简析回波损耗RL的不良原因及解决对策

引言

有综合布线现场施工经验的工程师都清楚一种现象，当链路 NEXT 出现问题时，我们可以通过重新打线或者更换两端连接硬件加以解决；针对一个由专业队伍施工的项目，一旦回波损耗 RL 测试不通过，除非采用仪器 HDTDR （时域阻抗分析）跟踪后发现位置在链路的两端，我们可以通过去除这部分线缆后重新安装连接硬件加以排除，否则除了重新布线之外，我们只能接受测试失败的结果。

为什么 RL 的故障几乎是很难通过简单的方法排除的呢？因为 RL 的不良主要原因是由于水平线缆本身存在产品质量问题或是在施工中线缆遭到损伤造成。一旦线缆布线完成，整个线缆的状态即已经定型，当我们在测试时发现问题后，几乎没有办法通过简单的重新打线或者更换模块加以解决。

正文

回波损耗 RL 是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射， RL 原理如下图所示。这种不匹配主要来自于两个方面： 1 、线缆与连接器的特性阻抗不匹配； 2 、线缆本身特性阻抗不均匀。现在我们从这两个来分析一下影响 RL 的几种原因及解决方法。 RL 原理如下图：

线缆与连接器特性阻抗不匹配

综合布线系统特性阻抗为 10 0 ±15 Ω，参照行业标准，电缆的阻抗落在 85~115 Ω内都属于合格产品。 连接硬件是采用与 100 Ω标准阻抗的负载所配合测出来的回波损耗值的大小来反映阻抗匹配状况，如果选取回波损耗值处于上偏差的连接硬件与特性阻抗处于下偏差如接近 85 Ω的线缆所组成链路，这条链路就可能由于阻抗不匹配产生很大的反射，如果工程施工又不是十分注意的情况下，在测试时可能会产生整体链路 RL 失败的结果。

避免这一阻抗不匹配问题业界最基本的方法有：

1、 在整个水平布线上（包括两端跳线）选择同一品牌产品，能在最大程度上确保不同产品的特性阻抗基本一致。这种方法是最简单也最保险的。

2、 选择的各类产品特性阻抗都接近中间值 100 Ω，这样也能够获得质量满意的链路。这种方法需要耗费较多的精力和时间，而且产品生产时并不是很容易控制。

线缆本身特性阻抗不均匀

造成线缆本身特性阻抗不均匀的原因非常多，最终体现都 是由于电缆结构的不均匀性所引起。接下来我们分析几种比较容易引起线缆结构不均匀的原因。

1、 线缆的生产制造过程

在分析之前我们先来看看特性阻抗的计算公式：

通过分析上面的计算公式，我们可以得出影响特性阻抗的因素包括：中心距，导体外径以及绝缘材料的介电常数。要保证在每一个微量长度单位上的特性阻抗保持一致，我们可以从以下几个方面进行控制：

1）    提高绝缘芯线的同心度

只有确保每根芯线都具有较高同心度的情况，才能保证每对线在整个对绞长度上两导体中心距“ a ”基本一致，一般将同心度控制在 96% 以上。虽然目前部分国内的生产设备已完全能满足要求，但在生产效率和稳定性方面，进口设备还是具有一定的优势。

2）    确保张力的稳定性、一致性。

串联生产线上张力的稳定能确保获得同心度极高的绝缘芯线，并能保证芯线、导体外径的一致性，从而获得理想的中心距“ a ”、导体外径“ d ”值；对绞、成缆设备上稳定且一致的张力能确保芯线在整个绞对长度上保持平衡状态，如果在对绞或成缆时某个张力不稳定或者与其他张力不一致，就可能在某根芯线上产生拉应力，从而造成结构不对称而使“ a ”值波动，并且使受应力的芯线出现介电常数 ε_e 不稳定的现象，进而使整个长度上的特性阻抗不均匀。

随着 Cat 6A 、 Cat7 等线缆标准的不断颁布，对张力控制系统的要求也将会越来越高。目前已经有厂家开始尝试对绞、成缆采用主动放线方式。

3）    选择优质的原材料

选择优质原材料是最基本也最重要的一种方法，优质原材料具有良好的延展性、塑化性，并能确保稳定的介电常数。优质材料是保证线缆产品所有性能的关键。

4）    采用预退扭技术

生产中绝缘芯线的偏心是不可避免的，从而使中心距“ a ”波动会并引起线对阻抗的波动，采用 “ 预退扭 ” 技术可减少绝缘芯线偏心对特性阻抗的影响，即降低绝缘芯线同心度的要求。

            在生产过程中，还可以采用很多其他的方式来确保线缆本身特性阻抗的均匀性，比如有些公司采用粘连技术等，只要是对改善电缆结构有用处的方法都可以尝试。

            罗森伯格所提供的电缆都是采用德国先进的专用设备、专业的制造工艺以及优质原材料这三个方面的方面因素相结合而保证产品的良好品质，确保产品特性阻抗的均匀性，从而获得整体系统良好的 RL 性能。

1、 施工过程

施工不规范可能会给线缆链路带来灾难性的影响，下面我们简单介绍几种容易发生的不规范施工：

1） 敷设密度过大

敷设密度过大，线缆在管线内、特别是 弯角部位相互挤压，造成线缆变形从而造成线缆的传输性能特别是RL性能下降。 无论是金属管还是塑料管，一般填充率在 30% 左右、线槽填充率 50% 左右，如一个 D25 的线管最多穿 2 根 Cat6 UTP 线缆。

2） 敷设时拉力过大

  穿管时拉力过大，容易造成线缆变形，将引起线缆传输性能下降。由于拉力过大引起的阻抗变化是很严重，几乎在整个布线长度上测试出来的 RL 都不理想，而且采用 HDTDR 进行跟踪测试时，显示的最差位置都是在两端，但无论怎么更换模块都无法排除这一缺陷。这主要是由于在拉线过程中使线缆的整体结构都发生了变化，这种缺陷多发生在重复施工的时候。

要避免由于敷设时拉力过大造成的损伤，可参考常规线缆最大允许的拉力：

一根 4 对线电缆，拉力为 1 0 0 N ;

二根 4 对线电缆，拉力为 1 5 0 N

三根 4 对线电缆，拉力为 2 0 0 N ;

N 根 4 对线电缆，拉力为 N × 5 + 5 0 N ;

不管多少根 4 对线电缆，最大拉力不能超过 4 0 0 N 。

3） 弯曲半径过小

弯曲半径过小时，线缆芯线间会受到很严重的挤压，使线缆产品明显的变形甚至外皮破损，最终造成传输性能的整体下降。对于线槽转弯部位，应避免出现 9 0 °弯角，特别是在垂直部位。

一般 UTP 电缆安装时的弯曲半径不小于线缆外径的 8 倍、安装后的弯曲半径不小于线缆外径的 4 倍； FTP 电缆安装时的弯曲半径不小于线缆外径的 10 倍、安装后的弯曲半径不小于线缆外径的 5 倍。

  结束语

      RL 这个技术指标定义在以太网实际传输应用中具有重要的现实意义，由于通常情况下作为网络物理平台的布线系统至少支持 2 到 3 代的网络设备的应用，当网络设备后续升级采用全双工方式传输应用时，如果 RL 性能不良，较强的反射信号将直接影响设备接收端正常信号接收，从而造成误码率上升而影响网络稳定。因此， RL 的性能状况是应当引起大家必要的关注，而实施一个 RL 性能优良的布线系统需要产品本身良好的品质的同时也需要有精良的安装施工相结合，二者缺一不可。

 

 

文： 陈凤霞