用于单对以太网的差分传输双同轴组件制造技术

本发明专利技术公开了一种用于单对以太网的差分传输双同轴组件，双同轴单元由同轴线

【技术实现步骤摘要】
用于单对以太网的差分传输双同轴组件


[0001]本专利技术涉及以太网电缆领域，特别是涉及一种用于单对以太网的差分传输双同轴组件
。

技术介绍

[0002]单对以太网（
Single Pair Ethernet ，
SPE)
给了整个工业网络一个实现协议标准化的契机
。
考虑到工业设备里数量庞大的传感器和执行器，虽然以太网是很多工业网络的标准，但在工业现实场景里各种系统层出不穷，一系列的传统网关多到数不胜数
。
单对以太网在弥合以太网和其他各类系统上的作用，是业界对其性能优势之外更感兴趣的地方
。
单对以太网（
SPE
）是先进而又更为简单的以太网连接形式，可以代替传统的双绞线
。
以前需要用到两对或四对电缆，但
SPE
则缩减到一对，占用空间更小，并能符合各种标准化通信协议要求
。SPE
使用现有的基础结构，通过
PoSPE
（单对以太网供电）功能将连接扩展到
1000
米，应用极为灵活
。SPE
使得支持下一代自动化技术（如
IIoT
和工业
4.0
）的关键方面变得更为简易
。
[0003]单对以太网 (SPE) 是一种通过一对铜线提供以太网传输的技术，同时还通过数据线供电 (PoSPE) 向连接的设备传输电力
。
总结一下
SPE
的发展，可归纳为以下3点：
[0004]1. SPE
是仅通过单对线进行以太网数据传输的技术
。
除了通过以太网进行数据传输外，
SPE
还可以通过
PoSPE
（
power over Single pair Ethernet
单对以太网供电）为终端设备同时供电
。SPE
为工业物联网（
IIoT
）（
Industrial Internet of Things
）开辟了全新的可能性和应用领域
。
[0005]2. SPE
最初源自于汽车行业，在狭小空间满足高可靠性的超高数据传输率的同时又可以减少汽车布线的重量，降低成本，从而提高汽车厂商的竞争力
。
[0006]3. 随着工业物联网（
IIoT
）和工业
4.0
的快速发展及广泛运用，
SPE
的应用领域越来越广泛，如工业自动化安防
、
机器人
、
交通领域
、
智能楼宇等
。
在以上各种类型的物联网应用场景中，有大量的设备接入，如高清摄像头，传感器，高分辨率显示器等等
。
减轻重量，降低成本，简化安装过程等优势使
SPE
成为物联网成功的关键技术之一
。
[0007]单对以太网（
SPE
）的技术原理：如图 7
所示，标准以太网使用有着独立电缆的单电缆通信发送和接收数据
。
[0008]SPE
以
10BASE
‑
T1L
为例，其端口物理层（
PHY
）可以在单对平衡导体上使用全双工通信，即在每一方向上同时具有
10 Mbps
的有效数据速率
。10BASE
‑
T1L
端口物理层（
PHY
）使用三级脉冲幅度调制（
PAM3
），在链路段上以
7.5
兆波特发送
。33
位扰码器可帮助提高电磁兼容性
。
媒体独立接口（
MII
）发送数据（
TXD<3:0>
）使用四二进制三进制（
4B3T
）编码进行编码，可将所发送的
PAM3
符号的运行平均值（
DC
基线）保持在范围之内
。
使用管理数据输入
/
输出接口将
10BASE
‑
T1L PHY
的变送器输出电压设置为
1.0 Vpp
或
2.4 Vpp
差分，有助于在不同电缆上实现更长的通信距离
。
[0009]如图8所示，
SPE
使用回声消除来实现在1对双绞线上全双工通信，并使用多级信令
和均衡来改善信号质量，并在单对电缆上实现所需的数据速率
。
处理器（
Processor
）和端口物理层
(PHY)
之间的接口没有差异；但在
PHY
内，介质相关接口的发送和接收段需要进行如上所述的修改，以实现单对操作
。
[0010]SPE
还可通过一个低通滤波器沿同一根单对电缆经数据线（
PoDL
）发送功率，如图9所示
。
[0011]在传统的4对线以太网的线缆
、
接插件设计时，对于产品研发工程师而言，其所面临的最大的挑战是来自近在咫尺的内部线对之间的串扰，且随着线缆工作频率的上升，来自临近线缆外部串扰也不能忽视
。
既在4对线网络中，噪音的主要来源于自身，也有来自于外部
。
在线缆部分采用线对屏蔽加总屏蔽的结构可以非常好的改善内部线对之间以及与外部线对的串音干扰；但在接插件部分，从模拟电话时代遗留下来的
RJ45
结构以及
TIA568A/B
的线序压接方式本身先天就打破了传输的平衡性，需要额外的补偿电路来进行后天补偿，随着频率的升高，接插件的设计难度越来越大也很难保证不同品牌的互通兼容性
。
虽然后期出现了
Tera、ARJ45、M12
等接插件有针对性地提升了连接器件高频性能，但无奈市场早已习惯于
RJ45
端口并没有积极的响应，这是4对线以太网停滞于
2GHz
的主要原因
。
[0012]而类似的问题，在单对线这就简单了，首先，噪音的最主要来源
—
内部其他线对没有了，而外部串扰成了最主要的噪音来源，通过简单的线缆总屏蔽就能很好地抵御相关串音
。
而接插件则采用了完全平衡的设计并可以做到
360
度的全方位屏蔽，先天就解决了平衡传输的问题
。
可以预见，我们当前仅仅开发了
SPE
的一小部分潜能，可以预见的是，使用8类线已经成熟的生产工艺，
SPE
工作频率可以轻易突破
2GHz
，结合同样成熟的
40GBase
‑
T
的技术，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于单对以太网的差分传输双同轴组件，其特征在于，包括用于单对以太网的差分传输双同轴电缆和同轴线缆连接器；所述用于单对以太网的差分传输双同轴电缆包括两根平行设置的同轴线，每根所述同轴线的外侧设有一根接地线，所述同轴线的两侧对称设置有绝缘填充物，所述同轴线
、
接地线和绝缘填充物的外侧通过聚酯带粘胶带包覆形成差分传输的通道单元，所述聚酯带粘胶带的外侧设有低烟无卤聚烯烃阻燃护套，所述同轴线包括内导体和外导体，所述内导体和外导体之间设有物理发泡高压聚乙烯绝缘层，所述外导体的外侧设有编织屏蔽层，所述内导体和外导体通过接地线与同轴线缆连接器相连接，所述同轴线缆连接器包括对接的
F
型连接器和
M
型连接器，所述
F
型连接器和
M
型连接器包括尾套，所述尾套内设有密封热缩管，所述密封热缩管的一端连接有用于单对以太网的差分传输双同轴电缆，密封热缩管的另一端连接有定位座，所述
F
型连接器的定位座内设有铜导针，
M
型连接器的定位座设有铜孔针，所述
F
型连接器和
M
型连接器对接使铜导针插入铜孔针内，所述铜导针和铜孔针上均连接有同轴铜线和接地铜线
。2.
根据权利要求1所述的用于单对以太网的差分传输双同轴组件，其特征在于，所述同轴线的最高传输带宽即截止频率公式为；所述同轴线的衰减公式为；同轴电缆在高频下的特性阻抗可按下式计算：；其中
d
为内导体外径，
D
为外导体内径，
c
为光速，， 分别为内导体和外导体的电导率，和分别为绝缘层的介电常数和介质损耗角正切
。3.
根据权利要求2所述的用于单对以太网的差分传输双同轴组件，其特征在于，所述内导体的外侧套设有绝缘内结皮，所述物理发泡高压聚乙烯绝缘层套设在内结皮外侧，所述外导体套设在物理发泡高压聚乙烯绝缘层外...

【专利技术属性】
技术研发人员：闻炳亮，黎镜峰，雍竣华，陈炳炎，
申请(专利权)人：上海天诚通信技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：