线束工程师服务平台
可以搜到：产品、技术、资料、新闻、检测、企业、视频
前言
不论CAN、FlexRay、LVDS、以及OPEN 等等，汽车的数据传输通常都要采用对称绞合线对，信道的传输能力能否满足网络总线的物理层要求的衰减，匹配阻抗、SRL（回波损耗）、LCL（纵向传输损耗）和LCTL（纵向传输转移损耗），除了绝缘线的材质、结构和制造精度影响之外，对于绞对质量也具有较高的要求。随着5G 时代的到来，车联网和智能驾驶的应用，传输速率和频率的提高，传统的绞对方式和精度已经不能满足需要。
1 绞对与导体的绞向
对于非退扭式绞对机，绞对和导体同向绞合时，电缆外被后在内应力的作用下可能有“打扭”现象，反向绞合则不明显。同向绞合使线对具有“增扭”的效果反向则具有“减扭”效果,增扭会使两导体间的距离相对较稳定，减扭则破坏其稳定性。其影响效果如图 1 所示。实践证明，在其它条件相同下同向绞合更好！为了尽可能减小同向绞合的不良影响，最好使用退扭式绞对机。
2 绞对节距范围的选择及控制
通常情况下，电缆的使用频率越高，信号的波长就越短，绞对节距越小时平衡效果才好。但过小的绞合节距又会带来生产效率低和绝缘芯线扭伤的问题。实践中，当绝缘线芯同心度达到94%以上时，五类缆的节距可取在10-18mm。绝缘同心度达到 97%时，六类缆的节距可取在 10-19mm 左右，同心度达到 98%以上时可取12-24mm 左右。其他规格的对绞线节距可按绞对节距与绞对螺旋角的关系适当放大或减小。在线对节距(成品中的节距,绞对工序中的节距经过不退扭成缆后会出现变化)设计时，应保持两个原则：
① 相邻线对的节距差尽可能大；
② 相邻和相近的线对节距不成低整数倍关系。
其次，需要控制绝缘芯线放线张力的均匀性和节距的波动范围，通常放线张力和节距波动宜分别控制±10%和±2%以内。
3 绞对过程中绝缘芯线的变化
对称缆的绞对机根据其是否退扭及退扭量多少分为三大类：不退扭绞对机、部分退扭绞对机、和零扭绞绞对机。
3.1 不退扭绞对机：
普通的绞对机是一种不退扭的绞对机线对绞对过程中两根线绕着公共轴（线对线中心轴）公转的同时，还会绕自己的轴线转动，一个节距范围内其转的角度为2πsinγ（其中γ 为绝缘芯线绞对时的螺旋升角）。这会带来以下后果：
① 线对节距很小，扭转的次数很多，截面上的扭转应力集中严重，造成绝缘层的严重变形和损伤，最终造成电磁场的畸变，影响一些电气指标如SRL（回波损耗）值、衰减。
② 当绝缘偏心存在时，由于绝缘单线的公转和自转造成导体间的距离周期性变化带来阻抗的周期性波动，波动周期比较长，在高频传输时这种缓慢变化能被电磁波觉察，影响SRL、LCL 和LCTL 值。
3.2 零扭绞绞对机：
它是一种特殊设计的绞对机，在绞对过程中，两线间只有公转而不产生自转。这种技术优势在于消除了绝缘芯线的自扭转带来的损伤，同时也把绝缘偏心造成的导体中心距离的波动周期缩短到一个节距内（通常也小于电磁波波长的十六分之一）。根据电磁波传播理论，当阻抗沿传播方向上变化的周期小于等于八分之一波长时，电磁波将不易觉察到这种变化，因此，基本消除了绝缘偏心对SRL、LCL 和LCTL 的影响。
3.3 部分退扭绞对机：
这类绞对机是通过一定的方法来减慢或等效地减慢绞对时绝缘单线的自转速度，使线对导体间距离S 完成一个周期变化所对应的长度包含于若干绞对节距，但未超过电缆最高使用频率对应的1/8 波长，那么线对阻抗也在较快的时间内完成一个周期的快速变化，从而使线对总长度上的阻抗变化变得平滑。在这类绞对机中，实现的方式有两种：一种是先零扭绞绞对，然后再进行不退扭绞对，最终等效于部分退扭，其退扭率可从0%-100%范围调整。
另一种是将绝缘单线先沿绞对时绝缘单线自转方向相反的方向扭转一定的角度，在绞对后也等效地实现了部分退扭，由于有大角度的反复扭转，因而这种退扭技术对绝缘芯线仍有一定的损伤，实践证明随着退扭率的增加，导体与绝缘层的粘合强度、铜线的内应力、绝缘表面等都受到破坏，且这种破坏程度几乎随着退扭率呈线性关系增加。特性阻抗波动幅度随着退扭率从0 开始至某一数值的范围内时呈线性减小，当退扭率达到这数值后，阻抗的波动幅度又随着退扭率的增加呈近线性增加，但增加的幅度比减小的幅度要缓慢些，其结果如图2 所示退扭率通常选择在5-35%范围内。由于退扭范围的限制,用这种绞对机生产100Mbps 以上的电缆时常存在着一些问题。
图 2 预退扭型绞对生产过程中单线损伤程度、阻抗波动缩小程度与退扭率关系
4 最小退扭率的选择
要消除绝缘偏心对SRL（回波损耗）的影响，就要求导体中心距S 的变化周期不大于 1/8 波长，也就是说，S 的变化周期为 1/8 波长时对应的退扭率即为所需的最小退扭率。笔者根据这一思路推导出了最小退扭率的计算公式，发现其值与绞对节距、绝缘外径以及成缆时是否采用退扭式成缆机有关。表1 给出了绞对节距在10-18mm、成缆节距为100mm 时，生产绞对线所需要的最小退扭率。
对于采用先零扭绞绞对再用不退扭绞对实现的部分退扭方式而言,退扭率越大则 S值的波动周期越小,绝缘芯线的扭伤也越小,因而阻抗波动也就越小，但此时的生产效率低；对于预扭绞绞对，退扭率过大会影响绝缘的损伤程度；另一方面，从表1 可知线对的退扭率只需大于最小退扭率就可以了。这就是在实际生产过程中通常不采用完全退扭的原因。通常情况下采用前种方法生产时线对的退扭率选择为33%（此时 生产效率最高），采用预扭绞方法时退扭率则宜选择较小一些（如 25%左右）。
扫一扫
扫一扫