Parametry transmisyjne
Przesyłanie sygnałów i danych między nadajnikiem (źródłem sygnałów) a odbiornikiem odbywa się po torach transmisyjnych, z których każdy składa się z dwóch żył tego samego kabla. Transmisji sygnałów towarzyszy ich tłumienie i zniekształcanie. Stłumienie i zniekształcenie sygnału, który dociera do odbiornika, powinno być jednak na tyle niewielkie, aby sygnał pozostał czytelny i mógł być bezbłędnie identyfikowany przez odbiornik.
Rozróżniamy dwa rodzaje torów transmisji sygnałów: tory symetryczne i tory współosiowe. Tor symetryczny charakteryzuje wzajemnie symetryczny układ (odbicie zwierciadlane) dwóch identycznych żył izolowanych, ułożonych jedna obok drugiej, przy czym odległość między nimi jest niezmienna. Tor współosiowy zbudowany jest z pojedynczej żyły izolowanej, wokół której znajduje się druga żyła, cylindryczna, otaczająca izolację, przy czym osie obu żył pokrywają się (żyły ułożone są współosiowo).
Z punktu widzenia charakteru sygnałów, dzielimy je na sygnały analogowe i sygnały cyfrowe (patrz rozdział: Tłumienie i zniekształcanie sygnałów). Natomiast z punktu widzenia częstotliwości sygnałów, dzielimy je na sygnały o częstotliwościach akustycznych - do kilkudziesięciu kilohertzów, oraz sygnały o częstotliwościach radiowych - od kilkudziesięciu kilohertzów (sygnały analogowe) lub kilkudziesięciu kilobajtów na sekundę (sygnały cyfrowe) w górę. Im większa częstotliwość sygnału, tym bardziej jest tłumiony i zniekształcany, toteż kabel, którym mają być transmitowane sygnały o częstotliwościach radiowych, musi spełniać określone wymagania.
Poniżej omówiono podstawowe parametry transmisyjne kabli i ich wpływ na przesyłane sygnały:
Rezystancja żyły (ang. conductor resistance) [/km] mierzona jest prądem stałym i jej wartość zależy od średnicy (przekroju) żyły kabla. Rezystancja wpływa na tłumienie (straty) energii sygnałów o częstotliwościach akustycznych i ma istotny wpływ na tłumienie sygnałów o częstotliwościach radiowych.
Asymetria rezystancji (ang. resistance unbalance) [%] dotyczy wyłącznie torów symetrycznych i jest nią różnica rezystancji dwóch żył tej samej wiązki kabla. Małe wartości asymetrii rezystancji świadczą o poprawnym wykonaniu kabla.
Rezystancja izolacji (ang. insulation resistance) [M.km] mierzona jest prądem stałym między jedną z żył kabla i pozostałymi żyłami zwartymi. Jej wartość zależy od materiału izolacji i od jej grubości.
Odporność izolacji na napięcie probiercze (ang. dielectric strenght) [V], stałe lub przemienne, przyłożone przez 1 minutę, jest próbą potwierdzającą poprawne wykonanie izolacji gotowego kabla.
Pojemność skuteczna (ang. mutual capacitance) [nF/km] to pojemność między żyłami tego samego toru symetrycznego, określana jest zwykle dla częstotliwości 1 kHz.
Asymetria pojemności względem ziemi (ang. capacitance unbalance to groud) [pF/km] dotyczy wyłącznie torów symetrycznych i jest różnicą pojemności cząstkowych względem ziemi poszczególnych żył tego samego kabla. Małe wartości asymetrii pojemności świadczą o poprawnym wykonaniu kabla.
Impedancja sprzężeniowa ekranu (ang. transfer impedance) [m/m] charakteryzuje przenikanie energii elektromagnetycznej przez ekran i mierzona jest zwykle przy częstotliwości 10 MHz.
Impedancja falowa (ang. characteristic impedance) [ ] torów kabla, określana zwykle dla częstotliwości 1 MHz, decyduje o zastosowaniu kabla. Ze względu na warunek dopasowanie impedancji, impedancja falowa toru oraz impedancja wyjściowa nadajnika i impedancja wejściowa odbiornika powinny być takie same.
Tłumienność falowa (ang. attenuation loss) [dB/km, dB/100m] określa tłumienie sygnału wywołane przez elementy samego kabla. Podawane są wartości maksymalne dla zakresu częstotliwości radiowych. Informuje o poziomie jakości konstrukcji kabla.
Tłumienność odbiciowa (ang. return loss) [dB] określona jest przez różnicę poziomów (w decybelach) sygnału użytecznego oraz niepożądanego echa pierwotnego (wypadkowego sygnału odbić jednokrotnych od nieregularności wewnętrznych kabla) w punkcie dołączenia źródła. Podawane są wartości minimalne dla zakresu częstotliwości radiowych. Informuje o poziomie jakości wykonania kabla.
Tłumienność przenikowa [dB] określona jest przez różnicę poziomu sygnału użytecznego, w miejscu dołączenia jego źródła do toru zakłócającego, oraz poziomu szkodliwego sygnału przeniku, wywołanego przez przenikanie energii elektromagnetycznej sygnałów do sąsiedniego toru zakłócanego, na jednym z jego końców: przy źródle sygnału (tłumienność zbliżnoprzenikowa) bądź na przeciwległym końcu (tłumienność zdalnoprzenikowa). Podawane są wartości minimalne dla zakresu częstotliwości radiowych. Informuje o poziomie jakości wykonania kabla.
Kategorie i parametry kabli teleinformatycznych
Underwriters Laboratories, amerykańska jednostka certyfikująca, opracowała system klasyfikacji kabli teleinformatycznych z wiązkami parowymi, oparty na podziale na kategorie. Podstawowym kryterium tego podziału jest przydatność kabla do transmisji cyfrowej o określonej przepływności binarnej, co - jak wiadomo - jest równoznaczne z przydatnością symetrycznych torów transmisyjnych kabla do pracy w określonym zakresie częstotliwości sygnałów.
Przydatność torów do transmisji sygnałów analogowych bądź cyfrowych o określonym widmie częstotliwości jest całkowicie zdeterminowana przez parametry transmisyjne torów. W chwili obecnej, zdefiniowane są wymagania, jakie powinien spełniać kabel zakwalifikowany do jednej z niżej wymienionych kategorii.
Kategoria 1 obejmuje kable o torach przeznaczonych do transmisji sygnałów w paśmie częstotliwości akustycznych oraz do doprowadzania zasilania o niewielkiej mocy. Nie stawia się żadnych wymagań wobec parametrów transmisyjnych torów kabli tej kategorii.
Kategoria 2 obejmuje kable o liczbie par od 2 do 25, z torami przystosowanymi do transmisji sygnałów w zakresie częstotliwości do 2 MHz, z przepływnością binarną do 2 Mb/s. Sprecyzowane są wymagania dotyczące impedancji falowej (84 do 120 ) oraz tłumienności falowej torów do 1 MHz (przy 1 MHz, co najwyżej 26 dB/km).
Kategoria 3 dotyczy kabli z torami przewidzianymi do pracy przy częstotliwościach do 16 MHz, przy przepływności do 16 Mb/s.
Kategoria 4 dotyczyła kabli o torach przystosowanych do transmisji w paśmie częstotliwości do 20 MHz i przy większym zasięgu w stosunku do kategorii 3. Jako zamienniki tej kategorii, większość producentów oferuje obecnie kable kategorii 5.
Kategoria 5 dotyczy kabli z torami przewidzianymi do pracy przy częstotliwościach do 100 MHz, z przepływnością binarną do 100 Mb/s (transmisja simpleksowa - po dwóch różnych torach, po jednym dla każdego kierunku).
Kategoria 5e dotyczy kabli czteroparowych z torami przewidzianymi do pracy przy częstotliwościach do 100 MHz, z przepływnością binarną do 1 Gb/s (transmisja dupleksowa - po czterech torach w obydwu kierunkach).
Kategoria 6 dotyczy kabli czteroparowych z torami przewidzianymi do pracy przy częstotliwościach do 200 (250) MHz, z przepływnością binarną większą od 1 Gb/s (transmisja dupleksowa - po czterech torach w obydwu kierunkach).
Kategoria 7 dotyczy kabli z dwoma lub czterema indywidualnie ekranowanymi parami, których tory przewidziane są do pracy przy częstotliwościach do 600 MHz, z przepływnością binarną znacznie większą od 1 Gb/s.