雙絞線(Twisted Pair)是兩根金屬線依距離周期性扭絞組成的電信傳輸線。采用了一對互相絕緣的金屬導(dǎo)線互相絞合的方式來抵御一部分外界電磁波干擾, 更主要的是降低自身信號的對外干擾。
汽車上應(yīng)用雙絞線的系統(tǒng)很多,如電噴系統(tǒng)、影音娛樂系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、CAN網(wǎng)絡(luò)等。雙絞線分為屏蔽雙絞線、非屏蔽雙絞線。其中屏蔽雙絞線在雙絞線與外層絕緣封套之間有一個金屬屏蔽層。屏蔽層可減少輻射, 防止信息泄露,也可阻止外部電磁干擾, 使用屏蔽雙絞線比同類的非屏蔽雙絞線具有更高的傳輸速率。
屏蔽雙絞線,線束一般直接采用成品屏蔽線使用。非屏蔽雙絞線,有加工能力的廠家,一般都是采用絞線機進行絞合。在絞線加工或使用的過程中,尤其需要注意的兩個重要參數(shù)就是絞距和解絞距離。
絞距
雙絞線的絞距指的是同一根導(dǎo)線上相鄰兩個波峰或者波谷之間的距離(也可看做兩個同向絞節(jié)的間距),見下圖,絞距=S1=S2=S3。
絞距直接影響信號傳輸能力,不同的絞距對不同波長的信號有不同的抗干擾能力。然而,除CAN總線以外,國際和國內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都沒有對雙絞線的絞距做出明確規(guī)定。在GB/T 36048乘用車CAN總線物理層技術(shù)要求中規(guī)定CAN線絞距尺寸范圍為25±5mm(33-50絞/米),與SAE J2284 250kbps車輛用高速CAN中對CAN絞距的規(guī)定相同。
一般各車企都有自己的絞距設(shè)定標(biāo)準(zhǔn),或者遵從各子系統(tǒng)對絞線絞距的要求。例如福田汽車采用的絞距為15-20mm;歐洲某些整車廠推薦按照如下標(biāo)準(zhǔn)進行絞距選定:
1. CAN總線? 20±2mm
2. 信號線、音頻線? 25±3mm
3. 驅(qū)動線路 40±4mm
一般來講,絞距越小對于磁場的抗干擾能力越好,但需考慮導(dǎo)線的直徑和外皮材質(zhì)的可彎曲范圍,并根據(jù)傳輸距離和信號波長確定最合適的絞合距離。當(dāng)多根雙絞線一起鋪設(shè)時,不同的信號線最好采用絞距不同的雙絞線,以減弱由互感產(chǎn)生的干擾。絞距過緊對導(dǎo)線絕緣的損害可參看下圖:
另外,雙絞線的絞距應(yīng)保持均勻。雙絞線的絞距誤差會直接影響其抗干擾水平,絞距誤差的隨機性會造成雙絞線串?dāng)_預(yù)測的不確定性。雙絞線制作設(shè)備參數(shù)轉(zhuǎn)軸角速度是影響雙絞線感性耦合大小的關(guān)鍵因素,在雙絞線制作過程中必須予以考慮,以保證雙絞線的抗干擾能力。
解絞距離
解絞距離指的是雙絞線末端導(dǎo)線因安裝到護套內(nèi)需開叉而未絞合部位的尺寸。見下圖。 注:本文參與OFweek2018中國高科技產(chǎn)業(yè)大會
解絞距離在國際標(biāo)準(zhǔn)中并無規(guī)定,國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T29106-2014《汽車電線束技術(shù)條件》中規(guī)定:開絞距離應(yīng)不大于80mm。見圖4。而美標(biāo)SAE 1939中對CAN線雙絞線的規(guī)定是:未絞合尺寸也不應(yīng)超過50mm。所以國內(nèi)行標(biāo)的規(guī)定對于CAN線來說尺寸較大,并不適用。目前各車企或線束廠對于高速CAN線的解絞距離限定在50mm或40mm以內(nèi),以保證CAN信號的穩(wěn)定性。例如德爾福的CAN總線要求解絞距離為小于40mm。
另外,在線束加工過程中,為防止絞線松散導(dǎo)致更大的解絞距離,應(yīng)在絞線的解絞處進行包膠處理。美標(biāo)SAE 1939中規(guī)定:為保持導(dǎo)線絞合狀態(tài),需在解絞處安裝熱縮管。國內(nèi)行標(biāo)QC/T 29106規(guī)定使用膠帶包膠處理。
總結(jié)
雙絞線作為信號的傳輸載體,需要保證信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性,其應(yīng)有較好的抗干擾能力。絞線的絞距尺寸、絞距均勻性和解絞距離對于其抗干擾能力有重要影響,所以需在設(shè)計和加工過程中重點關(guān)注。