弱电工程师必读之双绞线抗干扰及抗串扰原理样本

利用双绞线与低通滤波器抑制射频干扰和电磁干扰引言“The Twist”指双绞线，Alexander Graham Bell于1881年申请该项专利。

而该项技术一直沿用到今天，原因是它提供了诸多便利。

此外，随着现场可编程门阵列(FPGA)器件处理能力的逐渐强大，结合电路仿真及滤波器设计软件，使得双绞线在数据通信领域的应用也越来越普遍。

FPGA为设计工程师提供了强大、灵活的控制能力，特别是那些无法获取专用集成电路(ASIC)的小批量设计项目，可以利用FPGA实现设计;许多大批量生产的产品，在项目设计初期也利用FPGA进行原型开发，并定制芯片之前对新功能进行测试。

FPGA的强大之处在于复杂的数字处理功能，而一些模拟信号则会受限于数字噪声的干扰。

需要外部提供模拟放大，以及失调、滤波和信号处理，确保FPGA满足系统的整体需求。

本文讨论了如何将双绞线与低通滤波器相结合，抑制射频干扰(RFI)和电磁干扰(EMI)。

我们还介绍了如何利用高精度电阻排设计定制化差分放大器，消除信号干扰并改善FPGA系统的性能。

在我们选择频响特性时，利用高精度电阻设置增益和共模抑制比。

双绞线的重要性双绞线对数据通信有着重大意义，能够大幅降低串扰、RFI和EMI。

互联网和计算机的普及带动了双绞线应用的普及，许多人误以为双绞线是项新发明，实际情况并非如此。

图1所示是Alexander Graham Bell早在1881年就已申请的专利副本，他描述了多对双绞线之间的相互影响。

图1. Alexander Graham Bell于1881年获得美国专利244,426Bell先生指出：多个电路通过两条线连接——一条直通线和一条返回线，构成一个金属线导电回路。

当金属线导电回路置于其它电路附近时，如果周边电路在两条线上感应信号不同，则金属线所连接的电话及其它电气设备就会感应干扰信号;显而易见，如果在直通线和返回线上产生相同影响，则其中一条导线产生的电流将抵消另一条导线产生的电流。

双绞线传输信号抗干扰原理双绞线是一种常用于传输信号的电缆，其具有抗干扰的特性，这一特性使得双绞线成为了广泛应用于通信领域的重要组成部分。

双绞线的抗干扰原理主要基于电磁感应和干扰信号的抵消。

我们来了解一下双绞线的结构。

双绞线由两根相互绕合的细线组成，它们以相同的间距和方向绞合在一起。

这种结构使得两根线圈的电流方向相反，从而产生了相互抵消的效果。

这样的结构可以有效地减少电磁辐射和接收到的干扰信号。

双绞线的抗干扰原理主要有两个方面。

首先是电磁感应的抗干扰原理。

当双绞线传输信号时，信号电流会在两根线圈之间产生磁场。

由于两根线圈的电流方向相反，它们产生的磁场方向也相反。

这样，双绞线所产生的磁场会相互抵消，从而减少了电磁辐射对周围环境的干扰。

其次是干扰信号的抵消原理。

当外界干扰信号进入双绞线时，由于双绞线的结构特性，这些干扰信号会在两根线圈中产生不同的感应电流。

由于两根线圈的电流方向相反，它们感应出的电流方向也相反。

这样，双绞线上感应出的干扰电流会相互抵消，从而减少了干扰信号对传输信号的影响。

双绞线的抗干扰能力还受到其他因素的影响。

首先是绞合的紧密程度。

绞合得越紧密，两根线圈之间的电流就会更好地相互抵消，从而提高抗干扰能力。

其次是绝缘层的质量。

良好的绝缘层可以有效地阻止干扰信号的进入，从而进一步提高抗干扰能力。

此外，双绞线的长度也会对抗干扰能力产生影响。

一般来说，双绞线的长度越短，其抗干扰能力就越强。

双绞线广泛应用于各种通信系统中，尤其是以太网和电话系统中。

在以太网中，双绞线被用作传输数据的主要介质。

通过使用双绞线，可以有效地减少电磁辐射和干扰信号对数据传输的影响，从而提高传输质量和速度。

在电话系统中，双绞线被用作传输语音信号的主要介质。

同样地，双绞线的抗干扰特性保证了语音信号的清晰传输。

总结起来，双绞线作为一种用于传输信号的电缆，具有抗干扰的特性。

其抗干扰原理基于电磁感应和干扰信号的抵消。

通过合理的结构设计和优质的绝缘层材料，双绞线能够有效地减少电磁辐射和干扰信号对传输信号的影响。

双绞线抗干扰及抗串扰原理一、双绞线传输原理双绞线传输器的基本原理 单端信号—差分信号—双绞线--差分信号—单端信号。

无论是有源传输器还是无源传输器都是这个原理。

同轴电缆属于屏蔽导体，因此可以支持千兆赫以上的频率。

正因为信号经由中央导线传送，而外层屏蔽则连接地线，所以同轴电缆被视为“非平衡”的线路系统视频信号传输可分为非平衡式和平衡式两种传输方式。

视频线传输是属于非平衡传输方式，双绞线传输是属于平衡传输方式，所以要用双绞线传输视频信号，必须在在摄像机输出时将非平衡的视频信号转换为平衡视频信号，在接收端再将平衡视频信号转换为非平衡视频信号。

一个基本的双绞线视频传输系统如图１所示。

图中的A1是差分信号发送放大器，完成非平衡信号到平衡信号的转换，A2是差分信号接收放大器，完成平衡信号到非平衡信号的转换。

图1二、双绞线消除干扰的原理在双绞线中，干扰主要来自以下两方面：第一，外部干扰。

第二，同一电缆内部对线之间的相互串扰。

1、双绞线对外部干扰的抑制1.1 干扰信号对平行线的干扰，见图2。

Us为干扰信号源，干扰电流Is在双线的两条导线L1、L2上产生的干扰电流分别是I1和I2。

由于L1距离干扰源较近，因此，I1>I2，I=I1―I2≠0，有干扰电流存在。

1.2 干扰信号对扭绞双线回路的干扰见图3。

与图2不同的是，双线回路在中点位置进行了一次扭绞。

在L1上存在干扰电流I11和I12，在L2上存在干扰电流I21和I22, 干扰电流I=I21+I22-I11-I12，由于两段线路的条件相同，所以，总干扰电流I=0。

所以只要设置合理的绞距，就能达到消除干扰的目的。

图32、同一电缆内部各线对之间的串扰2.1 两个未绞双线回路间的串扰见图4。

其中Ue为主串回路，Us为被串回路。

导线L1上的电流I1在被串回路L3和L4中产生感应电流I31和I41 ,I41>I31，在被串回路中形成串扰电流I11=I41-I31，同样，导线L2上的电流I2在被串回路L3和L4中产生感应电流I32和I42，I42>I32，在被串回路中形成串扰电流I12=I32-I42，总干扰电流I=I11+I12，由于L1与L3、L4的距离比L2较近，I=I11+I12>0，在回路Us中形成干扰。

射频电缆、双绞线与串扰的详细讲解教程：R.B.Cowdell在1979年IEEEEMC专题论文集第183页发表的文章“探索双绞线的秘密”)将一对线绞合在一起的另外一个优势是支持完全可再现的特征阻抗。

当与整体屏蔽结合在一起时可以减少共模电容耦合，这样的电缆非常适合高速数据通信，因为它既能减少辐射噪声，也能最大限度地减小感应干扰。

1.2.7串扰当同一条电缆束内有1个以上的信号要传输任何距离时，导线之间的互相耦合将使得一个信号的一部分馈送至另一个信号，反之亦然。

这种现象被称为串扰。

严格地讲，串扰不仅是一种电缆现象，而且是指名义上非耦合信道之间的任何有害的交互作用。

这种耦合可能是电容主导，也可能是电感主导，或者是由于传输线现象造成的。

当电缆可以被看作是集总元件时(与之相反，高频时必须被看作是传输线)，其低频至中频电容耦合的等效电路如(a)源和负载阻抗都为10kΩ的两个音频电路使用2米长的多芯电缆传输信号，导体间的电容为150pF/m。

此时在10kHz 时的串扰比是多少呢?耦合电容CC等于2mx150pF/m=300pF。

10kHz时的阻抗为53kΩ。

每种情况下串扰电路中的源和负载阻抗为10K//10K=5kΩ。

因此串扰等于：5K/(5K+5K+53K)=22dB：这在任何情况下都是不可接受的!如果输出驱动阻抗从10kΩ减小到50Ω，那么串扰变为49/(49+49+53K)=60dB：，这对许多应用来说都是可以接受的，虽然对Hi-Fi来说还是不可接受。

(b)两条EIA-232(RS-232)串行数据线采用了16米长的数据电缆(不是单。

双绞线实验报告引言在现代社会中，网络和通信技术的发展日新月异，无线网络和光纤通信成为常见的传输介质。

然而，在这一系列高速传输技术之前，双绞线作为传输数据的一种常用方式，曾经广泛应用于电话线路和局域网中。

本次实验旨在探究双绞线的特性以及其适用范围。

实验一：双绞线的结构双绞线由两根绝缘导线组成，这两根导线以相反的顺时针和逆时针方向绞合在一起。

这种构造使得双绞线可以有效抵抗电磁干扰和信号串扰。

我们对不同类型的双绞线进行观察和分析。

首先，我们选取了一根Cat5e双绞线进行观察。

通过显微镜的放大，我们可以看到双绞线的导线呈螺旋状，其中一根导线为白色，另一根导线为绿色。

这两根导线绞合紧密，形成了一种均匀的结构。

接下来，我们选取了一根Cat6双绞线。

与Cat5e双绞线类似，Cat6双绞线内部的导线也呈螺旋状排列，一根导线为橙色，另一根导线为白橙色。

然而，与Cat5e相比，Cat6双绞线的导线更加精细并且绞合更加紧密，以提供更高的传输速率和更低的信号损耗。

实验二：双绞线的传输特性为了了解双绞线的传输特性，我们进行了一系列实验。

首先，我们测试了不同长度的双绞线的传输速率。

我们将一台电脑连接到交换机上，交换机通过一根双绞线连接到路由器。

使用网络测试工具，我们测试了分别为5米、10米和20米的双绞线的传输速率。

实验结果显示，5米的双绞线传输速率最高，而20米的传输速率最低。

这是因为随着双绞线长度的增加，信号衰减也随之增加，导致传输速率下降。

这一实验结果表明，在设计网络布线时，双绞线的长度需谨慎考虑，避免信号的衰减。

然后，我们对双绞线在不同环境下的表现进行了测试。

我们分别将双绞线暴露在电磁辐射、高温、潮湿和机械干扰的环境中，并测试其传输性能。

实验结果显示，双绞线在电磁辐射下表现出很好的抗干扰能力，在高温环境下表现出较差的传输性能。

而在潮湿和机械干扰的环境下，双绞线的传输性能会有所折损。

这些结果对于选择适当的传输介质和布线环境提供了重要的指导。

can双绞线抗干扰原理
双绞线是一种用于传输电信号的电缆，它具有良好的抗干扰能力。

双绞线的抗干扰原理主要包括以下几个方面：
1. 电磁感应抵消，双绞线中的两根导线呈对称排列，当外部电
磁场作用于双绞线时，它们会同时感应到相同大小但方向相反的感
应电流，这样就能够相互抵消掉外部电磁干扰的影响。

2. 平衡电路设计，双绞线的设计采用了平衡电路的原理，即两
根导线之间的电流和电压是平衡的，这样就能够减小外部干扰对信
号的影响。

3. 绝缘屏蔽，双绞线通常会在导线外面包裹一层绝缘材料和屏
蔽层，这样可以有效地隔离外部电磁干扰。

4. 差分信号传输，双绞线采用差分信号传输方式，即利用两根
导线之间的电压差来传输信号，这种方式能够减小共模干扰的影响。

总的来说，双绞线的抗干扰原理是通过电磁感应抵消、平衡电
路设计、绝缘屏蔽和差分信号传输等方式来减小外部干扰对信号传
输的影响，从而保证数据的可靠传输。

这些原理的综合作用使得双绞线成为一种广泛应用于网络通信和电信领域的传输介质。

双绞线屏蔽原理双绞线屏蔽原理是指在双绞线结构中采用屏蔽材料，用于减少或消除外部电磁干扰对信号传输的影响。

双绞线是一种常用的通信传输介质，广泛应用于各种数据传输领域，如局域网、广域网、电信、电视、电力等。

而屏蔽则是为了保证信号传输的稳定性和可靠性。

双绞线屏蔽原理的核心在于屏蔽材料的使用。

屏蔽材料通常是由导电材料制成，如铜箔或铝箔等。

这些导电材料可以有效地吸收或反射外部的电磁波，从而减少其对信号传输的干扰。

在双绞线中，通常有两种屏蔽结构，分别为单层屏蔽和双层屏蔽。

单层屏蔽是指在双绞线外部包裹一层屏蔽材料，形成一个屏蔽层。

这种结构可以有效地阻挡外部电磁波的干扰，提高信号传输的稳定性。

而双层屏蔽则是在单层屏蔽的基础上再增加一层屏蔽材料，形成二次屏蔽。

这种结构可以进一步提高屏蔽效果，减少干扰。

双绞线屏蔽原理的工作机制主要有两个方面。

首先，屏蔽材料能够吸收或反射外部电磁波，从而减少干扰信号的入射。

其次，屏蔽材料能够形成一个屏蔽层，将传输信号与外部电磁波隔离开来，防止它们之间的相互干扰。

这样一来，信号的传输质量就能得到保证。

双绞线屏蔽原理的应用非常广泛。

在局域网中，双绞线屏蔽原理可以有效地减少电磁干扰，提高数据传输的速率和稳定性。

在广域网中，双绞线屏蔽原理可以减少信号的衰减，提高传输距离和可靠性。

在电信、电视、电力等领域，双绞线屏蔽原理也发挥着重要的作用，保障了通信信号的传输质量。

双绞线屏蔽原理是一种有效的电磁干扰抑制技术。

通过采用屏蔽材料，可以减少外部电磁波对信号传输的影响，提高传输的质量和可靠性。

双绞线屏蔽原理的应用范围广泛，对于各种数据传输领域起到了重要的保障作用。

在今后的发展中，双绞线屏蔽原理将继续不断改进和完善，以适应日益增长的通信需求。

双绞线消除串扰的原理2．超五类双绞线（CAT5）消除串扰的原理作为信号传输的媒介，我们要求传输线不仅能有效地传输信号，同时具有很好的抑制干扰的能力。

在双绞线中，干扰主要来自以下两方面：第一，外部干扰。

第二，同一电缆内部各线对之间的相互串扰。

下面，我们对双绞线消除干扰的原理作一分析。

2.1 双绞线对外部干扰的抑制2.1.1 干扰信号对未扭绞的双线回路的干扰，见图2。

Ue为干扰信号源，干扰电流Ie在双线回路的两条导线L1、L2上产生的干扰电流分别是I1和I2。

由于L1距离干扰源较近，因此，I1>I2，I3=I1―I2≠0，有干扰电流存在。

图22.1.2 干扰信号对扭绞的双线回路的干扰，见图3。

与图2不同的是，双线回路在中点位置进行了一次扭绞。

在中点的两边，各自存在干扰电流I1和I2，I1＝I11―I21，I2=I22―I12。

由于两段线路的条件完全相同，所以I1=I2。

总干扰电流I3=I1―I2=0。

通过分析，可以得出结论：只要合理地设置线路的扭绞，就能达到消除了干扰的目的。

图32.2同一电缆内部各线对之间的串扰2.2.1两个未作扭绞的双线回路间的串扰，见图4。

其中回路1为主串回路，回路2为被串回路。

回路1的导线L1上的电流I1在被串回路L3和L4中产生感应电流I13和I14。

由于L1与L3的距离较近，所以I13>I14，二者方向相对，抵消后尚余差值I4。

同样，回路1的导线L2上的电流I2在被串回路L3和L4中产生感应电流I23和I24，I23>I24。

二者相互抵消后，余下差值I3。

由于导线L2与回路2的距离比导线L1近，其差值电流I3一定大于I4， I3与I4的差为I5，在回路2内形成干扰。

图42.2.2 两个扭绞相同的回路如图5所示。

回路1和回路2同时在线路中点位置作扭绞，因此，两个回路的4根导线之间的相对关系与未作扭绞是完全相同的，根据以上分析可知，是不能起到消除回路间串扰的作用的。

双绞线传输的干扰问题[合集]第一篇：双绞线传输的干扰问题双绞线传输的干扰问题地电位差在双绞线系统中为什么会频繁出现，我们先就这个问题作如下分析：故障现象：典型地环路干扰的现象是在图像中有黑白横杠上下滚动，严重时可使图像严重扭曲，直至无图像显示。

故障原因：摄像机视频信号地自开始连接后，就与监控室主机构成一个完整的电气连接回路(即地环路连接)在正常情况下，前后端处于等电位(或电位差极小)，这种电位差值大致为20毫伏以内。

由于前端摄像机和后端主控设备在传输过程中，两地的工作地过长、接地方法不对、接地不良以及负载不平衡等的影响，在前后端设备的工作地之间就会形成较大的地电流，这个电流通过具有地电阻的大地时就会在两地之间形成电压降，如果电缆两端接地，就会通过信号源内阻在电缆上形成电流(两端之间产生一个电位差)，叠加在视频信号上产生干扰。

工作地的地电位差迭加在视频信号上，也就是说工作地上的电位差对视频信号产生了交流干扰。

随着电位差的增加，图像中会出现黑白横杠上下移动，类似电源功率不够的现象。

等电位差大到1伏左右时，图像会严重扭曲，直至DVR显示器上无图像显示。

分析：那么为什么视频线出现电位差的几率会少一些呢？因为视频线负极是作为信号回路中的地线使用的。

在连接的同时，也无意间将摄像机和监控室进行了等电位连接，或者可以这样理解，当两个地系统中电位差较小时，高电位的干扰流经地线流入到另一方低电位的地线(接地体)中去了，残留在设备地线中的干扰流小到不足以影响图像质量(肉眼看不出来)，这就是有些视频图像中存在一些隐性晃动的干扰纹的现象。

只有在两地电位差达到2伏以上时，才会在视频线上产生一定的干扰纹。

大家也都清楚双绞线传输是一种“虚”地传输系统，因为缺少了地线，是不是就可以将摄像机地和主机地理解为两个地呢，然后才会通过无“地”的双绞线连接这两个地。

这种传输方式固然可减少地环路对信号线的传输影响，但由于缺少两个“地”之间的等电位连接，所以电位差可通过双绞信号线的传输，对视频造成干扰，无疑增大了地电位差影响的几率。