2.4.1 双绞线电缆的性能指标
双绞线（Twisted Pair）即把两根互相绝缘的导线用一定的规则绞合在一起构成双绞线对，如图2-21所示。绞合可减少相邻导线对之间的电磁干扰。长期以来，双绞线一直用于电话系统，几乎所有的用户电话机到交换机之间的这段传输线（称为用户线）都使用双绞线。它的最大特点是成本低廉、使用方便灵活、具有良好的互连性能，使它获得了广泛应用。
图2-21 双绞线缆的典型结构
a）非屏蔽双绞线 b）屏蔽双绞线
ANSI/EIA-586-A规定了用于室内传输数据的非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair，UTP）和屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，STP）从Cat.1一类线到Cat.5五类线的标准，现在又公布了Cat.6六类线和Cat.7七类线标准，数据传输的速率越来越高。由于与Cat.6和Cat.7配套的高性能设备滞后的原因，因此，当今最常用的还是Cat.3、Cat.5和超5类双绞线缆。
一对双绞线可用作一条通信链路。多对双绞线包封在一个护套内组成多芯双绞线缆，各线对之间的电磁干扰可达到最小。双绞线对的导体直径为0.38～1.42mm。Cat.3的绞合节距长度为7.5～10cm，Cat.5的绞合节距长度为0.6～0.85cm。绞合节距的长度与抵消电磁干扰直接相关，因此必须严格控制。
双绞线既可用于传输模拟信号，也可用于传输数字信号。传输模拟音频信号时，每5～6km需用一台放大器。传输低码率数字信号时，每2～3km使用一台中继器。Cat.5双绞线的最高可用带宽为268kHz。双绞线传输基带数字信号的最高速率不仅与传输距离有关，还与数字信号的编码方法有很大关系。例如，Cat.5使用T1线路的数据传输速率可达1.544Mbit/s；使用E1线路的数据传输速率可达2.048Mbit/s。
无论哪一类双绞线，信号衰减都随频率的升高而增加。在设计布线时，要考虑接收端应保持有足够大的信号振幅。
在低频（或低速码流）传输时，双绞线的抗干扰性相当于或高于同轴电缆的抗干扰性。但是超过10～100kHz时，同轴电缆的抗干扰性明显比双绞线高。各类双绞线的最高可用传输速率（与距离有关）和主要用途可参阅表2-5。
双绞线10Base-T和100Base-TX最大可支持的传输距离（中间没有中继器）为100m。数据通信最常用UTP五类线（Cat.5）的结构：采用高电导率的直径为0.511mm（美国线规AWG24号）或直径为0.643mm（AWG26号）的导线。线芯一般为单芯导体，对于要求移动使用的双绞线，有多股芯线的双绞线。导线的伸长率应小于15%，伸长率偏差应小于2%。
采用聚乙烯或聚丙烯绝缘，外径不超过1.4mm，绝缘体的同心度应达到90%以上，外径尺寸的公差不大于3μm。
扭绞节距的精度公差应小于1mm。4对UTP双绞线缆的扭绞节距有：10-12-14-16mm、16-18-20-22mm或17-20-25-30mm等数种。这种不等扭绞节距可更有效地减少线对之间的电磁干扰。电缆护套采用阻燃聚氯乙烯、低烟阻燃护套或氟聚丙乙烯护套等。
1.无屏蔽5类（Cat.5）UTP的主要电气性能
1）最大直流电阻（20℃）：AWG24线芯为9.38Ω/100m；AWG26线芯为5.91Ω/100m。
2）直流电阻的最大不平衡度：ANSI/EIA-568A为5%；ISO/IEC 11801为3%。
3）线对最大工作电容（1kHz）：55.8pF/100m。
4）线对与地之间电容的最大不平衡度：330pF/100m。
5）绝缘电阻（最小值）：不低于150MΩ/km。
6）介质耐压：直流1kV（1min）或2.5kV（2s）。
7）特性阻抗：在77.2kHz时应为102Ω±15%（87～117Ω），在1～100MHz时应为100Ω±15%（85～115Ω）。
8）结构回波损耗（SRL）：在1～20MHz时，SRL>23dB；在20～100MHz时，SRL>20-10log（f/20）dB，式中f为测试频率（MHz）。
表2-12是Cat.5 4对UTP双绞线缆的电气特性。
表2-12 Cat.5 4对UTP双绞线缆的电气特性
2.超5类和6类/E非屏蔽双绞线电缆
超5类和6类/E非屏蔽双绞线电缆相比5类UPT在衰减、近端串扰和结构回波损耗等性能指标方面都有较大提高。表2-13是6类/E双绞线传输通道与5类双绞线传输通道主要性能指标比较。
表2-13 6类/E双绞线传输通道与5类双绞线传输通道主要性能指标比较
3.屏蔽双绞线电缆
屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，STP），采用铝塑薄膜制成扭绞线对的屏蔽层，进一步提高了双绞线缆的抗干扰能力，适用于更高传输速率的数据传输，但成本也相应地会提高。
STP屏蔽双绞线缆有两种结构形式：FTP（Foil Twisted Pair）和S-UTP（Shielded-UTP）。
FTP采用0.05～0.07mm的铝塑薄膜对UTP双绞线对进行总屏蔽，达到提高抗干扰能力的目的，它是一种最便宜的STP屏蔽双绞线缆，在欧洲较流行。
另一种S-UTP电缆采用同类铝塑薄膜屏蔽，但它不仅对每根扭绞线屏蔽，而且还对两根屏蔽的扭绞线再进行总屏蔽，因此它具有更高的抗干扰性能，适用于更高的传输速率。
设计综合布线时，应考虑由多条链路组成一条信息传输通道。GB 50311—2016《综合布线系统工程设计规范》中规定的平衡电缆传输通道（Balanced Cabling Links）的参数，适应于屏蔽或非屏蔽平衡电缆传输通道。
平衡电缆传输通道的电气特性参数有：直流环路电阻、特性阻抗、衰减、近端串扰损耗、结构回波损耗、衰减与串扰比和传输延迟等。
（1）特性阻抗。特性阻抗与环路电阻不同，它取决于线对铜线的直径、绞距及绝缘材料的介电常数，即与双绞线的电感特性、分布电容相关，与传输线缆的长度无关。
不同类型的电缆有不同的特性阻抗，在频率为1MHz到指定的最高传输频率之间，平衡电缆通道的特性阻抗有100Ω、120Ω和150Ω三种，最大偏差不超过15%。
传输通道中任何一个连接点阻抗不匹配，都会引起信号反射，造成信号失真。传输通道特性阻抗的不一致性可用结构回波损耗来描述。
（2）结构回波损耗。结构回波损耗（Structural Return Loss，SRL）是衡量通道特性阻抗一致性的一个参数。如果线缆和连接硬件的阻抗不匹配，就会造成信号反射。反射到发送端的能量会给入射信号形成干扰，导致信号失真，降低综合布线的传输性能。因此，通道链路的阻抗匹配越完善，结构回波损耗也越大，反射能量就越少。结构回波损耗与传输信号频率有关。当传输信号频率f在1MHz到最高参考频率的范围内，传输距离为100m或更长时，SRL的值应不小于表2-14所列的数值。
表2-14 主干UTP电缆最差的结构回波损耗
（3）衰减。信号在通道中传输时，由于导线的直流电阻和电抗对信号的衰减，使信号随着传输距离的增加而越来越小。衰减不仅与传输线路的长度有关，还与传输信号频率有关。用单位长度的衰减dB数来度量（dB/m）。综合布线平衡电缆通道的最大传输衰减应不超过表2-15中给出的值。
表2-15 不同应用通道等级的最大传输衰减
（4）近端串扰损耗。当信号在1根平衡电缆中传输时，同时会在相邻线对中感应一部分信号。例如在4对双绞线电缆中，当1对线缆发送信号时，在相邻的另一线对中也会产生信号，这种现象称为串扰。
串扰可分为近端串扰（Near End Cross Talk，NEXT）和远端串扰（Far End Cross Talk，FEXT）两种。近端串扰出现在发送端，远端串扰出现在接收端。远端串扰的影响较小，综合布线系统主要测量近端串扰。近端串扰以串扰损耗的dB数来度量，近端串扰损耗值越大，说明近端串扰越小。表2-16是不同应用通道等级的最小近端串扰损耗要求。
近端串扰损耗与信号频率和通道长度有关。频率越高，近端串扰越大，串扰损耗dB越小。水平布线通道常用混合电缆、多单元电缆，此时应考虑不同单元之间的近端串扰衰减，要求比表2-13的对应值提高一个ΔNEXT。
式中 ΔNEXT——混合电缆或多单元电缆附加的近端串扰损耗，单位为dB；
n——电缆内的相邻单元数。
表2-16 不同应用通道等级的最小近端串扰损耗要求
（5）衰减/串扰比。为提高数据通信质量，我们希望通道的衰减越小越好，近端串扰损耗越大越好（即近端串扰越小越好），衰减/串扰比（Attenuation to Cross Talk Ratio，ACR）类似于通信系统中衡量信号质量的信号/噪声比（S/N），希望衰减/串扰比（ACR）越大越好。ACR可用下述公式计算：
式中ACR——衰减/串扰比，单位为dB；
αN——链路中任何两对线之间测得的近端串扰损耗，单位为dB；
α——通道信号衰减，单位为dB。
从表2-12和表2-13可算出各类应用通道的衰减/串扰比。
（6）直流环路电阻。导线的直流环路电阻对传输信号起衰减作用。直流环路电阻与导线的直径成反比，与导线长度成正比。表2-17是各类应用通道允许的最大直流环路电阻。测量直流环路电阻时，把线对远端短路，在近端用欧姆表测量环路电阻。
表2-17 各类应用通道允许的最大直流环路电阻
（7）传输延迟。传输延迟是指接收端需经多长时间才能收到发送端的信号。水平子系统的最大传输延迟，一般规定不应超过1μs。