• 关键词：插入损耗,信号衰减,布线认证
• 摘要：我们对进行布线认证的测量团队的一般建议：始终通过控制变量法来快速排查测量问题中的主要故障源。甚至您可在车间里用组件和选定的线缆来搭建一个样品用于参考，然后将测量设备重新设置基准并配备新的（磨损程度低）测量线缆或适配器，再使用测量设备来测量样品。通过这种方式，可确保您在设备上的设置正确且安装的线缆材料符合所需要求，由此您可在施工现场进行更好地布线和测试。

“您好，我需要您的帮助。我在测试长距离线缆的时候，插入损耗没有通过测试！”这是在对铜缆布线进行验收测量时，我们经常能够听到的问题。针对这一情况，我们必须了解这一电气特性的基础知识，才能提供更专业的支持。

插入损耗IL（Insertion loss）是指插入到信号链路中的一个或多个组件对信号的衰减。插入损耗描述了发射功率和接收功率之间的比率。

通过插入损耗，可评估整个链路从线路起点到终点的信号衰减。相关测量旨在评估数据信号的传输是否符合所需的限值，以及毗邻站点是否也能清楚地识别信号。如果测量结果显示插入损耗存在问题，则产生这一问题的原因可能有多种。本质上，插入损耗的主要影响因素是线路的长度和质量，并通过其高频特性来表示。

一 请勿拉扯线缆

所有高频特性的总和使数据线缆具有低通滤波器的特性：让低频比高频更好通过。一方面，这种低通特性限制了线缆传输的带宽，使得线缆长达到一定长度后就需安装信号放大器（中继器），以便再次生成信号，或与数据线缆一样，直接限制长度或通过最大插入损耗来间接限制线缆长度。

高频特性非常重要，因为铜缆不仅仅是电能的供应来源，而且是现代超高频数据信号传输链路的重要组成部分。特别是线缆的机械过载，不仅会直接导致其标称特性值产生偏差，还会导致传输性能迅速恶化，直至通信中断。因此，建议安装人员在布线的时候请“插入”数据线缆，而非“拉扯”它们。

二 测量参数——插入损耗

线缆部分的插入损耗是在相应线缆等级（例如EA等级的500 MHz）的频率范围内测量的。为此，需测量单个频率作为参考点，同时还需扫描从1 MHz到相应标准的最大频率的整个频谱。相关结果记录在标准定义的频率点上并用于评估。测量值取决于线缆的长度和所用线缆的导线横截面。线对衰减是输入线对的信号与到达线缆另一端的信号的对数比。在典型的8芯线缆的四个衰减中，最大的衰减值用于评估布线链路。不同线缆等级所对应的标准都定义了最大衰减值。

如今的布线验证仪仍然是以图形方式来显示所有线对的测量值，并将它们与对应的频率数据点一起保存。

由于插入损耗的最大值不受固定线缆长度的限制，因此测量参数“长度”在ISO/IEC标准及其衍生标准中仅被定义为参考值。另一方面，在美国标准中，线的长度有固定的通过/失败（pass/fail）限制。

三 失败原因

如前文所述，有关插入损耗参数测量失败的原因可能有多种，而主要原因是传输路径中的线缆太长，除此以外还有线缆质量不够好（标准类别太低）、所选测量标准太高或在插入过程中受力过大。

以一个插入损耗测量失败为例（如图1）：

线缆太长，所有线对都超出了限制（红线），线缆测量结果不足以满足所选测量标准——Cat 7（600 MHz）线缆与Cat 8（2000 MHz）测量标准。

（图1 测量失败示例）

四 线缆太长

根据经验，AWG 22/23线缆的安装长度最长约为90m，且已留有足够的余量，可毫无问题地传输数据信号；虽然安装长度可以超过这个限值，但不能保证传输质量。如果有源组件的连接线已在线缆中，为了安全起见，总长度应不超过100m。 然而，有时即使测量安装的链路长度实际上已小于规定的90m，插入损耗的测量也会有问题。因为人们常常误以为所谓的NVP值是已安装线缆长度的缩短系数，而实际上该值表示信号在线缆中的传输速度与光速的比例。

要想使得线缆长度测量尽可能精确，则需测量反射信号在线缆中的传输时间以确定NVP值。由于NVP值与长度测量值成正比，因此，如果NVP值设置得太低，那么所有长度都会显得比实际长度短，反之亦然。而这就是问题所在：由于NVP值设置得太低，导致所测线缆长度比90m短，测量结果显示“失败”；如果NVP值设置正确，没有太低，那么人们就会很快发现线缆的长度实际上已远远超过了90m。由此，可见插入损耗测量失败的原因。

五 线芯太细

此外，有时我们确保了正确的长度，但在测量线缆时，插入损耗测量结果仍显示失败。这种问题往往出现在测量60~90m的线缆时，对于这一问题产生的原因是，越来越现代化的数据线缆曾经是专门为数据中心而开发的，但现在却多用于家庭和办公区域。这些线缆的特点是横截面较小，通常是AWG 26直径的实芯，而较小的直径会产生更高的衰减值，且这些线缆所支持的长度上限仅约为10英寸（60m），因此对于数据中心和单户住宅而言，这样的线缆长度是足够用的，但其并不适用于办公环境，因为这些线缆所支持的长度往往不能满足在办公环境中的实际需求。由于这些线缆也适用于7类标准，因此人们在不清楚它们的局限性的情况下，也经常在办公环境中使用它们。

此外，质地较软的线缆也常用于短期或移动布线。它们具有相似的衰减特性，应仅在其长度限制内使用，否则也会出现与上述相同的问题。

六 组件标准不匹配

与无源布线系统中的所有组件一样，数据线缆也按照各种性能类别分类（见图2），并由高频带宽定义。常见的类别范围为Cat 5e（带宽为100 MHz）~Cat 8（带宽为2000 MHz）。图2中的分类也用于连接组件，且相关规则是：例如，如果您想构建带宽为500 MHz的布线链路以传输高达10Gbit/s的以太网，则必须使用至少类别为Cat 6A类的组件。

（图2 组件类别与链路性能之间的关系）

如果在此例中使用了类别较低的线缆，例如类别Cat 5e（100 MHz），则测量失败的风险就会非常大，这不仅是指插入损耗，还有串扰（NEXT）和反射（Return Loss）。数据传输环节就像著名的链条定律：一根链条的强度取决于其最薄弱的环节，可见，类别太低的组件会降低整个链路的性能。有时安装人员还会发现，一些线缆在出厂时就存在缺陷，但因其在质量控制中而被保留下来了。我们在使用双屏蔽S/FTP线缆时经常会遇到一个典型的问题......

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