,导致信号的波形发生失真,这就是噪声的影响。

        影响网线的电磁波分为两种。一种是由电机、荧光灯、CRT 显示器等设备泄漏出来的电磁波,这种电磁波来自网线之外的其他设备,我们来看 看双绞线如何抑制这种电磁波的影响。首先,信号线是用金属做成的,当电磁波接触到信号线时,会沿电磁波传播的右旋方向产生电流,这种电流会导致波形发生失真。如果我们将信号线缠绕在一起,信号线就变成了螺旋形,其中两根信号线中产生的噪声电流方向就会相反,从而使得噪声电流相互抵消,噪声就得到了抑制。当然,即便信号线变成螺旋形,里面的信号依然可以原样传输,也就是说,信号没有变,只是噪声被削弱了。

读书笔记---关于双绞线抑制噪声的原理

        另一种电磁波是从网线中相邻的信号线泄漏出来的。由于传输的信号本身就是一种电流,当电流流过时就会向周围发出电磁波,这些电磁波对于其他信号线来说就成了噪声。这种内部产生的噪声称为串扰(crosstalk)。这种噪声的强度其实并不高,但问题是噪声源的距离太近了。距离发生源越远,电磁波就会因扩散而变得越弱,但在同一根网线中的信号线之 间距离很近,这些电磁波还没怎么衰减就已经接触到了相邻的信号线。因此,尽管信号线产生的电磁波十分微弱,也能够在相邻的信号线中产生感应电流。

        要抑制这种噪声,关键在于双绞线的缠绕方式。在一根网线中,每一对信号线的扭绞间隔(节距)都有一定的差异,这使得在某些地方正信号线距离近,另一些地方则是负信号线距离近。由于正负信号线产生的噪声影响是相反的,所以两者就会相互抵消。

        从网线整体来看,正负的分布保持平衡,自然就会削弱噪声的影响。通过将信号线缠绕在一起的方式,噪声得到了抑制,从结果来看提升了网线的性能,除此之外还有其他一些工艺也能够帮助提升性能。例如在信号线之间加入隔板保持距离,以及在外面包裹可阻挡电磁波的金属屏蔽网等。有了这些工艺的帮助,我们现在可以买到性能指标不同的各种网线。网线的性能是以“类”来区分的,现在市售双绞线如下表 所示。

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