RJ45 連接器 - 您該具備的知識

模組化連接器自 1960 年代由 AT&T 推出，以取代笨重的電話連接器之後，已成為全球通訊和數據服務的重要元件之一。雖然最初以電話連接為目標，但已註冊插孔 (RJ) 連接器多年來不斷拓展，已經將數據通訊包含在內。因此 RJ45 可能已發展成當今最受公認的模組化連接器，在電腦網路應用中運用，且通常稱為乙太網路路連接器。雖然已經廣泛運用，但本文的宗旨是深入探究 RJ45 連接器的所有內容，包括基本特性和功能、應用、標準等。

RJ45 基礎知識

從最基本的層面來看，RJ45 連接器屬於模組化互連裝置，與纜線配對後，可針對多種電子系統提供數據通訊。其含有 8 個觸點和 8 個電線腳位，可用於傳輸訊號或電力，這也意味著可達到 4 個雙絞線對。雖然這種 8 觸點、8 腳位的設置類似於其他 8P8C 連接器，但 RJ45 連接器實際上更進一步具備一個耳片，僅允許具有相容插槽的裝置以單一方向插入，以免連接錯誤。雖然大多數 8P8C 連接器被稱為 RJ45，但這並不完全準確，因為 8P8C 連接器可以插入 RJ45 插座，但 RJ45 連接器不能插入 8P8C 插槽。

RJ45 連接器與任何模組化連接器一樣，都具有多種優點，例如低成本、免焊接的連接器組裝與接線、客製化纜線快速生產、簡易的插入和拆卸、使用簡易工具即可輕鬆現場組裝，以及現場客製化纜線的能力。除了這些基本優勢之外，RJ45 連接器還可以提供一些附加特點，包括：

• 屏蔽 – 消除 EMI/RFI 的影響
• 鍵控 – 確保正確插入
• 多種安裝能力 – 適用於面板、板材、表面或通孔方法
• 顯示器和指示燈 – 指示連接狀態
• 整合式磁性元件 – 可達到更優異的屏蔽和電流保護
• Hi-Rel – 針對硬體和連接提供保護

RJ45 的用途和應用

RJ45 連接器最常用於將一個支援網際網路的裝置與另一個網路裝置連接。例如，PC 連接到伺服器、路由器、數據機、智慧電視、遊戲主機，或是採用乙太網路協定的任何裝置。RJ45 連接器提供的固線式連接可達到更快的數據傳輸速度、增進穩定性，以及更高的安全性。因此 RJ45 連接在專業和個人用途都具有吸引力。

圖 1：RJ45 連接器常用於連網裝置 (圖片來源：Same Sky)

RJ45 產品線也添加了速度提升與耐用度等特點與功能，因此也是一種互連系統，可用於辦公室或家庭連網以外的用途，而 EtherCAT 協定的引進，更讓適用範圍延伸到工廠車間及其他領域。採用 RJ45 技術的一些新興應用包括：

• 工廠自動化
• 工業製程控制
• 工業機器人 (製造和組裝)
• 測試和量測系統
• 品質管制系統
• 網際網路協定語音 (VOIP) 系統和裝置
• 物聯網 (IoT) 網路裝置

RJ45 連接器標準簡介

RJ45 連接器有幾個適用的標準，室應用和預期用途而定。在此將概述這些適用標準，但有些標準會再之後詳加說明：

• ANSI/TIA 1096-A – 涵蓋 RJ45 裝置的基本機械特性、實體尺寸和觸點要求
• T-568A 和 T-568B – 基本接線和引腳配置標準
• IEEE 802.3at、802.3af 和 802.3bt – RJ45 連接器的多種乙太網路供電 (PoE) 標準，可供應電流給終端裝置
• IEEE 1394 – 搭配 RJ45 一起使用的數據介面匯流排結構

針對 RJ45 裝置指定其纜線或電線的其他多種標準，同樣也取決於最終應用。

乙太網路和 EtherCAT

RJ45 和乙太網路是兩個形影不離的詞彙。乙太網路標準 (IEEE 802.3) 是由 IEEE 在 1980 年代制訂，其規定乙太網路 (連接) 的配置規則、連接所需的導線數量、預期效能以及數據傳輸框架。因為 RJ45 連接器的使用簡便性、成本、速度和豐富的網路協定支援，目前仍然是全球使用最廣泛和最常見的 LAN 技術，更是網路設置時的標準裝置。

控制自動化技術乙太網路 (EtherCAT) 於2003年推出，是產業用於即時工廠自動化、測試和測量等用途的高度靈活網路協定。由 IEC 標準 61158 定義，能高速運作並達到優異效率。EtherCAT 網路採用兩個 RJ45 連接埠，無需其他特殊硬體。一個 RJ45 連接到網路中的前一個節點，另一個則連接到下一個節點，藉此有效利用頻寬。

乙太網路纜線類別

乙太網路和 EtherCAT 網路所用的纜線分為幾種不同類型，從 Cat5、Cat6 到現在的 Cat7，甚至是新推出的 Cat8。每個纜線標準都提供截然不同的效能指標，但仍使用相同的 RJ45 連接器。這意味著無論標準如何，每條纜線是由 8 根電線和 4 根雙絞線對組成，可配合 RJ45 的 8P8C 配置。

Cat5 此時幾乎已經淘汰，因為 Cat5e 纜線可提供比 Cat5 快 10 倍的速度，且對串音或干擾的抵抗力更強。此外，在頻寬能力上，Cat6 比起 Cat5e 有所改善，並可透過屏蔽進一步減少串音和干擾，且仍可向下相容於 Cat5/5e。常用於需要 Gigabit 速度的網路設置。更新推出的 Cat6a 結合了厚塑膠外殼，能更進一步減少串音，且可延長纜線長度，最長達 328 英尺。Cat7 和 Cat7a 皆微幅提升頻寬能力。

表 1：乙太網路纜線類別規格 (圖片來源：Same Sky)

乙太網路路供電 (PoE)

除了數據訊號中繼外，RJ45 連接器還可透過乙太網路纜線中未使用的雙絞線對，提供電力給連接的裝置。此乙太網路供電 (PoE) 技術由 IEEE 標準 802.3af 定義，後續更新版本更持續提高供電能力。

表 2：乙太網路供電標準 (圖片來源：Same Sky)

透過這些線對提供直流電力，就無需另外進行電源接線。由於不需要單獨的纜線、插座或安裝，PoE 可節省成本並具有靈活性，因此迅速發展。PoE 的設計也相當安全、可靠且可擴充。

圖 2：PoE 供電器可供電給連接乙太網路的裝置 (圖片來源：Same Sky)

T568A 和 T568B 標準

T568A 和 T568B 是兩個 RJ45 引腳配置標準，可指定連接器內 8 條電線的分配。這些顏色編碼的電線必須正確插入其指定的引腳配置位置，以便乙太網路網路正常運作。T568A 針對舊接線提供向下相容性，T568B 則提供更優異的訊號隔離和雜訊保護。RJ45 直通連接器可讓電線透過連接器饋入，並在壓接過程中進行修剪，即可更輕易對準。

圖 3：T568A 和 T568B 引腳配置 (圖片來源：Same Sky)

圖 4：RJ45 連接器的 T568B 接線 (圖片來源：Same Sky)

決定適合的標準時，需取決於個別設計需求，以及是使用直通纜線或交叉纜線。直通 (跳線) 纜線在兩端都採用相同的接線標準，但交叉纜線則在一端採用 T568A，另一端採用 T568B，藉此連接相同類型的裝置。翻轉纜線採用扁平設計，可將裝置連接到網路交換機中控埠。僅會用來進行介接，不會傳輸數據。

回送和 T1 是此領域另外兩個常見的詞彙。回送是一種連線類型，可讓電腦與自身介接，可用於診斷、故障排除以及與伺服器連接。T1 線路已經不像 15、20 年前那麼常見，但這種專用線路會從電信服務供應商直接連到最終使用者，可提供更高的速度，且可進行語音和數據傳輸。

RJ45 的最終設計考量事項

針對要介接乙太網路的 RJ45 連接器，在設計時要記住幾個技術考量事項。在電路板層級的重點是降低 EMI、保持電氣訊號的隔離，並且維持訊號完整性。在此就不詳述電路設計的過程，但要密切注意電路板上走線的長度和位置。也要考量連接器在 PCB 上的實際擺放位置。

若有採用磁性元件，要在設計中添加有線乙太網路時，就必須將磁性元件納入考量，以便符合 10/100/1000 Base-T 網路的乙太網路規範。磁性元件是指繞線式元件 (如變壓器)，可提供 EMI 屏蔽、防止故障和瞬變，並可提供電氣隔離和訊號平衡。必須加以隔離，並盡可能靠近 RJ45 連接器。

要在設計中添加磁性元件有兩種方法。首先是挑選外殼中有整合式磁性元件的 RJ45 連接器。RJ45 磁性插孔的優點在於可改進 EMI 屏蔽效果，且提供更可靠的連接。第二種方法是在 PHY (乙太網路實作) 晶片和一般 RJ45 插孔之間的 PCB 上添加一個磁性模組。磁性模組通常比整合式連接器便宜，同時提供更優異的靜電放電 (ESD) 保護。這兩種方法各有優缺點，需要根據整體系統設計進行權衡。

結論

與其他模組化連接器一樣，RJ45 連接器可輕易導入設計、安裝快速簡便、產品豐富，且使用者容易取用。全球的家庭和辦公室網路應用都接受此連接器，且逐漸推廣到工廠車間和惡劣環境中。

Same Sky 提供多種 RJ45 連接器及眾多選項，包括整合磁性元件、PoE、LED 指示燈等。