很好的问题。Zac67 在回答这个问题上做得很好,但我想给出我自己的看法。
您的问题围绕着另外两个但相关的问题:
- 为什么 UTP 使用一对电线?
- 为什么 UTP 将电线缠绕在一起?
这两个问题都与电磁干扰 (EMI) 有关。第一个主要降低出站EMI,第二个降低入站EMI。
为什么 UTP 使用一对电线?
施加到电线上的电压会发出出站 EMI。如果只有一根电缆在使用,那么这不是什么大问题。但通常电缆与许多其他电缆并排运行,并且不希望一根电缆的出站 EMI 影响其旁边的其他电线的传输。
设计的解决方案是传输两个彼此相反的信号。
例如,假设我们需要从电缆的一端向另一端发送 +5v 的电压。假设将 +5v 泄漏 +0.5v 传输到相邻电缆。为了抵消这一点,请使用另一根电线传输完全相反的:-5v,这也会将 -0.5v 泄漏到相邻的电缆。泄漏 +0.5v 和 -0.5v 的综合效果最终是 0v 的出站发射。
(这不是完美的净 0排放,但您可以看到这个概念)。
这在电气工程领域被称为平衡对,并以双绞线与 TX+ 和 TX- 线表示。
这使您可以使用不需要在屏蔽方面进行大量投资的布线方案,这也是大量使用非屏蔽双绞线 (UTP) 布线而不是屏蔽双绞线 (STP) 的部分原因
到目前为止,我们只回答了为什么我们使用一对电线,接下来我们将研究它们为什么被扭曲。
为什么 UTP 将电线缠绕在一起?
尽管采用了上述使用平衡对的策略,但无法避免任何电线都会暴露于一定量的入站 EMI 的事实。为了抵消这一点,设计了另一种策略来减少平衡对上吸收的 EMI。
该策略围绕这样一个事实:电线离源越近,EMI 干扰就越大。如果在一根线上发送相反电压的两根电线“轮流”靠近源,它们将暴露于相同数量的入站 EMI。允许接收端从 EMI 中提取预期信号。
这是它的工作原理:
蓝线以 +50v 开头,绿线以完全相反的 -50v 开头。EMI 源是红色圆圈,围绕 EMI 源的每个波对电线的影响越来越小。如果您只在每个灰点(每个扭曲的顶部和底部)添加 EMI,两条线最终都会收到 +22v 的干扰。
即使在导线右侧接收到的最终电压不同,请注意整个双绞线上的电压差异是一致的:始终相距 100v。EMI 对两根导线的影响相同。您可以轻松计算最终值 (100v) 的差异,并将其显示在数轴上以确定起始电压为 +50v 和 -50v:
应该说,为了传达概念,上面使用的数字被大大简化了。典型的 EMI 辐射仅影响微伏 (µV) 范围内的信号 — 即伏 (V) 的 1,000,000 分之一。但是这些概念仍然成立:因为正在发送原始信号和反向信号,所以抵消了净出站发射,并且由于扭曲,两条线同样受到相同量的干扰。
综上所述,我们可以直接回答您的问题:
然而,我不明白的是为什么有一条单独的 + 和 - 传输和接收线,以及它们的作用。
他们每个人都携带自己的信号吗?
是的,但它们彼此相反。
或者一个是参考电压?
是的,它们是彼此的相互参考。
上面的图片和内容都来自这一部分的以太网布线的一篇文章上我的博客。如果您想了解有关该主题的更多信息,请随时查看。