模塊化連接器在 20 世紀(jì) 60 年代由 AT&T 公司推出，以取代笨重的電話連接器，目前已成為全球通信和數(shù)據(jù)服務(wù)的主力軍。雖然最初以電話連接為目標(biāo)，但隨著時(shí)間的推移，標(biāo)準(zhǔn)插孔 （RJ） 連接器也擴(kuò)展到了數(shù)據(jù)通信。這成就了今天可能是最常見的模塊化連接器——RJ45 連接器。它們廣泛用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，通常稱為以太網(wǎng)連接器。雖然使用廣泛，但本文旨在深度揭示 RJ45 連接器的所有方面，包括其基本特征和功能、應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)等等。

　　RJ45 基礎(chǔ)知識(shí)

　　在最基本的層面上，RJ45 連接器就是一種與電纜配對(duì)的模塊化互連裝置，能夠向各種電子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)通信。它們包含 8 個(gè)觸頭和 8 個(gè)用于信號(hào)或電源的導(dǎo)線位置，這意味著它們?cè)试S連接 4 個(gè)雙絞線對(duì)。盡管這種 8 個(gè)觸頭、8 個(gè)位置的設(shè)置使得它們與其他 8P8C 連接器相似，但實(shí)際的 RJ45 連接器還有一個(gè)凸片，只允許在一個(gè)方向上將器件插入兼容的插座，以防止連接不當(dāng)。雖然大多數(shù) 8P8C 連接器被稱為 RJ45，但這并不完全準(zhǔn)確，因?yàn)?8P8C 連接器可以插入 RJ45 插座，但 RJ45 連接器不能插入 8P8C 插座。

　　與任何 模塊化連接器 一樣，RJ45 連接器具有多種優(yōu)勢(shì)，如成本低、無(wú)焊連接器裝配和接線、快速生產(chǎn)定制電纜、簡(jiǎn)單的插入和拆除、用簡(jiǎn)單的工具輕松進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配，以及現(xiàn)場(chǎng)定制電纜的能力。除這些基本優(yōu)勢(shì)之外，RJ45 連接器還可以提供一些額外的功能，包括：

• 　　屏蔽 – 消除了 EMI/RFI 影響
• 　　鍵控 – 確保了正確插入
• 　　多種安裝能力 – 允許采用面板、電路板、表面或通孔方法
• 　　顯示屏和指示器 – 顯示連接狀態(tài)
• 　　集成磁性元件 – 可以實(shí)現(xiàn)更好的屏蔽和電流保護(hù)
• 　　高可靠性 – 為硬件和連接提供保護(hù)

　　RJ45 的用途和應(yīng)用

　　RJ45 連接器最常用于連接一個(gè)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接的設(shè)備和另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。例如，連接到服務(wù)器、路由器、調(diào)制解調(diào)器、智能電視、游戲機(jī)或任何利用以太網(wǎng)協(xié)議的設(shè)備的 PC。RJ45 連接器提供的硬接線連接允許更大的數(shù)據(jù)速度，改善穩(wěn)定性并提高安全性。這使得 RJ45 連接對(duì)專業(yè)用途和個(gè)人使用都有吸引力。

圖 1：RJ45 連接器在眾多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中很常見（圖片來源：CUI Devices）。

　　RJ45 產(chǎn)品系列增加了像更高速度和堅(jiān)固性這樣的特性和功能后，使得這種互連系統(tǒng)更加適合用于辦公室或家庭網(wǎng)絡(luò)以外的用途，而 EtherCAT 協(xié)議的引入則使之在工廠車間和其他地方的使用也越來越多。使用 RJ45 技術(shù)的一些較新應(yīng)用包括：

• 　　工廠自動(dòng)化
• 　　工業(yè)過程控制
• 　　工業(yè)機(jī)器人技術(shù)（制造和裝配）
• 　　測(cè)試與計(jì)量系統(tǒng)
• 　　質(zhì)量控制體系
• 　　互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議語(yǔ)音 （VOIP） 系統(tǒng)和設(shè)備
• 　　物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

　　RJ45 連接器標(biāo)準(zhǔn)介紹

　　對(duì)于 RJ45 連接器，有多個(gè)適用的標(biāo)準(zhǔn)，具體適用那個(gè)標(biāo)準(zhǔn)取決于其應(yīng)用和預(yù)期用途。這里簡(jiǎn)要地總結(jié)了這些適用的標(biāo)準(zhǔn)，但有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將在后面更詳細(xì)地介紹。

　　ANSI/TIA 1096-A – 包括 RJ45 器件的基本機(jī)械特征、物理尺寸和接觸要求

　　T-568A和T-568B – 基本接線和引腳分配標(biāo)準(zhǔn)

　　IEEE 802.3at、802.3af 和 802.3bt – RJ45 連接器的各種以太網(wǎng)供電 （PoE） 標(biāo)準(zhǔn)，能夠向終端設(shè)備提供電流

　　IEEE 1394 – 與 RJ45 一起使用的數(shù)據(jù)接口總線結(jié)構(gòu)

　　其他各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了 RJ45 器件使用的電纜或電線，同樣也主要取決于最終應(yīng)用。

　　以太網(wǎng)和 EtherCAT

　　RJ45 和以太網(wǎng)是兩個(gè)相輔相成的術(shù)語(yǔ)。由 IEEE 在 20 世紀(jì) 80 年代制定的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) （IEEE 802.3） 定義了配置以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（連接）的規(guī)則、連接所需的導(dǎo)體數(shù)量、預(yù)期性能和數(shù)據(jù)傳輸框架。它仍然是世界上使用最廣泛和最受歡迎的局域網(wǎng)技術(shù)，因?yàn)樗子谑褂谩⒊杀镜?、速度快，而且支持廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，RJ45 連接器是網(wǎng)絡(luò)安裝中使用的標(biāo)準(zhǔn)器件。

　　2003 年推出的控制自動(dòng)化技術(shù)以太網(wǎng) （EtherCAT） 是一個(gè)高度靈活的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，被業(yè)界用于實(shí)時(shí)工廠自動(dòng)化、測(cè)試和計(jì)量等方面。它由 IEC 標(biāo)準(zhǔn) 61158 定義，工作在高速度下，效率很高。EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)利用兩個(gè) RJ45 端口，不需要其他特殊硬件。一個(gè) RJ45 連接到網(wǎng)絡(luò)中的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)，另一個(gè)連接到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣就可以有效地利用帶寬。

　　以太網(wǎng)布線類別

　　用于以太網(wǎng)和 EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)的布線有多種不同的類型，從 Cat5 和 Cat6 到現(xiàn)在的 Cat7，甚至是新的 Cat8。每種電纜標(biāo)準(zhǔn)都提供了大不相同的性能指標(biāo)，但都仍然利用相同的 RJ45 連接器。這意味著每條電纜，不管是哪種標(biāo)準(zhǔn)，都由 8 根線和 4 對(duì)雙絞線組成，這與 RJ45 的 8P8C 配置相匹配。

　　由于 Cat5e 電纜的速度比 Cat5 快 10 倍，并且具有更好的抗串?dāng)_或干擾能力，Cat5 在這一點(diǎn)上大多已經(jīng)過時(shí)。接下來，Cat6 比 Cat5e 又提高了帶寬容量，通過屏蔽進(jìn)一步減少串?dāng)_和干擾，并保持向后兼容 Cat5/5e。它經(jīng)常用于需要千兆位速度的網(wǎng)絡(luò)安裝中。較新的 Cat6a 采用了厚的塑料外殼，進(jìn)一步減少了串?dāng)_，并允許更長(zhǎng)的電纜運(yùn)行，最長(zhǎng)可達(dá) 328 英尺。Cat7 和 Cat7a 也分別增加了帶寬容量。

　　表 1：以太網(wǎng)電纜類別規(guī)格（圖片來源：CUI Devices）

　　以太網(wǎng)供電 （PoE）

　　除了轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)外，RJ45 連接器還能利用以太網(wǎng)電纜中未使用的雙絞線對(duì)，向所連接的設(shè)備提供電力。這種以太網(wǎng)供電 （PoE） 技術(shù)是由 IEEE 標(biāo)準(zhǔn) 802.3af 及其迭代版本所定義的，持續(xù)提高了電力輸送能力。

　　表 2：以太網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)（圖片來源：CUI Devices）

　　能夠通過這些線對(duì)提供直流電消除了對(duì)單獨(dú)進(jìn)行電源接線的需要。由于不需要單獨(dú)的電線、插座或安裝，PoE 已經(jīng)迅速普及，正是因?yàn)樗鼛砹顺杀竟?jié)約和靈活性。而且 PoE 的設(shè)計(jì)更安全、可靠和可擴(kuò)展。

圖 2：PoE 供電器為以太網(wǎng)連接的設(shè)備提供電力（圖片來源：CUI Devices）

　　T568A 和 T568B 標(biāo)準(zhǔn)

　　T568A 和 T568B 是兩個(gè) RJ45 引腳分配標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了連接器內(nèi) 8 條線的分配。這些彩色編碼導(dǎo)線必須正確插入其指定的引腳分配位置，以保證以太網(wǎng)的正常運(yùn)行。T568A 為舊的接線提供向后的兼容性，T568B 提供了更好的信號(hào)隔離和噪音保護(hù)。RJ45 直通式連接器允許導(dǎo)線穿過連接器，并在壓接過程中進(jìn)行修剪，以便更容易對(duì)齊。

圖 3：T568A 和 T568B 引腳分配（圖片來源：CUI Devices）

圖 4：RJ45 連接器中顯示的 T568B 接線（圖片來源：CUI Devices）

　　決定哪種標(biāo)準(zhǔn)合適，將取決于個(gè)人的設(shè)計(jì)需求以及是否使用直通電纜或交叉電纜。直通電纜（跳線）在兩端都采用相同的接線標(biāo)準(zhǔn)，而交叉電纜則在一端采用 T568A 和另一端采用 T568B ，且用于連接同類型設(shè)備。反轉(zhuǎn)線是扁平的，將設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的控制臺(tái)端口。它們只用于建立一個(gè)接口，不傳輸數(shù)據(jù)。

　　環(huán)回和 T1 是另外兩個(gè)可能聽到的常用術(shù)語(yǔ)。環(huán)回是一種允許計(jì)算機(jī)與自身連接的連接方式，可用于診斷、排除故障和與服務(wù)器連接。T1 線路雖遠(yuǎn)不如 15-20 年前常用，但它是直接從電信服務(wù)提供商到最終用戶的專用線路，擁有更高的速度，可以同時(shí)傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)。

　　RJ45 的最終設(shè)計(jì)考慮

　　設(shè)計(jì)時(shí)要將 RJ45 連接器與以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)接需要注意多個(gè)技術(shù)問題。在板級(jí)，重點(diǎn)是減少 EMI，保持電信號(hào)隔離，并保持信號(hào)完整性。如果無(wú)法深入研究電路設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，那么密切關(guān)注電路板上導(dǎo)線的長(zhǎng)度和位置就很重要。另外還應(yīng)考慮 PCB 上連接器的物理位置。

　　之于磁性元件，如果在設(shè)計(jì)中加入了有線以太網(wǎng)，就必須考慮，因?yàn)?10/100/1000 Base-T 網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)規(guī)范中就包括了磁性元件。磁性元件是繞線元件（如變壓器），提供 EMI 屏蔽，防止故障和瞬態(tài)，并提供電氣隔離和信號(hào)平衡。它們必須被隔離，并盡可能地靠近 RJ45 連接器。

　　在設(shè)計(jì)中加入磁性材料有兩種選擇。選項(xiàng)一是選擇一個(gè)在外殼中集成磁性元件的 RJ45 連接器。RJ45 磁性插孔具有改進(jìn) EMI 屏蔽和連接更可靠的優(yōu)點(diǎn)。第二個(gè)選擇是在 PHY（以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)）芯片和普通 RJ45 插口之間的 PCB 上添加一個(gè)磁性模塊。磁性模塊往往比集成連接器便宜，同時(shí)能提供更好的靜電放電 （ESD） 保護(hù)。這兩種選擇各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行權(quán)衡。

　　結(jié)語(yǔ)

　　與其他模塊化連接器一樣，RJ45 連接器帶來了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)導(dǎo)入、快速和簡(jiǎn)便的安裝、產(chǎn)品的廣泛性和用戶的易用性。它們已為世界各地的家庭和辦公室網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所接受，并正在不斷為工廠車間和惡劣環(huán)境所接受。

　　CUI Devices 提供各種 RJ45 連接器，具有多種選件，包括集成磁性元件、PoE、LED 指示燈等。