Направляющая среда - витая пара

ЛЕКЦИЯ 6

Вита́я па́ра (англ. twisted pair) – это разновидность симметричной линии передачи сигналов, которая представляет собой пару изолированных проводников, свитых друг с другом с определенным (небольшим) числом витков на единицу длины.

Витой парой принято называть кабель, сердцевиной которого является, один или несколько изолированных, экранированных или неэкранированных свитых попарно проводников, помещенных в одну или несколько общих для всех оболочек с целью защиты от внешних электромагнитных полей, атмосферных и механических воздействий.

Сердцевина такого кабеля в целом может быть экранирована для защиты от внешних электромагнитных полей, что достигается путем применения сплошных экранов, выполненных, как правило, из тонких металлических лент и оплеток – из тонких сплетенных медных провлок. Экранирование свитых пар в сердцевине снижает уровень взаимных влияний и перекрестных помех.

На рисунке (Рис. 6.1) дан пример конструктивного исполнения витой пары категории 6, которая представляет собой четырехпарный неэкранированный кабель, с разделительным кордом для удобства снятия полихлорвиниловой оболочки при разделке кабеля и повышения его прочности при эксплуатации. Причем каждая пара имеет свой шаг скрутки для предотвращения полного прилегания друг к другу в сердцевине, что увеличивает межпарные расстояния и снижает уровень взаимных помех (наводок).

На рисунке (Рис. 6.2) приведено изображение «разделанного» конца экранированной витой пары категории 7, которая состоит из четырех экранированных витых пар проводников, помещенных в оплетку - общий экран, выполненный из тонких, сплетенных с малым шагом, медных проволок.

Свивка симметричной пары проводников требуется для уменьшения перекрестных наводок между проводниками. Такие линии как нельзя лучше подходят для создания симметричных цепей, в которых используется балансный принцип передачи информации (Рис.6.3). В таких цепях приемник и передатчик гальванически «развязаны» друг от друга согласующими трансформаторами. При этом во вторичные обмотки трансформаторов (сетевых адаптеров) подается только разность потенциалов первичной обмотки – обмотки непосредственно подключаемой к линии на витой паре.

Из-за этого необходимо отметить два важных момента:

1. Токи, созданные источником полезного сигнала (передатчиком), в любой точке идеальной витой пары равны по величине, и противоположны по направлению.

Рис. 6.1 Витая пара категории 6:

- между парами виден разделительный корд; - у каждой пары свой шаг скрутки.

Рис. 6.2 Витая пара категории 7:

- пары изолированных проводников помещены в сплошные экраны из алюминиевой фольги; - сердцевина кабеля помещена в оплетку из сплетённых тонких медных проводов

Следовательно, векторы напряженности и электромагнитного поля каждого из проводников в окружающем пространстве равны и противоположно направлены. Поэтому суммарное электромагнитное излучения идеальной витой пары отсутствует.

Под идеальной витой парой понимается линия, в которой свитые проводники плотно прилегают друг к другу, имеют бесконечно малый диаметр, изолированы так, что токи смещения и утечки стремятся к нулю.

	а)

б)

Рис.6.3. а). Симметричная электрическая цепь на базе витой пары б):

- первичные обмотки трансформаторов подключены к линии передачи;

- вторичные подключены к сетевым интерфейсам адаптеров устройств.

Способ подключения витой пары к сетевым адаптерам устройств с помощью трансформаторов накладывает некоторые ограничения на протокол физической передачи данных, например, невозможность передачи постоянной составляющей. Однако, он обеспечивает значительно большую устойчивость к влияниям внешних электромагнитных помех по сравнению, например, с несимметричным RS-232 интерфейсом.

Здесь помеха (Рис.6.3) создает в обоих проводниках витой пары, а следовательно и на противоположных концах первичных обмоток трансформаторов синфазные составляющие потенциалов помехи (напряжения ). В результате напряжение помехи в первичной обмотке будет равно нулю и помеха не передастся во вторичную обмотку трансформатора (в сетевой адаптер).

Витая пара является одним из компонентов современных структурированных кабельных систем. Применение экранированных витых пар с заземлением экрана позволяет существенно уменьшить влияние как магнитной, так и электрической составляющих внешнего электромагнитного поля.

Использование витой пары позволяет по одному многопарному кабелю одновременно передавать разнотипные сигналы (видео, звук, телеметрию), причем количество передаваемых сигналов по одному кабелю ограничивается только количеством витых пар в кабеле.

Дата добавления: 2014-01-11