网线cat5e是什么 (网线cat5e什么线)

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• 如何处置电磁搅扰（EMI / RFI）/射频搅扰
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网线cat5e是什么

网线CAT5e，全称为Category 5e，即超五类网线，是一种用于以太网和其余计算机网络衔接的双绞线电缆规范。

相较于早期的CAT5（五类网线），CAT5e在性能上有所优化，关键体如今更高的传输频率和更低的信号衰减上，从而支持更高速率的数据传输。

详细来说，CAT5e网线支持高达1000Mbps（即1Gbps）的以太网速度，并且在传输距离上也有所优化，通常上最大传输距离可达100米。

CAT5e网线由四对双绞线组成，每对绞线以不同的绞合率缠绕在一同，以缩小电磁搅扰（EMI）和射频搅扰（RFI），提高信号传输质量。

其外部包裹有绝缘层、护套以及可选的屏蔽层，以进一步增强抗搅扰才干和包全外部线芯。

CAT5e网线宽泛运行于家庭、办公室及小型网络环境中，是构建极速、稳固局域网无法或缺的一局部。

随着网络技术的始终开展，只管更高规范的网线（如CAT6、CAT6a等）已相继问世，但CAT5e网线仰仗其老本效益和足够的性能，仍在许多场所施展着关键作用。

如何处置电磁搅扰（EMI / RFI）/射频搅扰

电磁搅扰（EMI）和射频搅扰（RFI）及其克服措李贵山 杨建平 黄晓峰 （兰州工业初等专迷信校 兰州 ）1 引言随着电子系统的日益精细、复杂及多配置化，电子搅扰疑问日趋严重，它可使系统的性能出现变动、削弱，甚至造成系统齐全失灵。

特意是EMI／RFI（电磁搅扰／射频搅扰）疑问，已成为近几年电子产业的热点。

为此，不少国度的专业委员会相继制订了法规，对电子产品的电磁波不暴露、抗搅扰才干提出了严厉规则，并强迫执行。

美国联邦通讯委员会（FCC）于1983年公布了文件，对计算机类器件的EMI启动限度；德国无关部门公布了限度EMI的VDE规范，在喷射和辐射方面的解放比FCC规范更严厉；欧洲独特体又在VDE规范中参与了RF抗扰性、静电泄放和电源线抗扰性等目的。

FCC、VDE规范将电子设施分为A（工业类设施）和B（消费类设施）两类，详细限度如表1所示。

此外，还有一系列实用于电子EMI／RFI防护的规范文件：MIL－STD－461、MIL－STD－462、MIL－STD－463、MIL－STD－826、MIL－E－6051、MIL－I－6181、MIL－I－、MIL－I－、MSFC－SPEC279等，一切这些法规性文件对电子系统的搅扰防护起到了严重的作用。

本文详细探讨了电子线路及系统中EMI／RFI的特色及其克服措施。

2 EMI／RFI个性剖析电子系统的搅扰关键有电磁搅扰（EMI）、射频搅扰（RFI）和电磁脉冲（EMP）三种，依据其起源可分为外界和外部两种，每个电子电气设施均可看作搅扰源，这种搅扰源举不胜举。

EMI是在电子设施中发生的不须要的照应；RFI则附属于EMI；EMP是一种瞬态现象，它可由系统外部要素（电压冲击、电源终止、电感负载转换等）或外部要素（闪电、核爆炸等）惹起，能耦合就任何导线上，如电源线和电话线等，而与这些导线相连的电子系统将遭到刹时严重搅扰或使系统内的电子电路遭到终身性损坏。

图1给出了经常出现EMI／RFI的搅扰源及其频率范畴。

2．1 搅扰途径任何搅扰疑问可合成为搅扰源、搅扰接纳器和搅扰的耦合途径三个方面，即所谓的搅扰三要素。

如表2所示。

搅扰信号是经过传导（电路或系统的外部衔接，搅扰源和接纳器由导体衔接）、辐射（寄生电感和寄生电容，搅扰源和接纳器相距大于数个波长）和感应（电容效应与电感效应，搅扰源和接纳器相距小于数个波长）抵达接纳器。

假设搅扰信号的频率小于30 MHz，关键经过外部衔接耦合；假设大于30 MHz，其耦合途径是电缆辐射和衔接器暴露；假设大于300 MHz，其耦合途径是插槽和母板辐射。

许多状况下，搅扰信号是一宽带信号，其耦合方式包括上述所无情景。

2.3 EMI个性剖析在电子系统设计中，应从三个方面来思考电磁搅扰疑问：首先是电子系统发生和发射搅扰的水平；其次是电子系统在强度为1～10 V／m、距离为3米的电磁场中的抗扰个性；第三是电子系统外部的搅扰疑问。

应用搅扰三要素剖析与EMI相关的疑问须要用FAT—ID概念。

FAT—ID是形容任何EMI疑问固有个性的五个关键要素的缩写，这五个关键参数是频率、幅度、期间、阻抗和距离。

实践上，信号的期间照应蕴含了搅扰频谱照应的一切消息。

在数字系统中，信号回升期间和脉冲重复率发生的频谱重量可依据下式计算：将FAT—ID运行于电子系统时，EMI辐射便成为信号回升期间和脉冲重复率的二次函数。

在EMI剖析中的另一个关键参数是电缆的尺寸、导线及护套，这是由于，当EMI成为关键要素时，电缆相当于天线或搅扰的传输器，必定思考其物理长度与屏蔽疑问。

外部搅扰是指系统外部高速数字线路对敏感模拟线路和其它数字线路的影响，或电源噪声对模拟／数字线路的污染。

外部搅扰通常发生于数字和模拟电路之间，或驱动器与数字线路之间。

2．3 RFI个性剖析理想生存中的无线电发射源是极端丰盛的，如无线电台、电视台、移动通讯、计算机、电动机、电锤等等，不计其数。

一切这些电子优惠都会影响电子系统的性能。

无论RFI的强度和位置如何，电子系统对RFI必定有一个最低的抗扰度。

在通讯、无线电工程中，抗扰度定义为设施接受每单位RFI功率强度的敏感度。

在大少数RFI剖析中，用电场强度来形容RFI处罚，即式中E为电场强度（V／m）；PT为发送功率（mW／cm）。

从“搅扰源—耦合途径—接纳器”的观念登程，电场强度E是发射功率、天线增益和距离的函数，即 2式中GA为天线增益；d为电路或系统距搅扰源的距离（m）。

由于模拟电路普通在高增益下运转，对RF场比数字电路更为敏感，因此，必定处置μV级和mV级信号的疑问；关于数字电路，由于它具备较大的信号摆动和噪声容限，所以对RF场的克服力更强。

RF场可经过电感／电容耦合发生噪声电压或噪声电流。

3 无源元件在EMI／RFI环境中的个性无源元件的正当经常使用可减小EMI／RFI对电路或系统的影响，关于设计者，应答抗搅扰的关键工具——无源元件有足够的了解，特意是它们的非理想作用。

图2给出了无源器件在电路中的非理想个性。

可以看出，在很高频率时，导线变成了反射线，电容变成了电感，电感变成了电容，电阻变成了共振电路。

在低频时，导线具备很低的电阻（＜0．0656Ω／m），但它的寄生电感约为0．079 nH／m，当频率大于13 kHz时，就变成了电感，由于电感的无法控性，最终使其变成一根发射线。

依据天线通常可知，无故接的传输线将变成一个具备增益的天线。

4 低通滤波器在克服EMI／RFI中的运行低通滤波器是一种很早就被人们驳回的搅扰污染技术，对共模和差模噪声有较强的克服造用。

图3所示电路可用于防止模拟电路受EM场和RF场搅扰。

可以看出，搅扰的耦合途径有信号输入、信号输入和电源供应三个点，所以驳回0．1μF的高频陶瓷电容对一切的电源供应端启动退耦；驳回截止频率高于信号带宽10～100倍的低通滤波器对一切的信号线启动滤波。

关于低通滤波器，必定保障在预期的最高频率段也是有效的，由于，实践的低通滤波器在高频时会出现暴露现象，如图4所示。

这是由于寄生电容惹起电感效率的损失，寄生电感惹起电容效率的损失所形成的。

关于低通滤波器（电感、电容组成），当输入信号频率比滤波器截止频率高100～1000倍时，就出现暴露现象。

为此，普通不驳回一级低通滤波器，而是分为低频带、中频带和高频带且每个频带独自设置滤波器，如图5所示。

图5中，低频带宽为10kHz～1MHz；中频带宽；5电源线的EMI／RFI克服对策；电源线的EMI／RFI是由瞬变电压惹起的，因此，；（1）在电源引入端加混合电源瞬变包全网络；如图6所示，气体放电管和大功率齐纳二极管提供差模；（2）应用变压器启动隔离；（3）在电源的整流和稳压输入端除加有大电容低频滤；C＝ΔIΔl／Δu；式中ΔI——电源电流动摇的峰值；Δl—图5中，低频带宽为10 kHz～1 MHz；中频带宽为1 MHz～100 MHz；高频带宽为100 MHz～1GHz。

在低通滤波器中，假设存在任何对地阻抗，该阻抗便成为高频噪声的旁路门路，因此，滤波器的地应是宽频带且衔接到低阻抗点或地线层上，以优化滤波性能。

另外，高频电容的引脚应尽或者短，最好驳回低电感外表贴片式瓷片电容。

5 电源线的EMI／RFI克服对策电源线的EMI／RFI是由瞬变电压惹起的，因此，这类搅扰的克服对策关键是提高电路或系统对瞬变电压的顺应才干。

剖析和通常证实下述措施对提高电源抗搅扰才干是有效的。

（1）在电源引入端加混合电源瞬变包全网络。

如图6所示，气体放电管和大功率齐纳二极管提供差模与共模包全，在要求不高时，可用金属氧化物压敏电阻替代齐纳二极管。

扼流圈用来排汇浪涌电流。

（2）应用变压器启动隔离。

变压器对大于300ns的瞬变有很好的包全作用。

但在详细运行中应留意，变压器的衔接方式不同，所构成的包全形式也不同。

普通由四种方式：1）驳回无屏蔽的规范变压器，且次级与安保地相连以消弭中性点与地之间的压差；2）驳回单层法拉第屏蔽的变压器，屏蔽与安保地衔接以成功共模包全；3）驳回单层法拉第屏蔽的变压器，高级与中性线相连以成功差模包全；4）驳回三层法拉第屏蔽的变压器，可成功差模、共模包全，并能消弭中性点与安保地之间的压差。

（3）在电源的整流和稳压输入端除加有大电容低频滤波外，应并接低容量无感高频滤波电容器。

其容量：C＝ΔIΔl／Δu式中ΔI——电源电流动摇的峰值；Δl——电流脉动宽度；Δu——电源电压动摇准许值。

（4）在每个电路模块上电源线走线在接法上使其终端构成闭环，否则，在电源线终端相当于开路时，高频搅扰就会构成全反射，而使搅扰信号成倍参与。

（5）尽量使电源线和地线平行走线，使电源线对地呈低阻抗以减小电源噪声搅扰。

最好经常使用双绞线馈电。

6 PCB设计中的EMI／RFI包全印刷电路板上信号线的布设如何，将间接相关到系统对电磁搅扰和电磁能辐射的灵便度，一个不好的PCB设计很或者造成系统的EMC失败。

高频噪声在PCB上或者耦合、辐射的途径有：电源线辐射、电源阻抗耦合、公共地阻抗耦合、I／O线的串扰与辐射。

因此，在设计中，应从以下几个方面来思考克服EMI／RFI。

（1）假设条件准许，应尽或者驳回低于实践要求速度的器件。

由于，器件速度越高，EMI疑问就越严重。

关于纳秒级的器件，由于它们具备宽带宽，采样时钟和输入对任何方式的高频噪声都会照应。

关于此类高速器件，可在其I／O端驳回具备铁氧体芯电感的小型滤波器以降低对EMI／RFI环境的敏感度。

假设是双极性供电，应在正、负供电线上均加铁氧体芯电感。

（2）电源层、地线层和信号层的正当设计。

一个好的PCB规划应将关键的模拟信号门路与高频源隔离、数字／模拟的高频局部与低频局部相互隔离。

驳回多层板可减小EMI发射，且对RF场的抗扰度要比双面板参与10倍或更多。

比拟好的多层板陈列是将信号线嵌入在电源层和地线层之间，这种设计的好处是低阻抗、低辐射、低串扰，可减小50MHz以上的辐射和串扰，但板内容量小，退耦艰巨，嵌入信号线的测试与检修艰巨。

（3）PCB中走线的个性阻抗。

为了防止反射，要求PCB上走线的个性阻抗应满足单向传输提后期间等于或大于信号回升／降低期间的一半。

为此，普通应驳回2英寸／ns准绳。

表3给出了罕用数字逻辑基于2英寸／ns准绳的走线长度。

2英寸／ns准绳也实用于模拟电路的走线设计。

关于应用绝缘资料将信号层与电源／电线层隔离的PCB板的个性阻抗可用下式计算：式中εr为PCB板资料介电常数；d为各层的厚度（mils）；w为线宽（mils）；t为线厚（mils）。

信号层走线的单向传输期间由下式确定：例如：一个规范4层PCB板，普通应用0．021〃FR－4（εr＝4．7）型绝缘资料隔离，驳回8mil宽、1．4 mil厚的铜层走线，其个性阻抗为88Ω，单向传输期间为1．7 ns／ft。

总之，在PCB设计时，必定按实践状况和或者大些，将信号线间隙用地线填充。

电源和地线驳回平行走线，无利于减小电感。

7 屏蔽技术屏蔽技术可防止外部EMI／RFI对电路或系统的影响，但要正确运行屏蔽技术，就必定分明搅扰源、环境、搅扰源与被搅扰对象之间的距离等疑问。

假设电路或系统接近搅扰源，电磁场个性取决于搅扰源；假设电路远离搅扰源，电磁场个性取决于传输介质。

当电路与搅扰源的距离小于λ／2π（λ为搅扰信号波长）时，就以为电路接近搅扰源，否则，以为远离搅扰源。

EMI／RFI对电路的影响与其个性阻抗无关，电磁场的个性阻抗（波阻抗）取决于电场和磁场之比。

关于远电磁场，其电磁比率就是空气的波阻抗（Z＝377Ω）；关于近电磁场，波阻抗取决于搅扰的固有个性及距搅扰源的距离，假设搅扰是高电流低电压，则磁场占关键位置，波阻抗小于377Ω，假设搅扰是低电流高电压，则电场起关键作用，波阻抗大于377Ω。

通常驳回敞开导体对电路启动屏蔽，敞开导体对电路屏蔽的有效性取决于屏蔽资料外表对入射波的反射损耗和屏蔽体对外部发射波的排汇损耗。

关于电场，反射损耗取决于搅扰频率和屏蔽资料，即适当的敞开屏蔽体对防止外部搅扰和限度外部搅扰是很有效的，但是，在实践工程中，由于外部电路中的调理旋纽、开关、衔接器及通风大呢感要素，经常须要在屏蔽体上开设槽孔，这将削弱屏蔽性能，造成搅扰进入系统外部。

这种状况下的屏蔽效率为：屏蔽效率式中λ为搅扰信号的波长；L为槽孔的最大长度。

当屏蔽体笑纳感所开槽孔的最大长度等于搅扰频率波长的一半时，辐射最大，相当于没有屏蔽成果。

为此，在屏蔽体上开设槽孔时，其最大长度要小于搅扰信号波长的1／20，同时应在多个面开设而不是在一个面开设槽孔。

8 论断在日益复杂的电磁环境下，如何减小相互间的电磁搅扰，使各种设施和系统能反常运转，是一个亟待处置的疑问。

在驳回不同的方法对EMI／RFI精心克服时，应剖析其综合效应，并对所驳回的搅扰克服手腕的作用启动失当的预估，才干取得较理想的成果。

9 参考文献1 H W Ott．Noise Reduction Techniques in Electronic Sys－tems．Second Editiong．New York，John Wiley＆Sons，Inc．， A Rich．Understanding Interference－Type Noise．Ana－log Dialogue，1982，16（3）：16～193 A Rich．Shielding and Guarding．Analog Dialogue，1983，17（1）：8～13

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