对于6RJ-45插头(俗称水晶头)及跳线的现场制作,目前在用户和布线施工人员均存在一些误解和疑问。本文希望通过对实际产品的分析,并结合安装与测试,对相关问题给出解答。
误解1、市场上不存在可供现场安装的6类水晶头,必须使用原厂生产的6类跳线;
解惑:厂家使用的6类水晶头与现场安装的6类水晶头并无本质差异,区别在于机器安装还是手工安装。
误解2、有6类水晶头,但只供跳线生产厂家用,不能现场安装;
解惑:既然6RJ-45模块和配线架上的线缆都是现场安装的,就没有理由否定RJ-45插头现场安装的可能性与可行性,当然6类布线对元件、工具和操作工艺要求更高了。除元件外,严格的工艺与测试是保证跳线质量的重要环节。
误解3、有可在现场安装的6类水晶头,但操作极为困难,且难以通过测试;
解惑:这种观点反应了6类系统早期应用的情况,但现在的情况已彻底改变了。
以下对典型6RJ-45插头进行简略分析,并结合安装工具与测试方法,论证现场制作符合电气性能标准规定的6类跳线的可行性。
一、6RJ-45插头结构分析
6类水晶头与5e5类水晶头外观基本相同,总体符合RJ-45标准,与RJ-45插座兼容,外壳材质为聚碳酸脂(Polycarbonate),极片为表面镀金的铜镍合金,至少保证重复插拔500次性能不变。直接观察触点可发现:优质6RJ-45插头的触点极片经抛光处理(图1),能使之与插座中簧片的导通性提高3dB;线芯的压接点考虑了与6类双绞线的线径(6类线为减小衰减,芯线线号多为#23AWG5e及以下线线缆多为#24AWG)的匹配。
1  抛光极片与普通极片的对比
接头内部结构上也有相应改进。图2即为一种设计方案——采用线芯双层排列方式,目的是尽可能减少线对开绞长度,从而降低串扰影响。
2  6RJ-45插头(双排)
但这种设计显然存在“误解3”提到的安装问题——怎样保证8根线快速、准确地插接到位?加大开绞长度可以降低线芯的插接难度,但有悖于上下两层、减小开绞的设计初衷。
为提高可操作性,出现了图3a)所示的分体式插头。多了一个插件——用户可将各线对按接线图要求先穿入插件,然后再将插件整体放入RJ-45连接器内,进行压接。图3b)显示了线对的安装状态。
    
3a)分体式6类水晶头                图3b)线对安装
插件的形式因厂商不同也有所不同,插头本身也有屏蔽和非屏蔽、有无尾护套之分。图4显示了这些区别。
不同形式插件与插头
问题似乎已被圆满地解决了,只要将做好的跳线测试一下,电气性能符合要求(TIA/EIA 568-B.2-1)则可投入使用了。但是,不要忽略一个细节——它会直接影响跳线与插头的机械性能。
5是一个RJ-45插头各压接点的示意图。
压接点与剥线长度
从图中可看到,除要求导电部分压接到位以外,线缆护套应压接在插头内,以使线缆所受外应力主要由护套承担,而不对芯线造成直接抻拉与弯折。合格的跳线与插头结合处,至少应能承受20磅(约9公斤)拉力。插件距护套间的剥线长度L决定压接点的位置。仅凭经验控制剥线长度,显然不适合快速、大量的施工要求,一致性很难保证。插头设计者通过增加一个简单而有效的部件——分线器(Sled),解决了这个问题,装配工艺性大为提升。这就出现了图6所示的“三部件”6类水晶头。
6 IDEAL 85-366三部件6RJ-45插头(单排)
分线器(Sled)宽度为4mm,它一方面使4个线对各就各位、互不缠绕,另一方面有效控制了剥线长度L的值。安装者只需将各部件紧密靠近,就能达到既保证线对开绞长度最小,又保证各压接点位置准确的目的。图显示了这种插头的安装过程。
通过内部结构的精确设计,有效控制了开绞长度,实践证明,即使插件设计为单排方式,电气性能也不受影响。请注意图6中的插件(Liner)就是单排的,这使安装工艺更简单了。
三部件6RJ-45插头的安装过程
二、压接工具的选用
结构的改进只是装配跳线符合电气与机械性能的前提条件,达到性能要求还需相应的工具来实施。基于6类跳线的性能要求,选用压接工具时应考虑以下几个方面:
1、 压接齿端面:压接端面必须光滑平整,压力均匀度才有保障,同时不对极片表面造成损伤;材料必须具有一定硬度,以承受大量压接的需要;压接模块最好是可更换的,出现磨损时只需更换模块,而无需更换整个工具,另外使用不同的压接模块,可压接不同接头(RJ-11、同轴电缆连接器、光纤连接器等)。
2、 压接力:出于工作效率与劳动强度两方面考虑,工具的压接力应是可调节的。压接力低,操作人员不易疲劳,但压接质量不易保证;压接力过大,虽然极片与线芯导体接触好,但操作人员易疲劳,效率低。压接力具体值应根据所选用的接头与线缆,通过试验和实际电气性能测试确定出最佳值。
3、 工具的质量控制能力:即,当压接行程不到位或压力不够时,工具本身的机构有锁定能力,插头不能从工具中取下,从而防止出现次品。在手动工具上,一般采用“棘轮止退”和“触发杆”机构来控制每次操作的压接过程。
压接工具(1
8所示工具(IDEAL 30-559)即具备上述特点。
9压接工具(2
9所示工具(IDEAL 30-696)也有棘轮止退机构,而且集成了剪线与剥线功能,但压力不能调节。另外,手柄握持舒适性也应予以考虑,在工作量较大时尤是。
三、电气性能测试
从链路组成上可看出布线系统与跳线的不同:
永久链路=RJ-45模块+水平电缆+RJ-45模块;
信道=带RJ-45插头的跳线+永久链路+带RJ-45插头的跳线;
跳线=RJ-45插头+电缆+RJ-45插头。
由于组成链路的元件不同,测试方法与标准要求也大不相同。换而言之,永久链路和信道测试方法不能直接用于跳线性能测试。简单地讲,除测试接线图外,标准规定还需测试跳线的近端串扰(NEXT)和回波损耗(RL)指标。在高档线缆认证测试仪(如:IDEAL公司的LANTEK系列)中已内置了跳线测试标准,用户只需在仪表菜单中选择相应测试项目(图10),将被测跳线接入仪表,只按一键即可在几秒中内得到所需全部电气参数。
    
10 跳线的电气测试
四、实际测试
使用下表所列工具及元件,按图7所示步骤制作一根跳线并测试:
工具及元件名称
产品规格与编号
备注
六类双绞线
西蒙 9C6X4-E3,23AWG,SOLID
护套长度3m
RJ-45插头
IDEAL 85-366
2
剪线钳
IDEAL 45-074
工具均选自33-869工具包
剥线钳
IDEAL 45-165
电工剪刀
IDEAL 35-088
压线钳
IDEAL 30-522
测试仪表
IDEAL LANTEK6
测试结果如下:
标准规定,只测试跳线的近端串扰和回波损耗两项电气指标。图11显示了上述自制跳线的电气指标测试结果,测试频率从1M250MHz,近端串扰优于标准限值6.9dB,回波损耗优于标准限值1.3dB
 
11a 自制跳线实测结果              图11b 自制跳线“近端串扰”实测结果
11c 自制跳线“回波损耗”实测结果
为了说明跳线测试标准与“永久链路”和“信道”测试标准不同,对上述自制跳线还用“永久链路”和“信道”方式进行了对比测试。
12 采用“永久链路(PL)”和“信道(CH)”的对比测试
从图12所示结果可以看出,对同一根跳线,采用不同的测试标准(链路模型)所得结果是不同的。采用“永久链路(PL)”或“信道(CH)”方式测出的余量(容限)要求比跳线标准大很多。换而言之,跳线测试标准要比布线测试标准严格。这说明,如果我们直接用“永久链路(PL)”或“信道(CH)”方式测跳线,将无法检查出不合格跳线。
五、结论
通过以上分析可知:
1.只要选用设计优良的6RJ-45插头和线缆,6类跳线完全可以在现场自行制作,且操作简单快捷,成功率甚至高于5e/5类跳线;
2.检测跳线,尤其是6类跳线,要选择正确的测试标准,否则检测无实际意义;
3.现场测试仪表完全有能力对自行制作的6类跳线予以认证,简单到只按一键。
相信随着元器件、线缆、工具、检测仪表等性能以及布线工艺的不断提升,6类系统将得到更广泛的应用。