第一節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

今天，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對其傳輸介質(zhì)的要求比以往任何時候都高。20年前用于承載窄帶電話業(yè)務(wù)的雙絞線技術(shù)，現(xiàn)在被用來支持高達(dá)250Mhz帶寬的數(shù)字信息。

寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數(shù)字通信新業(yè)務(wù)服務(wù)。原有的電纜網(wǎng)絡(luò)雖然可以支持一些數(shù)字新業(yè)務(wù)，但是在實際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質(zhì)量上仍有一定的限制。對于新的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)然是以光纖為主，對于光纖所不能達(dá)到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)，應(yīng)該考慮新型寬帶結(jié)構(gòu)的HYA電纜(銅芯聚乙烯絕緣綜合護(hù)套市內(nèi)通信電纜)，以便更能符合新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。一些公司對現(xiàn)有的電纜高頻特性作了測試，他們得到的結(jié)論是所 研究 的電纜(即現(xiàn)有的HYA市話電纜)不能達(dá)到5類電纜的技術(shù)要求，戶外電纜要實現(xiàn)j類電纜的特性，必須通過特殊的設(shè)計和制造來達(dá)到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。

美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標(biāo)準(zhǔn)(ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997)，包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴(kuò)展到100MHz，可供數(shù)字網(wǎng)絡(luò)使用。IEC對此問題也進(jìn)行過較長時間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數(shù)字接入電信網(wǎng)絡(luò)的多對數(shù)電纜”提出了0.4～個0.8mm線徑、1～150對、最高頻率30MHz等指標(biāo)的建議，此建議的提出也許會為這種電纜開辟一個新的空間。

第二節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點或流程

一、通信銅纜生產(chǎn)工藝

要生產(chǎn)出性能優(yōu)異的非屏蔽雙絞線纜（UTP），必須嚴(yán)格控制每道主要制造工藝，包括事先仔細(xì)篩選銅導(dǎo)線和熱塑材料，主導(dǎo)線的絕緣，兩根主導(dǎo)線相互扭絞成一根雙絞線，將數(shù)根雙絞線合成線纜，套上線纜外皮，最后包裝成品。為確保成品線纜的性能符合相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)要求，每一個制造階段，都必須經(jīng)過精心設(shè)計，每一個工藝過程都必須經(jīng)過嚴(yán)格控制。

線纜的制作包括12個步驟，從裸露的銅導(dǎo)線開始，到雙絞線被卷在卷軸上為止。

線纜制造工藝的12個步驟

1、主導(dǎo)線設(shè)計

主導(dǎo)線用來制作雙絞線，是由22到24AWG銅導(dǎo)線在外面裹一層絕緣材料而成。盡管它的結(jié)構(gòu)看起來很簡單，但是主導(dǎo)線的每一個特性都需要細(xì)心控制，以確保電氣和機(jī)械性能符合要求。主要特性包括銅導(dǎo)線的橫截面，銅導(dǎo)線外表面的輪廓和光滑度，以及在絕緣材料內(nèi)部導(dǎo)線的同心度。

一個雙絞線對包括兩根22到24AWG的銅導(dǎo)線，每一根外面都包裹一層絕緣材料。絕緣材料里的導(dǎo)線的同心度是決定導(dǎo)線性能的關(guān)鍵。

插入損耗（衰減）、阻抗和回波損耗等測量參數(shù)都直接和主導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)有關(guān)。

插入損耗表示信號通過一段距離傳輸后的損耗。因此，更粗的銅導(dǎo)線直徑，銅導(dǎo)線的正確退火，以及單位長度的絞線扭絞數(shù)減小，都是降低信號損耗的方法。

影響阻抗和回波損耗性能的有銅導(dǎo)線的直徑和形狀這樣的物理外形，絕緣材料的性質(zhì)，分散因子和主絕緣材料的厚度。表面缺陷，銅導(dǎo)線表面粗糙，橫截面呈橢圓形，或?qū)Ь€直徑有變化，都會導(dǎo)致線纜阻抗不一致，形成信號反射。主絕緣線纜的銅導(dǎo)體中心位置和圓截面，或橢圓度，也影響回波損耗。在壓制主絕緣層之前，必須格外小心不要讓裸露的銅導(dǎo)線受到損壞，保持導(dǎo)線表面的清潔，不能粘有異物。

典型的主導(dǎo)線制作過程是雙輪絕緣壓制流程，將導(dǎo)線繞通過兩個輪子傳動，通過擠壓模具，進(jìn)行將絕緣材料裹壓在導(dǎo)線表面。這樣作的好處有，出線速度更快，全部過程自動化，與手工相比，對導(dǎo)線造成的損壞幾乎沒有。

2、拉絲工藝

雙輪絕緣壓制流程的第一步是通過一組孔徑遞減的14-17道鉆石模具，把直徑較大的硬銅線（典型的12或13AWG），拉細(xì)到最后22到24AWG銅線。用一個滑輪從每個模具中拉出銅線，因為銅線被拉長，所以截面直徑變小，因而隨后的滑輪轉(zhuǎn)動的速度也相應(yīng)加快。因為在拉線的同時，產(chǎn)生大量的熱，所以拉線設(shè)備必須不斷進(jìn)行冷卻、潤滑，以延長模具使用壽命，減少滑動，使銅線表面光滑。完成的銅導(dǎo)線從模具中由一個絞盤拉出，然后進(jìn)行退火。

6類線纜的制造工藝包括通過一個配置盤和模具把多個雙絞線對和一個星型分隔器拉出來。

由于銅導(dǎo)線在拉線過程會逐漸變硬，拉出來的導(dǎo)線會變脆易折，因此退火工藝非常重要，直接影響導(dǎo)線的傳輸性能，特別是可以降低插入損耗。退火設(shè)備將裸導(dǎo)線迅速加熱到高溫，導(dǎo)線被置入一個充滿蒸汽的容器內(nèi)，促使其適當(dāng)軟化，以獲得所需的延展性。退火讓導(dǎo)線更實用，提高了傳輸性能，特別是降低了插入損耗。

在退火工藝之后是主絕緣壓制流程。絕緣材料的選擇要取決于c（UL）著火等級（plenum型CMP/FT6或豎直型CMR/FT4），傳輸性能的等級。除了低的靜電容量和漏電損耗，以及很好的絕緣性能和耐電壓能力以外，絕緣材料還要靈活、耐磨。通過在絕緣材料里加入滅火物質(zhì)（氯）、不易燃材料（氟）以及耐火材料（粘土），可以使線纜具有不同程度的阻燃性能。

為不同類的線纜選擇主導(dǎo)線的絕緣材料，需要考慮許多因素。特別是壓制線的速度和電氣性能，它們在很大程度上將影響UTP線纜最后的價格和性能。比如，LSPVC和FEP都屬于plenum型著火級別。盡管LSPVC主絕緣在350°F，相當(dāng)?shù)偷臏囟认聣褐?，抽線速度達(dá)到7000英尺/分鐘，但美中不足的是，LSPVC組件的電氣性能沒有能達(dá)到5e類和6類的傳輸要求。

FEP組件的電氣性能雖然達(dá)到數(shù)據(jù)等級，然而，由于需要特制的高溫壓制設(shè)備和具有獨特的熔化流動特性的炭氟絕緣材料，F(xiàn)EP極難制造。而且，F(xiàn)EP的絕緣壓制時的抽線速度只有區(qū)區(qū)2000英尺/分鐘。由于豎直型級別的主絕緣部分的材料特性，它們可以在低溫下以7000英尺/分鐘的抽線速度壓制出所有類的線纜。較慢的抽線速度和更好的原材料是plenum型級別線纜的成本比豎直型級別線纜高出很多的主要原因。

3、絕緣工藝

絕緣壓制工藝包括熔化、均勻處理，并通過一個壓制頭壓成（排出氣泡）小的彩色的熱塑小球。在這個過程中，絕緣材料壓制到一個預(yù)熱了的銅裸線上。

銅線在絕緣壓制之前需要預(yù)熱，是為了讓絕緣材料很好地覆蓋到銅裸線上，同時也是為了保證絕緣材料具有很好的物理性能（抗張強(qiáng)度和延展性）。有趣的是，雙輪絕緣壓制工藝過程中，抽線速度保持不變。而象一些工藝制作上的變化，諸如絕緣層厚度和表面的處理，靠調(diào)節(jié)從壓制頭拉出的材料的數(shù)量、塑料熔化的溫度和壓制的壓力來實現(xiàn)。

隨著絕緣壓制抽線速度的增加，逐級冷卻時間就變得越來越重要了，冷卻操作必須調(diào)節(jié)得更精確。對導(dǎo)線進(jìn)行逐級冷卻確保了絕緣層很好地覆蓋在導(dǎo)線表面，也為主導(dǎo)線進(jìn)行無接觸測試和處理作準(zhǔn)備。主導(dǎo)線的冷卻技術(shù)包括循環(huán)水槽和噴霧室。

使用噴水霧冷卻的兩個絞盤把主導(dǎo)線從冷卻水槽里拉出來。絞盤的結(jié)構(gòu)很關(guān)鍵，這是因為它是整個雙輪絕緣壓制流程的速度控制裝置。水冷卻絞盤和把導(dǎo)線從模具中拉出來的絞盤做同步轉(zhuǎn)動，以確保整個制造過程中的對線牽力的平滑調(diào)節(jié)。絞盤之間和每個絞盤內(nèi)部的閉環(huán)反饋確保流程速度的同步。反饋控制確保在整個流程沒有一處出現(xiàn)遲滯，遲滯會產(chǎn)生“抖動”，甚至導(dǎo)致主絕緣層表面的磨損。

4、雙絞線對的實現(xiàn)

通訊用線纜使用雙絞線結(jié)構(gòu)，既支持強(qiáng)大而靈活的產(chǎn)品設(shè)計，又獲得優(yōu)異的傳輸性能和電磁兼容能力（低的輻射泄漏和高的信號抗干擾性）。雙絞線纜在抗噪聲干擾（串?dāng)_）方面很成功，這是因為，它們的雙絞結(jié)構(gòu)支持不同的信號傳輸制式。這就是說，一根雙絞線的兩條導(dǎo)線（尖導(dǎo)線和環(huán)繞導(dǎo)線）上傳輸?shù)男盘栯妷悍迪嗟?，相位相反?/span>

雙絞線結(jié)構(gòu)使外界（相鄰雙絞線對或線纜環(huán)境）在一根線對的兩條導(dǎo)線上產(chǎn)生的一對噪聲，電壓幅值相等而且相位也相同?；诮邮軆筛鶎?dǎo)線的差分信號的接收設(shè)備，把線對上的噪聲看做兩個相近的電壓值，這樣，它們在信號重構(gòu)過程中很容易被去掉。通過設(shè)計，4線對線纜的每個線對可以有不同的雙絞數(shù)，以確保抑制外界和鄰近線對帶來的串?dāng)_。

在制造過程中，保持一致的線牽力和雙絞線的層數(shù)是至關(guān)重要。6類線纜的雙絞層更密，而且比5e類和3類線纜控制得更嚴(yán)格。因此，要制造更高性能的UTP線纜，必須有精度更高、技術(shù)更先進(jìn)的設(shè)備以及更慢的工藝速度。

制造數(shù)據(jù)級別的雙絞線，需要使用預(yù)先纏繞設(shè)備來為進(jìn)行纏繞工序準(zhǔn)備導(dǎo)線。預(yù)纏繞機(jī)器裝有旋轉(zhuǎn)著的弓，這是為了在纏繞之前，增加導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)力，扭轉(zhuǎn)力使兩根主導(dǎo)線在纏繞期間自動相互纏繞。這種機(jī)械增強(qiáng)更好的調(diào)節(jié)了雙絞線對的導(dǎo)線中心距，降低了返回?fù)p耗和阻抗。

纏繞設(shè)備作用在每根主導(dǎo)線上的扭力必須一樣大，這樣才能保證線對的扭絞平衡。數(shù)據(jù)級別主導(dǎo)線使用群絞技術(shù)，兩個弓繞著一個卷軸旋轉(zhuǎn)，4根導(dǎo)線通過分線板進(jìn)入弓的軸心。當(dāng)導(dǎo)線穿過弓時，它們還通過兩個反向滑輪。每個滑輪把一對導(dǎo)線扭成線對，這樣，這個機(jī)器就叫做“群絞設(shè)備”。這種方法的優(yōu)點是增加了產(chǎn)量和扭絞層數(shù)的準(zhǔn)確性。

用于5e類線纜制造的雙扭絞纏繞器能同時扭絞4根線對，每一對的扭絞層數(shù)都可不同。扭絞完的線對從輸出卷軸，通過以一定速度（由相應(yīng)的動力傳動系統(tǒng)組件控制速度，這個速度決定了4線對中每一個線對的扭絞層數(shù)）轉(zhuǎn)動的扭絞弓，被一個主驅(qū)動絞盤拉出來。在4個線對繞在旋轉(zhuǎn)的卷軸時，4個線對合成線纜。這個過程的線速一般是3類線纜300英尺/分鐘，5e類線纜芯100英尺/分鐘。

6類扭絞技術(shù)要求使用當(dāng)今最精確的線動力驅(qū)動控制系統(tǒng)。例如，連續(xù)監(jiān)控并保持線速穩(wěn)定的伺服馬達(dá)控制器和AC矢量驅(qū)動器。由于高精度雙群絞設(shè)備在雙輪傳動中使導(dǎo)線絞成線對，所以雙絞線的層數(shù)可以任意設(shè)定。改進(jìn)的弓設(shè)計減小了由于線對上的側(cè)力或拉力造成的性能下降。

4線對在最后的套線纜外皮之前合成線纜。在這道工序里，扭絞線對或扭絞線對和填充材料（象星型分隔器），通過一個分線板和模具，合成線纜。成纜工序增加了線纜的靈活性和強(qiáng)度，也有助于防止在套上線纜外皮后線對松動并分開。

5、套裝線纜外皮和包裝

給線纜芯套上外皮主要是為了保護(hù)線纜不會在使用中損壞，扭絞的線對不會變形。在套外皮期間，可以先在線纜芯上系上拉索。

線纜外皮正在被套在絕緣導(dǎo)線外面，外皮保護(hù)線纜不會在使用時受到損壞，也避免了雙絞導(dǎo)線擰絞圈數(shù)的變化。

目前，國內(nèi)各類布線線纜主要還是以PVC外護(hù)套為主，而PVC會發(fā)生絕緣老化，發(fā)脆，已及燃燒時會散發(fā)出HCI等有害氣體和煙霧，已引起人們的重視。因此，隨著人們環(huán)保安全意識的不斷增強(qiáng)，在國內(nèi)外的重大工程中環(huán)保型線纜即“低煙無鹵無毒”阻燃線纜的運用已越來越普遍。

在護(hù)套生產(chǎn)時，噴墨打印機(jī)在外皮上印上圖標(biāo)符號。這些標(biāo)記一般包括相反的連續(xù)長度，制造日期和可追溯的識別標(biāo)簽。在重新纏線時，線纜的長度，從主卷軸上的10萬英尺縮短到最后包裝的1000英尺。

包裝可有的選擇包括，木制的卷軸，以及“無軸”盒（通常都指Reelex牌產(chǎn)品）。無軸包裝需要與其它包裝不同的設(shè)備把加工的線纜盤成一個線纜自支承的8字型，放入一個裝有出線嘴的紙盒里，使用時，隨意從出線嘴里抽出線纜。

二、通信光纖生產(chǎn)工藝

通信用光纖大多數(shù)是由石英玻璃材料組成的。光纖的制造要經(jīng)歷光纖預(yù)制棒制備、光纖拉絲等具體的工藝步驟。最常使用的工藝是兩步法：第一步采用四種氣相沉積工藝，即：外氣相沉積（OutsideVapourDeposition-OVD）、軸向氣相沉積（VapourAxialDeposition-VAD）、改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積（ModifiedChemicalVapourDeposition-MCVD）、等離子化學(xué)氣相沉積（PlasmaChemicalVapourDeposition-PCVD）中的任一工藝來生產(chǎn)光纖預(yù)制棒的芯棒；第二步是在氣相沉積獲得的芯棒上施加外包層制成大光纖預(yù)制棒。值得強(qiáng)調(diào)的是，光纖預(yù)制棒的光學(xué)特性主要取決于芯棒的制造技術(shù)，光纖預(yù)制棒的成本主要取決于外包技術(shù)。

1、芯棒制造

芯棒制造技術(shù)普遍采用氣相沉積工藝，如OVD、VAD、MCVD、PCVD。其中OVD工藝是1970年美國康寧公司的Kapron研發(fā)的簡捷工藝。OVD工藝的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理為火焰水解，即所需的芯玻璃組成是通過氫氧焰或甲烷焰中攜帶的氣態(tài)鹵化物（SiCl4等）產(chǎn)生“粉末”逐漸地一層一層沉積而獲得的。OVD工藝有沉積和燒結(jié)兩個具體工藝步驟：先按所設(shè)計的光纖折射分布要求進(jìn)行多孔玻璃預(yù)制棒芯棒的沉積（預(yù)制棒生長方向是徑向由里向外），再將沉積好的預(yù)制棒芯棒進(jìn)行燒結(jié)處理，除去殘留水份，以求制得一根透明無水份的光纖預(yù)制棒芯棒，OVD工藝最新的發(fā)展經(jīng)歷從單噴燈沉積到多噴燈同時沉積，由一臺設(shè)備一次沉積一根棒到一臺設(shè)備一次沉積多根棒，從而大大提高了生產(chǎn)率，降低了成本。

VAD工藝是1977年由日本電報電話公司的伊澤立男等人，為避免與康寧公司的OVD專利的糾紛所發(fā)明的連續(xù)工藝。VAD工藝的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理與OVD工藝相同，也是火焰水解。與OVD工藝不同的是，VAD工藝沉積獲得的預(yù)制棒的生長方向是由下向上垂直軸向生長的。燒結(jié)和沉積是在同一臺設(shè)備中不同空間同時完成的，即預(yù)制棒連續(xù)制造。VAD工藝的最新發(fā)展由70年代的芯、包同時沉積燒結(jié)，到80年代先沉積芯棒再套管的兩步法，再到90年代的粉塵外包層代替套管制成光纖預(yù)制棒。

MCVD工藝是1974年由美國AT&T公司貝爾實驗室的Machesney等人開發(fā)的經(jīng)典工藝。MCVD工藝為朗訊等公司所采用的方法。MCVD工藝是一種以氫氧焰熱源，發(fā)生在高純度石英玻璃管內(nèi)進(jìn)行的氣相沉積。MCVD工藝的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理為高溫氧化。MCVD工藝是由沉積和成棒兩個工藝步驟組成。沉積是獲得設(shè)計要求的光纖芯折射率分布，成棒是將巳沉積好的空心高純石英玻璃管熔縮成一根實心的光纖預(yù)制棒芯棒?，F(xiàn)MCVD工藝采用大直徑合成石英玻璃管和外包技術(shù)，例如用火焰水解外包和等離子外包技術(shù)來制作大預(yù)制棒。這些外包技術(shù)彌補了傳統(tǒng)的MCVD工藝沉積速率低、幾何尺寸精度差的缺點，提高了質(zhì)量、降低了成本，增強(qiáng)了MCVD工藝的競爭力。

PCVD工藝是1975年由荷蘭飛利浦公司的Koenings提出的微波工藝。長飛公司采用的就是這種工藝。PCVD與MCVD的工藝相似之處是，它們都是在高純石英玻璃管管內(nèi)進(jìn)行氣相沉積和高溫氧化反應(yīng)。所不同之處是熱源和反應(yīng)機(jī)理，PCVD工藝用的熱源是微波，其反應(yīng)機(jī)理為微波激活氣體產(chǎn)生等離子使反應(yīng)氣體電離，電離的反應(yīng)氣體呈帶電離子。帶電離子重新結(jié)合時釋放出的熱能熔化氣態(tài)反應(yīng)物形成透明的石英玻璃沉積薄層。PCVD工藝制備芯棒的工藝有兩個具體步驟，即沉積和成棒。沉積是借助低壓等離子使流進(jìn)高純石英玻璃沉積管內(nèi)氣態(tài)鹵化物和氧氣在大約1000C°的高溫下直接沉積成設(shè)計要求的光纖芯玻璃組成。成棒則是將沉積好的石英玻璃管移至成棒用的玻璃車床上，利用氫氧焰高溫作用將該管熔縮成實心的光纖預(yù)制棒芯棒。PCVD工藝的最新發(fā)展是采用大直徑合成石英玻璃管為沉積襯底管，沉積速率提高到了2~3g/min，沉積長度達(dá)到1.2~1.5m。

2、外包層制造

外包層制造技術(shù)主要有套管法、等離子噴涂法、火焰水解法等。外包層制造技術(shù)是光纖通信全球性高速發(fā)展應(yīng)運而生的大光纖預(yù)制棒制造新技術(shù)。外包層技術(shù)發(fā)展和完善的目的是將光纖預(yù)制棒做的更粗、更長，即提高光纖生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，使光纖通信比其他介質(zhì)的通信形式具有更大、更強(qiáng)的競爭力。外包層技術(shù)中的套管法是將氣相沉積工藝制成的芯棒置入一根作光纖外包層的高純石英玻璃管內(nèi)制造大預(yù)制棒技術(shù)。等離子噴涂法是用高頻等離子焰將石英粉末熔制于氣相沉積工藝得到的芯棒上制成大預(yù)制棒的技術(shù)?；鹧嫠夥ǎǚ勰┩獍嵸|(zhì)上就是OVD、VAD等火焰水解外沉積工藝在芯棒上的應(yīng)用。

通常，將氣相沉積法工藝和外包層技術(shù)結(jié)合制成的大預(yù)制棒直徑縮小，且保持芯包比和折射率分布恒定的操作稱為光纖拉絲。拉絲過程中要對裸光纖施加預(yù)涂覆層保護(hù)。涂覆層既可以保護(hù)光纖的機(jī)械強(qiáng)度、隔離外界潮濕，又可以避免外應(yīng)力引起光纖的微彎損耗。此外，高速拉絲還應(yīng)注意光纖的充分冷卻，消除光纖中的殘余內(nèi)應(yīng)力，以求確保光纖的翹曲度指標(biāo)最優(yōu)。

第三節(jié) 國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢 分析

傳統(tǒng)的G.652單模光纖在適應(yīng)上述超高速長距離傳送網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要方面已暴露出力不從心的態(tài)勢，開發(fā)新型光纖已成為開發(fā)下一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。目前，為了適應(yīng)干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的不同發(fā)展需要，已出現(xiàn)了兩種不同的新型光纖，即非零色散光(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。其中，全波光纖將是以后開發(fā)的重點，也是現(xiàn)在 研究 的熱點。從長遠(yuǎn)來看，XPON技術(shù)無可爭議地將是未來寬帶接入技術(shù)的發(fā)展方向。但從當(dāng)前技術(shù)發(fā)展、成本及應(yīng)用需求的實際狀況看，它距離實現(xiàn)廣泛應(yīng)用于電信接入網(wǎng)絡(luò)這一最終目標(biāo)還會有一個較長的發(fā)展過程。


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