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大的區別。
但不管任何的(de)電纜(lǎn)類型,它們都是作為信號(hào)傳輸的一種導體。
同軸電(diàn)纜(lǎn)(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(yú)傳輸信號(hào),金屬屏蔽網起(qǐ)了兩個效果:一是作為信(xìn)號的(de)公共地線為信號提供電流回路,二(èr)是作為(wéi)信號的屏(píng)蔽網,按捺電磁噪音對信(xìn)號的攪擾(rǎo)。
關鍵詞:單根 導(dǎo)線、雙絞線、同軸電纜、光纖 &nbs
裁線機p; 1.電纜的類型(xíng) 電(diàn)纜由於使用在許多不同的(de)環境,以致在外形(xíng)上看起(qǐ)來由很大的(de)區別。
但(dàn)不管任何的電纜類(lèi)型,它們都(dōu)是作(zuò)為信號傳輸的一種導體。
這些不同類型的(de)電纜,在傳輸(shū)不同信號(hào)的質量表現也有區別,除了部分特別的使用,目前使用(yòng)於音視頻傳輸(shū)的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(zhǒng)類型(xíng)(如電線),它由一條或一組在被塑料保護層包圍的導線組成,這種電纜遍及用(yòng)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)絞線是一個通用的稱呼,導線的數量和絞合的類型並沒有限製,但在電纜的結構上隻(zhī)有(yǒu)兩種類型:帶屏蔽網的雙絞線(STP:ShieldedTwistedPair)和不帶屏蔽網的雙絞線(UTP:UunshieldedTwistedPair)。
雙絞線遍及在電(diàn)信、互聯網(wǎng)、專(zhuān)業音響中遍(biàn)及使用,這種電纜(lǎn)由兩條或兩條以上獨立的、相互(hù)絕緣的線纜接連絞合組成,被相互絞合的其中兩條電纜(lǎn)稱為(wéi)組,傳輸阻抗(kàng)一般為100_,單根導線的直徑標準(zhǔn)在20AWG(美國線纜規範:0.91mm)到(dào)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(tóng)等的抗攪擾能力,能夠有效按捺外界的電磁攪擾(EMI),也有效屏蔽了傳輸信號對外界的電磁攪擾(rǎo)。
UTP電纜很遍及使用在電信傳輸和(hé)計算機網絡環境,根據(jù)絞合的類型不同分為五類(lèi)、超五類和六類電纜,一般(bān)能夠到(dào)達100Mbps(每秒100百萬位)的傳輸率。
STP電纜在導線組的外圍(wéi)增加了一層(céng)編織金屬網或錫箔,更有利(lì)於提高信號按捺外(wài)界無線(xiàn)電電波(bō)的(de)衝擊。
STP電纜的每個銜接頭的金屬外殼都必須堅持與屏蔽網的良好接觸。
1.3.同軸(zhóu)電纜 同軸電纜(Coaxial)是一種由兩個導體組(zǔ)成的(de)合(hé)成物,同軸電纜的中心導線用於傳輸信(xìn)號,金屬屏蔽網起了兩個效果:一是作為信號的(de)公共地線為(wéi)信號提供電流回路,二是作為信號的屏蔽網,按捺電磁噪音對信號的攪擾。
中心導線與屏(píng)蔽網介於半發泡的聚丙烯絕緣層之間,絕緣層決定了電纜的傳(chuán)輸(shū)特性,並(bìng)且有效保護了中間的導線。
同軸電(diàn)纜被廣泛使(shǐ)用於音視(shì)頻或射頻的傳輸(shū),傳(chuán)輸阻抗一般為75_,已經(jīng)成為視頻的規範阻抗(早期也會使用50_阻抗特性進行視頻傳輸)。
優質(zhì)規範的同(tóng)軸電纜一般比雙絞線(xiàn)的價格更昂貴,由於同軸電(diàn)纜牢靠的物理特性,能夠提供優良的音視(shì)頻表現。
信號的頻率、分辨率以及(jí)電纜的有效傳輸距離在音視頻體係中起了(le)決定效果。
1.4.光纖 光纖電纜(OpticCable)信號長距離傳輸的很(hěn)好挑選,光纖傳輸是一(yī)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(lǐ)是:模(mó)擬電信號傳給光發射(shè)機,經(jīng)信號緩衝電路和驅動電(diàn)路,將(jiāng)輸入的電壓信(xìn)號轉變成電流信號,驅動發光管或者激光器。
這樣,輸入的(de)電信號變換為光信號,通(tōng)過精確光對準和引導,耦合進入(rù)光纖。
光信號經光纖傳輸後,在(zài)接(jiē)納端光信號被一個波長相配的光電二極管變(biàn)換成原來(lái)的電(diàn)子源,經低噪聲線性放大器放大後再輸出。
光纖信號傳輸避免了傳統電纜傳輸的(de)許多缺點,具有許多電纜傳輸無法比擬的優點;優異的抗(kàng)電磁攪擾:長距(jù)離電纜傳輸中,電纜自身就是一根巨大的天線,會拾(shí)取周圍空間存(cún)在的電磁波信號,特(tè)別是在顯示體(tǐ)係更為突出,這類攪擾信號在圖畫顯示中表現出(chū)無法消除的顆粒噪音,光(guāng)纖電纜的核心是玻璃,並且傳輸的是光信號,不簡單受(shòu)外界電磁波的攪擾。
很小的體積:大多數的光纖與(yǔ)人體的頭發一般(bān)粗細。
很低的衰減:由於(yú)光纖傳輸是依靠玻璃導管完成,不存在信號由於電纜電阻(zǔ)、容抗引起(qǐ)的大幅度衰減,光(guāng)纖極大的提高了傳輸的帶寬能力和傳輸距(jù)離。
光纖的高度安全:光纖傳輸的信號(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,但也有一些(xiē)不利點; 較高的價格:光纜、發射(shè)器、接納器價格昂貴 較高的人工:在光纜的(de)布管布線過(guò)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(hào)很低,但是在發射端和接納端進行的電光、光電變換對信(xìn)號(hào)的衰減卻很凶猛。
所以要確保無插損傳輸,就必須在傳輸中(zhōng)加入高增益多級放大器(qì),還要確保電路能安穩工作. 2.電纜的結構 多數的視頻電纜隻是(shì)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(tí)。
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(gè)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(zhí)接影響視頻信號的終(zhōng)究效果?香蕉视频网址以同軸電纜的單一傳輸為例進行說明。
2.1.導線的結(jié)構類(lèi)型 導線指電纜(lǎn)中心用於傳輸(shū)電子的導體,很遍及使用的資料(liào)是(shì)銅。
銅線是很經濟有(yǒu)效(xiào)的傳輸方式之一,其他的(de)資(zī)料包括鋁、銀和黃金. 同軸電纜根(gēn)據線徑的不同,外(wài)形的大小有差異。
導線的結(jié)構分為(wéi)兩種:單根電(diàn)纜(lǎn)和多(duō)根電纜組合。
單根(gēn)電纜的結構簡(jiǎn)單成(chéng)型,但保護外皮和絕緣(yuán)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(hé)成型,增加了線纜的柔性。
一般以為單根(gēn)電纜的傳輸質量(liàng)要(yào)優於(yú)多根組合的模式. 2.2.導線直徑的計量 原則上,同等的條件越(yuè)粗的電纜越能進行更長距離的傳輸,由於相同的(de)長(zhǎng)度,粗電纜(lǎn)比細電纜具有更低的直流阻抗. 2.3.電介體 電介體(tǐ)也即是電纜的(de)絕緣體,在同(tóng)軸電纜中(zhōng)擔任了雙重的人物(wù):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;另一個更重要的人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(diàn)介體通常是半發泡的聚乙烯. 2.4.屏蔽網 屏蔽網在(zài)電纜中把導線和電介體嚴密的包圍起來,起了兩個(gè)效果:一是(shì)作(zuò)為信號(hào)的公共地線為信號提供電流回路,二是作為信號的(de)屏蔽(bì)網,按捺電磁噪音對信號的(de)攪擾。
屏蔽網的結構以金屬編織網和錫箔(bó)很常見。
金屬(shǔ)編織網比錫箔具有更(gèng)低的直流阻抗,但對電磁攪擾的屏蔽率隻有90%,錫箔對電磁攪擾的(de)屏蔽率高達100%。
所以許多專業的線纜會采納金屬編織網與(yǔ)錫箔雙重屏蔽結構,能夠更有(yǒu)效的提高信號的(de)信噪比(bǐ). 2.5.保護層 保護層是對電(diàn)纜內部所(suǒ)有成份進行多方麵保護的一層外皮,很簡單受氣溫、化學藥品、液(yè)體(tǐ)和日光的影響。
電纜的保護層必須適應任何條件的裝置環境。
這(zhè)些規範被NEC(NationalElectricCode)管理並且(qiě)有UL(美國保險(xiǎn)商實驗所)認(rèn)證:阻燃認證:電纜保護層的(de)常(cháng)用原料是絕緣良(liáng)好且廉價的PVC(聚氯(lǜ)乙烯),阻(zǔ)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資料,能夠(gòu)防(fáng)止電纜暴露(lù)發生的煙火事件。
通過阻燃(rán)認證的電纜能夠在戶外(wài)空間使用,室內使用能夠不需要管道防護. 無鹵素認證: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(hé)物,鹵 素具有極高的阻燃和(hé)絕緣化學特性,但在(zài)高溫下會發生有毒的煙霧(主要成分是瓦斯)。
無鹵素的電(diàn)纜保護層在高溫時不會發生煙霧(wù)和有(yǒu)毒的氣體,這是歐(ōu)洲的安全規範(編號:IEC33203、IEC61034和IEC754-1) 3.電(diàn)纜的性能和標準 3.1.長度 信號的衰減與電纜的長(zhǎng)度成正比,電纜越長,衰減越大(dà),這是電纜的物理定律。
電纜(lǎn)的長度一般用英尺或公尺來標注,音視頻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在信噪比降低、亮度降低、圖畫含糊和同步不良,這些明顯的差(chà)異也(yě)成了對比電(diàn)纜質量的依(yī)據(單位長度(dù)的電纜對傳輸同等信號的不同衰減量)。
3.2.頻率 電纜的(de)容抗(kàng)和導線資料決定了傳輸信號頻率的範(fàn)圍,在合適的傳輸距(jù)離內,如果出現圖畫含糊,多(duō)數是電纜沒有到達高頻傳輸的要求,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(xiào)果不(bú)良,任何類型的電磁(cí)攪擾都會(huì)直接(jiē)效果於有用的信號,降低信號的信噪比(bǐ) 3.4.溫度 好像所有(yǒu)的電子電(diàn)路一樣,電纜的物(wù)理特性也會受環境溫度的影響,電纜的物理參數在(zài)不同的溫度範圍有不(bú)同的表現。
在工(gōng)程(chéng)使用時(shí),電纜典型在牆壁、天花板和儀器架上覆(fù)設,由(yóu)於這些地方的通風條件不(bú)會很理想,簡單發生較高的溫度。
因此,挑選電(diàn)纜的允許使用溫度範(fàn)圍應該適用於這些環境. 3.5.斜率 斜率是描繪雙絞線不同長度對信號傳(chuán)輸發(fā)生的時間差,取決於雙絞線的絞合工藝和絞合類型,當發生(shēng)較大的時延誤差時,需要對電纜進行斜(xié)率補償(cháng). 3.6.阻抗 阻抗是描繪電纜技能標準的重要參數之一,它為信號的正確流程建立了(le)基線。
這個信號的流程維護了整個體係的動力變換。
想(xiǎng)象水流通過一條大口徑的水管,隻要水管直徑堅持一向,水流的結構和流(liú)程不會有變化。
當(dāng)這個水流被引入到一條小口(kǒu)經(jīng)的水管時,情況發(fā)生(shēng)了(le)變化:由於瓶頸的存在,水流的結構被打亂,所有的水(shuǐ)流不能(néng)同時(shí)通過瓶頸(jǐng),引起部分水流發生反方向流動(dòng),並且很後還(hái)是被主流(liú)再次導入水的(de)流程. 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(de)信號影響稱為反射,傳送波與反射波相互攪擾的(de)結果使電壓幅度構成駐波,用VSWR(電壓駐波比)表明.在視頻體係中,阻抗匹配是體(tǐ)係規劃中(zhōng)需要嚴肅看待的問(wèn)題。
早期在同軸電纜BNC類型的銜(xián)接(jiē)頭同(tóng)時存在50_和75_兩種標準,現在視頻阻抗統一75_,50_阻抗的電纜和銜接頭目前隻會在射頻信號(hào)中(zhōng)使用。
短距離的(de)阻抗失配會影響圖畫的高頻細節,引(yǐn)起畫麵出現“鬼影現象". 電纜對信號的(de)衰減也稱為插(chā)入損耗,單位(wèi)是分貝(bèi)(dB),正規的電纜會提供一張損失表,描繪電纜在單位長度對不同頻率的衰減值。
比方某電纜的衰減值表明為-2.2dB/30m@100MHz是指這條(tiáo)電纜在(zài)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(shuāi)減值也不一樣。
相(xiàng)同帶寬的信號,電(diàn)纜長度增加一倍,插入損耗也是增加一倍,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。
雖然規劃好電纜的插入損耗是必要的,但(dàn)許多時分由於沒有預先的計算,電纜插入損耗對體係的高頻損失層出不窮。
在這種情況下,前端電子補償可能是 的解決方法。
所以大部分的接口和(hé)線路驅(qū)動器都包含了(le)能夠(gòu)調整的補償(cháng)電路,一(yī)般都具有電平(或增益)和峰值調整。
使用(yòng)30米的 ExtronBNC5-Mini電纜傳輸150MHz帶寬信號,在信(xìn)號不通過任何(hé)均衡和放大時(shí),在150MHz頻段出現了接(jiē)近-12dB的插入損耗,並且0~150MHz頻(pín)段的(de)傳輸曲線非常峻峭;使用電子器材(比方接口、均衡器、放大器)對信號進行適當的電平和峰值調整(zhěng)後,不光(guāng)將電(diàn)纜的插(chā)入損耗(hào)減少到-3dB以內,並且使0~150MHz頻段的傳輸曲線得到了非常(cháng)平滑的響應. 4.1.電平操控 電平操控(kòng)是為了補償電纜(lǎn)插入對整個(gè)信號幅(fú)度的衰減,由於電纜的插入很簡單對信號幅度造成5%或更多(duō)的衰減(jiǎn),比方一個模擬0.7V的信號,5%的電纜插入損耗能夠到(dào)達35mV的(de)信號衰減。
通常電平操控被設定用於補償低頻部分的衰減,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了補償電纜插入對信號高頻(pín)部分的衰減,高頻段信號的衰減主(zhǔ)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(chuán)輸發生的衰減曲線,但不會過渡提(tí)升信號(hào)的高頻信息,高頻信(xìn)號的損失可能會另外發生噪音。
在測(cè)試體係(xì)規範的時分,電平操(cāo)控和峰(fēng)值操控能夠同時使用。
在測試設備(bèi)和顯示器材(cái)的一些數(shù)據標明(míng),依靠經曆去計算(suàn)電纜傳輸距(jù)離是(shì)造成(chéng)體係失敗的真實原因(yīn),雖然大部分(fèn)規劃師都已經(jīng)意識到電纜是任(rèn)何體係規劃的很弱環節(jiē),但還是被安排在很後(hòu)考慮的一項內容. 4.3.直流電阻 電阻的(de)一種界說是“物質以(yǐ)熱(rè)的形(xíng)式妨礙電子流(liú)通的一種(zhǒng)物(wù)理特性”,電阻是一種減慢電子的流動的導體的特性,單位(wèi)是_(歐姆),用於簡(jiǎn)單表明導體對電流(liú)的衰減。
電纜的直流電阻一般用_/千米表明(míng),由電纜的資料、線(xiàn)徑、尺度和溫度決定。
直流電阻影響信(xìn)號的電壓(振幅),長距離的電(diàn)纜(lǎn)傳(chuán)輸或(huò)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,顯示端得到的真實可用的信號電平大約隻有(yǒu)0.63Vp-p(信號(hào)電平損失大(dà)約10%)。
良好的複合視頻(pín)線纜一般每千米的直流電阻應該(gāi)在35_以下。
4.4.電容容量 電(diàn)容的界說是“在兩個導體之間的電介體(tǐ)會儲存電荷的一種特性”,能夠解釋電纜也是一個電容器,具有(yǒu)充電、放電的能力,在電纜中電容的單(dān)位用pF/m(微微法/每(měi)米)。
同軸電纜(lǎn)存在的電容會影響(xiǎng)視頻信號的銳度(dù)和細節,這是由於視頻信號可能存在一些黑色-白色的轉變,電(diàn)纜(lǎn)的電容(róng)特性會影(yǐng)響這個信號轉(zhuǎn)變中上升和下跌的時(shí)間,也就是影響了視頻信號在銳度和細(xì)節方麵的改變。
良好的複合視頻線纜一般每米的電(diàn)容分布應該在60pF以下。