電纜由於使用在許多(duō)不同的環境,以致在外形上看起來由很大的區別。
但不管任何的(de)電纜類型,它們都(dōu)是作為信號傳輸的一種導體。
同軸(zhóu)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,金屬屏蔽網起了兩個效果:一(yī)是(shì)作為信號(hào)的公共(gòng)地線為信(xìn)號提供電流回路,二是作為信號的屏蔽網(wǎng),按捺電磁噪音對信號的攪擾。
關(guān)鍵詞:單根 導線、雙絞線、同軸(zhóu)電纜、光(guāng)纖 &nbs
裁線機p; 1.電纜的類型 電纜由於使用在(zài)許多不同的環境,以致在外形上看起來由很(hěn)大的區別。
但不管任(rèn)何的電纜類型,它們都是作為信號傳(chuán)輸的一種導體。
這些不(bú)同類型的電(diàn)纜,在(zài)傳輸不同信號的質(zhì)量(liàng)表現也有(yǒu)區別,除了(le)部分特(tè)別的(de)使用,目前使用於(yú)音視頻傳輸的(de)電纜大致以單根導(dǎo)線、雙(shuāng)絞線、同軸線和光纖為主.1.1.單(dān)根導線 單根導線是電纜很基本的一種類型(如電線),它由一條或一組在被塑料保護層包圍的導線組成,這種電(diàn)纜遍及(jí)用於傳輸低頻的信號,比方電源、音頻、計算機的(de)ID碼. 1.2.雙絞線 雙(shuāng)絞線(xiàn)是一個通用的稱呼,導(dǎo)線的數量和絞合的類型並(bìng)沒有限製,但在電纜的結構(gòu)上(shàng)隻有兩種類型:帶屏蔽網的雙絞(jiǎo)線(STP:ShieldedTwistedPair)和不帶屏蔽網(wǎng)的雙絞線(UTP:UunshieldedTwistedPair)。
雙絞線遍及在(zài)電(diàn)信、互聯網、專業音響(xiǎng)中遍及使用(yòng),這種電纜由兩條或兩條以上獨立的、相(xiàng)互絕緣的線纜接連絞合組成,被相互絞合(hé)的其(qí)中兩條電纜稱為組,傳輸阻抗一般(bān)為100_,單根導線的(de)直徑標準(zhǔn)在(zài)20AWG(美國線纜規範:0.91mm)到24AWG(0.61mm)之間。
雙絞線是一種比較廉價的電纜,每一組導線具有同等(děng)的抗攪(jiǎo)擾能力,能夠(gòu)有效按捺外界的電磁攪擾(rǎo)(EMI),也有效屏蔽了傳輸信號對外界的電磁攪擾。
UTP電纜很遍及使用在電(diàn)信傳輸和計算機網絡環境,根據絞合的類型不同分為五(wǔ)類、超五類和六類電纜,一般能夠到達100Mbps(每秒100百萬位)的傳輸率。
STP電纜在導線組的外圍增加了一(yī)層編織金屬網或錫箔,更(gèng)有利於(yú)提高信號按捺外(wài)界無線電電波的衝擊。
STP電纜的每個銜接頭的金屬外(wài)殼都必須堅(jiān)持與屏蔽網的良(liáng)好接(jiē)觸。
1.3.同軸電纜 同(tóng)軸電纜(Coaxial)是一種由兩個導體組成的合成物,同軸電(diàn)纜的中心導線用於(yú)傳輸信號,金(jīn)屬屏蔽網起了兩個效果:一是作為信號的(de)公共地線為信號提(tí)供電流回路,二是作為信號的屏蔽網,按捺(nà)電磁噪音對(duì)信號的(de)攪擾。
中心(xīn)導線與屏(píng)蔽網介於半發(fā)泡的聚丙烯絕緣層之間,絕緣層決定了電纜的傳輸特性,並且有效保護了中間的導線。
同軸電纜被廣泛使用於音視頻或射頻(pín)的傳輸,傳(chuán)輸阻抗一般(bān)為75_,已經(jīng)成為視頻的(de)規範阻抗(早期也會使用(yòng)50_阻抗特性進行視頻傳輸)。
優質規範(fàn)的同軸電纜一般比雙絞線的價(jià)格更昂貴,由於同軸電纜牢靠的物(wù)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在音視(shì)頻體係中起了決定效果。
1.4.光纖 光纖(xiān)電纜(OpticCable)信號長距離傳輸的很好挑選(xuǎn),光纖傳輸是一種基於光電變換取代電子傳輸的技能手段。
光纖傳輸的簡易原理是:模擬(nǐ)電(diàn)信號傳給光發射機,經信號緩衝電路和驅動電路,將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)變成電流信(xìn)號,驅動發光管或者激光器。
這樣,輸入的(de)電信號變換為光(guāng)信號,通過精確光對準(zhǔn)和引導,耦合進入光纖。
光信(xìn)號(hào)經光纖傳輸後,在接納端光信號(hào)被一個波長相配的光(guāng)電二(èr)極管變換成原來的電子源,經低(dī)噪聲(shēng)線性放(fàng)大器放大後再輸出。
光纖信號傳輸避免了傳統電(diàn)纜傳輸的(de)許多缺點,具有許多電(diàn)纜傳輸無法比(bǐ)擬的優點;優異的抗電磁攪擾:長距離電纜傳輸中,電(diàn)纜自身就是一根巨大的天線,會拾取周圍空間存在的電磁波信(xìn)號,特別是在顯示體係更為突出,這類攪擾信號在圖畫顯示中表現出無法消除的顆粒(lì)噪音,光纖電纜(lǎn)的核心(xīn)是玻璃,並且傳輸的(de)是光信號,不簡單受外界電磁(cí)波(bō)的攪擾。
很小的體積:大多數的光纖與人體的頭發一般粗細。
很低的衰減:由於光纖傳輸是依靠玻璃導(dǎo)管完成,不存在信號由於電纜電阻、容抗引起的大幅度衰減,光纖極大(dà)的(de)提高了傳輸的帶寬能力和傳輸距離。
光纖的高度安全:光(guāng)纖傳輸的信號內容不簡單被竊聽。
雖然光纖(xiān)似乎是信號傳輸的先進方法,但也有一些不(bú)利點; 較高的價格:光(guāng)纜、發(fā)射器、接納器價格(gé)昂貴(guì) 較高的人工:在光纜的布管布線過程,需要許多的人力資源和特別工具。
雖然光信號在光纖中傳輸損(sǔn)耗很低,但是在發射端和接納端進行的電光(guāng)、光電變換對信號的衰減卻很凶猛。
所以要確保無插損(sǔn)傳輸,就必須在(zài)傳輸中加入高增益多級放大器,還(hái)要確保電路(lù)能安穩工作. 2.電纜的結構 多數的視頻電纜隻是在兩個相鄰設備之間銜接,這麽短的距離,似乎沒有許多需要考慮的問題。
但是在一個完善的視頻體係中,這些視頻(pín)設備乃至遍及於建(jiàn)築的每一個旮旯,傳輸線纜有效成了至關重要的因素。
傳輸線纜的那些因素會很直接影響視頻信號的終究效(xiào)果?香蕉视频网址以同軸電(diàn)纜的單一傳輸為例進行說明。
2.1.導線的結構類型 導線指電纜中心用於傳輸電子的導體,很遍及使用的資(zī)料(liào)是銅。
銅線是很經(jīng)濟有效的傳輸方式之一,其他的(de)資料包括(kuò)鋁、銀和黃(huáng)金. 同軸電纜根據線徑的不同,外形的大小有差異。
導線(xiàn)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成型,但保護外皮和絕緣層比較堅硬,所以顯得沒有什麽柔性。
多根電纜由許多小線徑的電纜絞合成型(xíng),增加(jiā)了線纜的柔性。
一般以為單根電纜的傳輸質量要(yào)優於多根組合的模式. 2.2.導線直徑的計量 原則上,同等的條件(jiàn)越粗的(de)電(diàn)纜越能進行更長距離的傳輸,由(yóu)於相同的長度,粗電纜比細電纜具有更低的直流阻抗. 2.3.電(diàn)介體(tǐ) 電介體也(yě)即是電纜的絕緣體,在同軸電纜中擔任了雙重(chóng)的人物:一是電介體介於導線與屏蔽網之間,構成了保護導線的重要組織(zhī);另一個更重要的人物是它確定了電纜的(de)物理特性。
比方電纜的阻抗和容抗。
阻(zǔ)抗為75_電纜的(de)電介體(tǐ)通常是(shì)半發泡的聚乙烯. 2.4.屏蔽網 屏蔽網在電纜中把導線和電介體嚴密的(de)包圍起來,起了(le)兩個效果:一是作為信號的公共地(dì)線為信號提供電流回(huí)路,二是作為信號的屏蔽網(wǎng),按捺(nà)電磁噪音對信號的攪擾。
屏蔽網的結構以金屬編織網(wǎng)和錫箔很常見。
金屬編織網比錫箔具有更低的直流阻抗,但對電磁攪擾的屏蔽率隻有90%,錫箔(bó)對電磁(cí)攪擾的屏(píng)蔽(bì)率高達100%。
所(suǒ)以許多專業的線纜會采納金(jīn)屬編織網與(yǔ)錫箔雙重屏蔽結構,能夠更有效的提高(gāo)信號的信噪比. 2.5.保護層 保護層(céng)是(shì)對電纜內部所(suǒ)有成份進行多方(fāng)麵保護的一層外皮,很簡單受氣溫、化學藥品、液體和日光的影響。
電纜的保護層必須適應任(rèn)何條件的裝置環境。
這些規範被NEC(NationalElectricCode)管理並且有UL(美國保險商實驗所)認(rèn)證:阻(zǔ)燃認(rèn)證:電纜保護層的常用原料(liào)是絕緣良(liáng)好且廉價(jià)的(de)PVC(聚氯乙烯),阻燃認證要求電纜不(bú)光(guāng)有特別的防火保(bǎo)護層,並且要使用特別的(de)絕緣資料,能夠防止電(diàn)纜暴(bào)露發生的煙火事件。
通過阻燃認證的電纜能夠在戶外空間(jiān)使用,室內使(shǐ)用能夠不需(xū)要(yào)管道防護. 無(wú)鹵素認(rèn)證:大部分電纜的PVC保護層在製造過程都會廣泛使用鹵(lǔ)素(Halogen)作為混合物(wù),鹵 素具有極(jí)高的阻燃和絕緣化學特性,但在高溫(wēn)下會發生有毒的煙霧(主要成分(fèn)是瓦斯)。
無鹵素的電纜保護層在(zài)高溫時(shí)不會(huì)發生煙(yān)霧和有毒的氣體,這是(shì)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(dù) 信號的衰減與電纜的長度成正比,電纜越長,衰減越大,這是電纜的物理定律。
電纜的長度一般用英尺或(huò)公(gōng)尺來標注,音視頻信號通過長距離(lí)的電纜會造成信號的(de)衰減,對終究效果的影響體現在信噪比降低、亮度降低、圖畫含糊和(hé)同步不良,這些明顯的(de)差異也(yě)成了對比電纜質量的(de)依據(單位長度的電纜(lǎn)對傳輸同等信號的不同衰減量)。
3.2.頻率 電纜的容抗和導(dǎo)線資料決定(dìng)了(le)傳輸信號頻率的範圍,在合適的傳輸距離內,如果出現圖畫含糊,多數是電纜沒有到達高頻傳(chuán)輸的要求,造成信號的高頻段損失。
3.3.攪擾電纜同時也是一條巨大的天(tiān)線,會吸收空間存在的電(diàn)磁波。
如果電(diàn)纜沒有屏蔽或(huò)屏蔽效果不(bú)良,任何(hé)類型的電磁攪擾都會直接效果於(yú)有用的(de)信號,降低信號的信噪比 3.4.溫度 好像所有的電子電路一樣,電纜的物理特性也會受環境溫度的影響,電纜的物理參數在不同的溫度(dù)範圍有不(bú)同的(de)表現。
在工程(chéng)使用時,電纜典型在牆壁、天花板和儀器架上覆設,由於這些地方的通風條件不會很理想,簡單發生較高的溫度。
因此,挑選電纜的允許使用溫度範圍應該適用於(yú)這些環境. 3.5.斜率 斜率是描繪雙絞線不同長度對信號傳輸發生的時間差(chà),取決於雙絞線的絞合(hé)工藝和絞合類(lèi)型,當(dāng)發生(shēng)較大的時延誤差時,需要對電纜進行斜率補償. 3.6.阻(zǔ)抗 阻抗是描繪電纜技能標準的重要參數之一,它為信號的正(zhèng)確流程建立了基線。
這個信號的流(liú)程維護了整個體係的動力變換。
想象水流(liú)通過(guò)一(yī)條大口徑的水(shuǐ)管,隻要水管直徑堅持一向,水流的結構和流程不會有變化。
當這個水流(liú)被引入(rù)到一條小口經(jīng)的水管時(shí),情況發生了變化:由(yóu)於瓶頸的存在,水流(liú)的結構被打亂(luàn),所有的水流不能同時通過瓶頸,引起部分水流發(fā)生反方向流動,並且很後還是被主流再次導入水的(de)流程(chéng). 電纜傳輸阻抗的失配也會造成類似上述的現象: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壓幅度構成駐(zhù)波(bō),用VSWR(電壓駐波比)表明.在視頻體係中,阻抗(kàng)匹配是體係規劃(huá)中需要嚴肅看待的問(wèn)題。
早期在同軸電纜BNC類型的銜接頭同時存在50_和75_兩種標準,現在視頻阻抗(kàng)統一75_,50_阻抗的電纜和銜(xián)接頭目(mù)前隻會在射頻(pín)信號中使用。
短距離的(de)阻抗失配會影響圖畫的高頻細節,引起畫麵出現“鬼影現象". 電纜對信號的衰減也稱為插入損(sǔn)耗,單位是分貝(dB),正(zhèng)規(guī)的電(diàn)纜會提供一(yī)張損失表,描繪電纜(lǎn)在單位長度對不同頻率的衰(shuāi)減值。
比方某電纜的衰減值表明為-2.2dB/30m@100MHz是指這條電纜在30米長度時,傳輸100MHz帶寬信號時會發生-2.2dB的插入損耗(hào)。
電纜的插入損耗是累積的,並且對不同頻率的信號衰減值也不一樣。
相同帶寬(kuān)的信號,電纜長度增加一倍,插入(rù)損耗也是增加一倍,比方上述的電纜在60米長度時,傳輸100MHz帶寬信號時會發生-4.4dB的(de)插入損耗(hào)。
雖然規劃好(hǎo)電纜的插入損耗是必要的,但許(xǔ)多(duō)時分由於沒有(yǒu)預先的計算(suàn),電纜插(chā)入(rù)損耗對體係的高頻損失層出不窮。
在這種(zhǒng)情況下,前端電子(zǐ)補(bǔ)償可能是 的解決方(fāng)法。
所以大部分的接口和線路(lù)驅動器都包含了能夠調整的補(bǔ)償電路,一般都具有電平(或增益)和峰值調整。
使用30米的 ExtronBNC5-Mini電纜(lǎn)傳輸150MHz帶寬信號,在信(xìn)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(sǔn)耗,並且0~150MHz頻段的傳輸曲(qǔ)線(xiàn)非常峻峭;使用(yòng)電子器材(比方接口、均衡器、放(fàng)大器)對信號進行適當的電平和峰值調整後,不光將電纜的插入損耗減少到-3dB以內(nèi),並且使0~150MHz頻段的傳輸曲線得到了非常(cháng)平滑的(de)響應. 4.1.電平操控 電平操控是為了補償電纜插入對整個信號幅度的衰減,由於電纜的插入很簡單對信號幅度(dù)造成5%或更多(duō)的衰減,比(bǐ)方(fāng)一個模(mó)擬0.7V的信號,5%的(de)電(diàn)纜插入損耗能夠到達35mV的信號衰減。
通常電平操控被設定用於補償低頻部分的衰減(jiǎn),並恢複信號在正(zhèng)常的(de)振(zhèn)幅電平(比方0.7V) 4.2.峰值操控(kòng)峰值操(cāo)控是為了補償電纜插入對信號高(gāo)頻部分的衰減(jiǎn),高(gāo)頻段(duàn)信號的衰減主(zhǔ)要影響圖畫的細節。
峰值(zhí)操控能夠克服高頻信號在(zài)電(diàn)纜傳輸發生的衰減曲線,但不會過(guò)渡(dù)提升信(xìn)號的高頻信息,高頻信號的損失可能會(huì)另(lìng)外發生噪(zào)音。
在測(cè)試體(tǐ)係規範的時(shí)分,電平操(cāo)控和峰值操控能夠同時使用。
在測試設備和顯示(shì)器材(cái)的一些數據標明,依靠經曆去計算電纜(lǎn)傳輸距離是造成體(tǐ)係失敗的真實原因,雖(suī)然大部分規劃師都已經意識(shí)到電纜是任何體係規劃(huá)的很弱環節,但還是被安排在很後考慮的一項內容. 4.3.直流電阻 電阻的(de)一種界說是(shì)“物質以熱的形式妨(fáng)礙電(diàn)子流通的一種物理特性”,電阻是一種(zhǒng)減慢電子的流(liú)動的導體的特性(xìng),單位是_(歐姆),用(yòng)於簡單表明導體對電流的(de)衰減。
電(diàn)纜的直流電阻一般用_/千米表(biǎo)明,由電纜的資料、線徑、尺度(dù)和溫度決定。
直流電阻影響信號的電壓(振幅),長(zhǎng)距離的電纜傳輸(shū)或(huò)高阻值電纜都會使圖畫顯得暗淡。
舉例來說,一個(gè)0.7Vp-p的視(shì)頻信號(hào)經由60米長(zhǎng)的電纜(電纜直流阻值41_)傳輸進行顯示,顯示端得到的真實可用的信號電平大約隻有0.63Vp-p(信號電平損失大約10%)。
良好的複合視頻線纜一般(bān)每千米的(de)直流電阻應(yīng)該在35_以下。
4.4.電容容量 電容的界說是“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(yī)個電(diàn)容器,具有充電(diàn)、放(fàng)電的能力,在電纜中電容的單位用pF/m(微微法/每米(mǐ))。
同(tóng)軸電纜(lǎn)存在的電容(róng)會(huì)影(yǐng)響視頻信號的(de)銳度和(hé)細節,這是由於視頻信號可能存在一些黑色-白色的轉變,電纜(lǎn)的電容特性會影響(xiǎng)這個信(xìn)號轉變中上升和下跌的時間,也就是影響了視頻(pín)信號在銳度和細節方麵的改變。
良好的複合視頻線纜一般每米(mǐ)的電容分布應(yīng)該在(zài)60pF以下。