電纜由於(yú)使用在許多不同的環境,以致在外形上(shàng)看起(qǐ)來由很(hěn)大的區別。
但不管任何(hé)的電纜(lǎn)類型,它們都是作為信號傳輸的一種導體(tǐ)。
同(tóng)軸電纜(Coaxial)是一種由兩個導體組成的合成物,同軸電纜的中心導線用於傳輸信號(hào),金屬屏蔽網起了兩個效果(guǒ):一是作為信號的公共地線(xiàn)為信號提供電流回(huí)路,二(èr)是(shì)作為信號的屏蔽網,按(àn)捺電磁噪音(yīn)對信(xìn)號(hào)的攪擾(rǎo)。
關鍵詞:單根(gēn) 導線、雙絞線、同軸電(diàn)纜、光纖 &nbs
裁線機p; 1.電纜的類型 電纜由於使用(yòng)在許多不同的環境,以致在外形上看起來由很大的(de)區別。
但不管任何的電纜類型,它們都是(shì)作為信號傳輸的一種導(dǎo)體。
這些不同(tóng)類型的電纜(lǎn),在傳輸不同信號的質量表現也有區別,除了部分特別(bié)的使用,目前使用於音視頻傳輸的(de)電纜大致以單根導線、雙絞線、同軸線和光纖為主.1.1.單根導線 單根導線是電纜很基本的一種類(lèi)型(如電線(xiàn)),它由一條或一(yī)組在被塑料保護層包圍的導線組成,這種電纜遍及用於傳輸低頻的信號,比方電源、音頻、計算機的ID碼. 1.2.雙絞線 雙絞(jiǎo)線是(shì)一個通用的稱呼,導線的數量和絞合的類型並(bìng)沒有限製,但在電纜的結(jié)構上(shàng)隻有兩種類型(xíng):帶屏蔽網的雙絞線(STP:ShieldedTwistedPair)和不帶屏蔽網的雙絞線(UTP:UunshieldedTwistedPair)。
雙(shuāng)絞線遍及在電信、互聯網、專業音響中遍及使用,這種電纜由(yóu)兩(liǎng)條或兩條以上獨立的、相互絕緣的線纜接連絞(jiǎo)合組成,被相互(hù)絞合的其中兩條電纜稱(chēng)為組,傳輸阻抗一般為100_,單根(gēn)導(dǎo)線的直徑標準在20AWG(美國線(xiàn)纜規範:0.91mm)到(dào)24AWG(0.61mm)之間。
雙絞線是(shì)一(yī)種比較廉價的(de)電(diàn)纜,每一組導(dǎo)線具有同等的抗攪(jiǎo)擾能力,能夠有(yǒu)效按捺外界(jiè)的電磁攪擾(EMI),也有效屏蔽(bì)了傳輸信號對外界的電磁攪(jiǎo)擾。
UTP電纜很遍及使用在電(diàn)信傳輸和計算機網(wǎng)絡環境,根(gēn)據絞合的(de)類型不同分為五(wǔ)類(lèi)、超五類和六(liù)類電纜,一般能夠到達100Mbps(每秒100百萬位)的傳輸率(lǜ)。
STP電纜在導線組的外圍增(zēng)加了一層編織金屬網或(huò)錫箔(bó),更有利於提高信號按捺(nà)外界無線電電波的衝擊。
STP電(diàn)纜的每個(gè)銜接頭的金屬外殼都必須堅持與屏(píng)蔽網的良(liáng)好接觸。
1.3.同軸電纜 同軸電纜(Coaxial)是一種(zhǒng)由兩個導體組(zǔ)成的(de)合成物,同軸(zhóu)電纜的中(zhōng)心導線用於傳輸信號,金屬屏蔽網起了兩個效果:一是作為信號的公共地線為信號提供電流回路,二是作為信號的屏(píng)蔽網,按捺電磁噪音對信號(hào)的攪擾。
中心導線與屏蔽(bì)網介於半發泡(pào)的聚丙烯絕緣層之間(jiān),絕緣層(céng)決定了電纜的傳輸特性,並且有效保(bǎo)護了中間的導線(xiàn)。
同軸電纜(lǎn)被(bèi)廣泛使用於音視頻或(huò)射頻的傳輸,傳輸阻抗一(yī)般為75_,已經成為視頻的規(guī)範阻抗(早(zǎo)期也會使用50_阻抗特性進行視頻傳輸)。
優質規範的同軸電纜一般比雙絞線的(de)價格更昂貴,由於同軸電纜牢靠的物理特性,能夠提供優良的音視頻表現。
信號的頻率、分辨率以及電纜的有效傳輸距離(lí)在音視頻體(tǐ)係中起了(le)決定效果。
1.4.光纖 光纖(xiān)電纜(OpticCable)信號長距離傳(chuán)輸的很(hěn)好挑(tiāo)選,光纖傳輸(shū)是一種基於光電變換取代電子傳輸的技能手段。
光纖傳(chuán)輸的簡易原理是:模擬電信號傳給光發射機,經信號緩衝(chōng)電路和驅動電路,將輸入的(de)電壓信號轉(zhuǎn)變成電流(liú)信號,驅動發光管或者激(jī)光器。
這樣,輸(shū)入的電信號變換(huàn)為光信號,通過精(jīng)確光對準和(hé)引導,耦合進入光纖。
光(guāng)信(xìn)號經光纖(xiān)傳輸後,在接納端光信號(hào)被一(yī)個波長相配的光電二(èr)極管(guǎn)變換成原來(lái)的電子源,經低噪聲線性放大器放大(dà)後再輸出。
光(guāng)纖(xiān)信號傳輸避免了傳統電纜傳輸(shū)的許多缺點,具有許多電纜傳(chuán)輸無(wú)法比擬的優點;優(yōu)異的抗電磁攪擾:長距離電纜(lǎn)傳輸中,電纜自身就是一(yī)根巨大的天線,會拾(shí)取周圍空間存在的電磁波(bō)信(xìn)號,特別是在顯示體係更為突出,這類攪擾信號(hào)在圖畫顯示中表現出無法消除的顆粒噪音,光纖電纜的核心是玻璃,並(bìng)且傳輸的是光信號,不簡單受外界電磁波的攪擾。
很小的體積:大多數的光纖與人體的頭發(fā)一般粗細。
很低的衰減:由(yóu)於光纖傳輸是依靠玻璃導管完成,不存在(zài)信號由於電纜電阻(zǔ)、容抗(kàng)引起的大幅度衰減,光纖極大的提高了傳輸的帶寬能力和傳輸距(jù)離。
光纖(xiān)的高度安全:光纖(xiān)傳輸的信號(hào)內容不簡單被竊聽。
雖然光纖似乎是信號傳輸的先進方法,但也有(yǒu)一些不利點; 較高的價格:光纜、發射器、接納器價格昂貴 較高的人工:在光纜的布(bù)管(guǎn)布線過程,需要許多的人力資源和特別工(gōng)具。
雖然光信號在光纖中傳輸損耗很低(dī),但是在發射端和接納端進行的電光、光電變換對信號的衰減卻很凶猛。
所以要確保(bǎo)無插損傳輸,就必須在傳輸中加入高增益多級放大器,還要(yào)確保電路能安穩工作. 2.電纜的結構(gòu) 多數的(de)視頻電纜隻是在兩個相(xiàng)鄰設備之間銜接(jiē),這麽短的(de)距離,似乎(hū)沒有許多需要考慮的問題。
但是在(zài)一個完善的視頻體係中,這些視頻設備乃至遍及於建築的每一個旮旯,傳輸線纜有效成了至(zhì)關(guān)重要的因素。
傳輸線纜的那些因素會很直接影響視頻信號(hào)的(de)終究效果?91成人版以同軸電纜的單一傳輸為例進行說明。
2.1.導線的結構類型 導線指電纜(lǎn)中心用於傳輸電子的導體,很遍及使(shǐ)用的資料是銅。
銅線是很經濟有效的(de)傳輸方式之一(yī),其他的資料包括鋁、銀和黃金. 同軸電纜根(gēn)據線徑的不同,外形的大小有差異。
導線的結構分為兩種:單根電纜和多根電纜組合。
單根電纜的結構簡單(dān)成型,但保護外皮和絕緣層比較堅(jiān)硬,所以顯得沒有什麽柔性。
多根電纜由許多(duō)小線徑的電纜(lǎn)絞合成型,增加了線纜的柔性。
一般以為單根(gēn)電纜(lǎn)的傳輸質量要優於多根組合的模式. 2.2.導線(xiàn)直徑的計量 原則上,同等的條件越(yuè)粗的電纜越能進行更長距離的(de)傳輸,由於相同(tóng)的長度,粗電纜比細電纜具有更低的直流阻抗. 2.3.電介體 電介體也即是電纜的絕(jué)緣體(tǐ),在(zài)同軸電纜中(zhōng)擔任了雙重的人物:一是電介體介於導線與屏蔽網之間,構成了(le)保護導(dǎo)線(xiàn)的重要組織;另一個更(gèng)重要的人(rén)物是它確定了電纜的物理特性。
比方電纜的阻抗和容抗。
阻抗為75_電纜的電介體通常是半(bàn)發泡的聚乙(yǐ)烯. 2.4.屏蔽網 屏(píng)蔽網在(zài)電纜中把導線和電介體嚴密的包圍(wéi)起來,起了兩個效果:一是作為信號的公共地線為信號提供電流(liú)回路,二是作為信號的(de)屏蔽(bì)網,按捺電磁噪音對信號的攪(jiǎo)擾(rǎo)。
屏蔽網的結構以金屬編織網和(hé)錫箔很常見。
金屬編織網比錫箔(bó)具有更低的直流阻抗,但對電磁(cí)攪擾的屏蔽率隻(zhī)有90%,錫箔對電磁攪擾的屏蔽率高達(dá)100%。
所以許多專業的線纜會采納金屬編織網與錫(xī)箔雙重屏蔽結構(gòu),能夠更有效的提高信(xìn)號的信(xìn)噪比. 2.5.保(bǎo)護層 保護層是對(duì)電纜內部所有成份進行多方麵保護(hù)的一層外皮,很簡單受氣溫、化學藥品、液體和(hé)日光的影響。
電纜的(de)保護層必須適應任何條件的裝置環境。
這些規範被NEC(NationalElectricCode)管理並且有UL(美國保(bǎo)險商實驗所)認證:阻燃認證:電纜保護層的常用(yòng)原料是絕(jué)緣(yuán)良好且廉價的PVC(聚氯乙烯),阻燃認證要求電纜不光有特別的防火保護層,並且要使用特別的絕緣(yuán)資料,能夠防止電纜暴露發生的煙火(huǒ)事件。
通過阻燃認證的(de)電纜能夠在戶外空間使用,室內使(shǐ)用(yòng)能夠不(bú)需要(yào)管道防護(hù). 無鹵素(sù)認證:大部分電纜的PVC保護層在製造過程都會廣泛使用鹵素(Halogen)作為混合物,鹵 素(sù)具有極高的阻(zǔ)燃和絕緣化學特性,但在高溫下會發生有毒(dú)的煙霧(主要成分是瓦斯)。
無鹵素的電纜保護層在高溫時(shí)不會(huì)發生煙霧和有毒的氣體,這是歐洲的安全規範(編號:IEC33203、IEC61034和IEC754-1) 3.電纜的性能和標準 3.1.長度 信號的衰減(jiǎn)與電纜的長度成正比,電纜越長,衰減越大,這是電纜的物(wù)理定律(lǜ)。
電纜(lǎn)的長度一般用英尺或公尺來標注,音視頻(pín)信號通過長距離的電纜會造成信號的衰減,對終究效果的影響體現(xiàn)在信噪比降低(dī)、亮度降低(dī)、圖畫(huà)含糊(hú)和同步不良,這些明顯的差異也成了(le)對比電(diàn)纜質(zhì)量(liàng)的依(yī)據(jù)(單位長度的電纜對(duì)傳(chuán)輸同等信號的不同衰(shuāi)減量)。
3.2.頻率 電(diàn)纜的容抗和導線資(zī)料決定了傳輸信號頻率(lǜ)的範圍,在(zài)合適的傳輸距離內,如果出現圖畫含糊,多數(shù)是電(diàn)纜沒有到達高頻傳輸的要求,造(zào)成信號的(de)高頻(pín)段損失。
3.3.攪擾電纜同(tóng)時也是一條巨大的天線,會吸收空間存(cún)在的電磁波。
如果電纜沒有屏蔽(bì)或屏蔽效果不良,任何類型的電磁攪擾都會直接效果於(yú)有用的信號,降低信號的信噪比 3.4.溫度 好像所(suǒ)有的電子電路一樣(yàng),電(diàn)纜的(de)物理特性也會受環(huán)境溫度的影響,電纜的物理參數在不同的溫度範圍有不同的表現。
在工程使用時,電纜典型在牆壁、天花板和儀器架上覆設,由於(yú)這些地方的通風條件不會很理想,簡單發生較高的(de)溫度。
因此,挑選電纜的允許使用(yòng)溫度範圍應該(gāi)適用於這些環境. 3.5.斜率 斜率是描(miáo)繪雙絞線不同長度(dù)對信號傳輸發生的時間差(chà),取決於雙絞線的(de)絞合工藝和絞合類(lèi)型,當發生較大的時延誤差時,需要對電纜進行斜率補償. 3.6.阻抗 阻抗(kàng)是描繪電纜(lǎn)技能(néng)標(biāo)準的重要參數之一,它為信號的(de)正確流程建立了(le)基線。
這個信號(hào)的流程維護了整個體係的動力變換。
想象水流通過一條大口徑的水管,隻要水管直徑堅(jiān)持一向,水流的結構和(hé)流程不會有變化。
當這(zhè)個水流被引入到一(yī)條小口經的水管時,情況發(fā)生了變化:由於(yú)瓶頸的存在,水流的結構被打亂,所(suǒ)有(yǒu)的水流不能同時通過瓶頸,引起部(bù)分水流(liú)發生反方向流動,並且很後還是(shì)被主流再(zài)次導入水的流程. 電纜傳輸阻抗(kàng)的(de)失配也會造成類似上述的(de)現(xiàn)象(xiàng):電子信號被再次導入對很初的信號影響稱為反射,傳送波與反射波相互攪擾的結果使電(diàn)壓幅度構成駐波,用(yòng)VSWR(電壓駐(zhù)波比)表明.在視頻體係中,阻抗匹配是體係規劃中(zhōng)需要嚴肅看(kàn)待的問題。
早期在同軸電纜BNC類型(xíng)的銜接頭同(tóng)時存在(zài)50_和75_兩種標準,現在視頻(pín)阻抗統一75_,50_阻抗(kàng)的電(diàn)纜和銜接(jiē)頭目前隻會在射頻信號中使用。
短距離的阻抗失配會影響圖畫的高頻細節,引起畫麵(miàn)出現“鬼影現象". 電纜對信(xìn)號的衰減也稱為插入損(sǔn)耗(hào),單位是分貝(dB),正規的電(diàn)纜會提供一張損失表,描繪電纜在單位長度對不同頻率(lǜ)的衰減值。
比方某電纜的衰減(jiǎn)值表明為-2.2dB/30m@100MHz是指這條電纜在30米長度(dù)時,傳輸100MHz帶寬信(xìn)號時會發生-2.2dB的插(chā)入損耗。
電纜的插入損耗是(shì)累積的(de),並且對不同(tóng)頻率的信號衰減值也不一(yī)樣。
相同帶寬的(de)信號,電(diàn)纜長度(dù)增加一倍(bèi),插入損耗也是增加一倍,比方上述的電纜在(zài)60米(mǐ)長度時,傳輸100MHz帶寬信號時會發生-4.4dB的插(chā)入損耗。
雖然規劃好電纜的插入損(sǔn)耗是必要的,但許多時(shí)分由於沒有預先的計算,電纜插入損耗對體係的高頻損(sǔn)失層出不窮。
在這種(zhǒng)情況下,前端電子補償(cháng)可能是 的(de)解決方法。
所以大部分的(de)接口和線路驅動器都包含了能夠調整的補償電路,一般都具有電平(或增(zēng)益)和峰值調整。
使用30米的 ExtronBNC5-Mini電纜傳輸150MHz帶寬信號(hào),在信號不通過任何均衡和放大時,在150MHz頻段出現了接近-12dB的插入損耗,並且0~150MHz頻段的傳輸曲線非常峻峭;使用(yòng)電子器(qì)材(比方接口(kǒu)、均衡(héng)器、放大器)對信號進行適當的電平和峰(fēng)值調整後,不光將電纜的插入損耗減少到-3dB以內,並且使0~150MHz頻段的傳輸曲線得(dé)到了非常平滑的響應. 4.1.電平操控 電平操控是為了補償電(diàn)纜插入對整個信號幅度的衰減,由於電纜的(de)插入很簡單對信號幅度造成5%或更多(duō)的(de)衰減,比方一個模擬(nǐ)0.7V的信號,5%的電纜(lǎn)插入損耗能(néng)夠到達35mV的信號衰減。
通常電平操控(kòng)被設(shè)定用於補償低頻部分的衰(shuāi)減,並恢複信號在正常的振幅電平(比方0.7V) 4.2.峰值操控峰值操控是為(wéi)了補(bǔ)償電纜插入對信號高頻部分的衰(shuāi)減,高頻段信號的衰減主要影響圖畫的細節。
峰值操控能夠克(kè)服高頻信號在電纜傳輸發生的(de)衰減曲線,但不會過渡提升信號的高頻信息,高頻信號的損失(shī)可(kě)能會另外發生噪音(yīn)。
在(zài)測試(shì)體係規範的時分,電平操控和峰值(zhí)操控能夠同時使用(yòng)。
在測試設(shè)備和顯示器材的一(yī)些數據標明,依靠經曆去計算電纜傳輸距離是(shì)造成體係失敗的真實原因,雖然大部分規劃師都已經意識到電纜是任何體係規劃的很弱環節,但還(hái)是被安排(pái)在很後考慮的一項內容. 4.3.直流電阻(zǔ) 電阻的一種界說(shuō)是“物質以熱的形式妨礙電(diàn)子流通的一種物理特性(xìng)”,電阻是一種減慢電子的流動(dòng)的導體的特性(xìng),單位是_(歐姆),用於簡單表明導體對電流的衰減。
電纜的直流電阻一(yī)般用(yòng)_/千米表明,由電纜的資料(liào)、線徑、尺度和溫度決定。
直流(liú)電阻影響信號的電壓(振幅(fú)),長距離的(de)電纜傳輸或高阻值電纜都會使圖畫顯得暗淡。
舉例來說,一個0.7Vp-p的視頻信號經由60米長的電纜(電纜直流阻值41_)傳輸進行顯示,顯示端得(dé)到的真(zhēn)實可(kě)用的信號電平大約隻有0.63Vp-p(信號電平損失(shī)大約10%)。
良好的複合(hé)視頻線(xiàn)纜一(yī)般每千米的直流電阻應該在(zài)35_以下。
4.4.電(diàn)容容量 電容的界說是(shì)“在兩個導體之間的電介體會儲(chǔ)存電荷的一種特性”,能夠解釋電纜也是一個電容器,具有充電、放電的能力,在電纜中電容的單位用pF/m(微(wēi)微法/每米)。
同軸(zhóu)電纜存在的電容會影響視頻信(xìn)號的銳度和細節,這是由於(yú)視頻信號可能存在一些黑(hēi)色-白色(sè)的轉變,電纜的電容特性會(huì)影(yǐng)響(xiǎng)這(zhè)個信號(hào)轉變中上升和下(xià)跌的時間,也就(jiù)是(shì)影響了視頻信(xìn)號在銳(ruì)度和細節方麵的改(gǎi)變。
良好的複合視頻線纜一般每米的電容分布應該在60pF以(yǐ)下。