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      射頻同軸電纜的技術參數

      [當前欄目:技術支持]????? [發布日期:2013-09-03]
        射頻同軸電纜的技術參數
        一、 工程常用同軸電纜類型及性能:
        1) SYV75-3、5、7、9…,75歐姆,聚乙烯絕緣實心同軸電纜。近些年有人把它稱為“視頻電纜”;
        2) SYWV75-3、5、7、9…75歐姆,物理發泡聚乙烯絕緣同軸電纜。有人把它稱為“射頻電纜”;
        3) 基本性能:
        l SYV物理結構是100%聚乙烯絕緣;SYWV 是發泡率占70-80%的物理發泡聚乙烯絕緣電纜;
        l 由于介電損耗原因,SYV實心電纜衰減明顯要大于SYWV物理發泡電纜;在常用工程電纜中,目前物理發泡電纜仍然是傳輸性能最好價格最低的電纜,在視頻、射頻、微波各個波段都是這樣的。廠家給出的測試數據也說明了這一點;
        l 同軸電纜都可以在直流、射頻、微波波段應用。 按照“射頻”/“視頻”來區分電纜,不僅依據不足,還容易產生誤導:似乎視頻傳輸必須或只能選擇實心電纜(選擇衰減大的,價格高的?);從工程應用角度看,還是按“實芯”和“發泡”電纜來區分類型更實用一些;
        l 高編(128)與低編(64)電纜特性的區別:eie實驗室實驗研究表明,在200KHz以下頻段,高編電纜屏蔽層的“低電阻”起主要作用,所以低頻傳輸衰減小于低編電纜。但在200-300KHz以上的視頻、射頻、微波波段,由于“高頻趨膚效應”起主要作用,高編電纜已失去“低電阻”優勢,所以高頻衰減兩種電纜基本是相同的。
        二、 了解同軸電纜的視頻傳輸特性——“衰減頻率特性”
        同軸電纜廠家,一般只給出幾十到幾百兆赫的幾個射頻點的衰減數據,都還沒有提供視頻頻段的詳細數據和特性;eie實驗室對典型的SYWV75-5、7/64編電纜進行了研究測試,結果如下圖一:
        同軸傳輸特性基本特點:
        1. 電纜越細,衰減越大:如75-7電纜1000米的衰減,與75-5電纜600多米衰減大致相當,或者說1000米的75-7電纜傳輸效果與75-5電纜600多米電纜傳輸效果大致相當;
        2. 電纜越長,衰減越大:如75-5電纜750米,6M頻率衰減的“分貝數”,為1000米衰減“分貝數”的75%,即15db;2000米(1000+1000)衰減為20+20=40db,其他各頻率點的計算方法一樣。依照上面1000米電纜測試數據,計算不同長度電纜衰減時,請記住“分貝數是加堿關系”或“衰減分貝數可以按照長度變化的百分比關系計算”,就可以靈活運用了;
        3. 頻率失真特性:低頻衰減少,高頻衰減大。高/低邊頻衰減量之差,可叫做“邊頻差值”,這是一個十分重要參數。電纜越長,“邊頻差值”越大;充分認識和掌握同軸電纜的這種 “頻率失真特性”,這在工程上具有十分重要的意義;這是影響圖像質量最關鍵的特性,也是工程中最容易被忽視的問題;
        三、 工程應用設計要點
        網上技術論壇里經常有人問:75-5電纜能傳多遠?回答有300米,500米,600米,還有說1000多米也可以的。為什么會有這么多答案呢?原因是沒有一個統一的標準。既然工程中同軸電纜是用來傳輸視頻信號的,而視頻傳輸最后又體現為圖像,所以談同軸電纜和同軸視頻傳輸技術應用,就離不開圖像質量,離不開決定圖像質量的“視頻傳輸質量”和標準。
        1. 視頻傳輸標準的參數很多,這里僅舉一個十分重要的“頻率特性”例子來理解。視頻圖像信號是由0-6M不同頻率分量組成的。低頻成分主要影響亮度和對比度,高頻分量主要影響色度、清晰度和分辨率。顯然,對視頻傳輸的基本要求,不是只恢復攝像機原信號亮度、對比度就行了,而且還必須恢復攝像機原信號中各種頻率份量的相對比例關系。“恢復”不可能是100%,而是允許有一個“失真度”范圍要求的標準。這個“標準”的“失真度范圍”,在圖像上用肉眼應該是分辨不出來的。反過來說,如果在圖像上已經能夠觀察出一點“失真”了,那不管你主觀認為圖像“還行,可以,不錯”甚至“雙方認可驗收”等等,這時的視頻傳輸質量,都是“不合格的”。要把工程圖像做好,首先就應該選擇合格的傳輸設備,追求視頻傳輸質量符合標準。這一點,從網站技術論壇討論的情況看,還遠沒引起足夠認識。宏觀來看,我國監控行業發展了20多年,工程圖像質量不僅沒有提高反而有些下降,這不能不引起我們的關注和思考。
        2. “視頻傳輸”標準:
        由圖二可見,對于視頻傳輸,我國廣播級視頻失真度標準要求如圖a):5M以下幅頻特性誤差范圍為±0.75db, 即91.7—109%;6M頻點為70.7—109%;監控行業的要求略低一些,如圖b),0—6M全范圍為±1.5db,即84—118.8%;這個傳輸頻率特性要求,與一般“3db通頻帶”的概念一樣;這里須強調:要保證圖像質量,視頻傳輸系統(產品)的頻率失真范圍應小于3db;“3db帶寬”這個標準,適用于光纜、射頻、微波、同軸和雙絞線等各種視頻傳輸系統產品;這是為了保證圖像質量,對視頻傳輸系統的要求。但還有一個誤區:在工程中還是有不少人用主觀評價“工程圖像質量好壞”,甚至于用雙方是否認可驗收來說明“傳輸系統(設備)”是否合格,這就有些本末倒置了。工程商這么做可能是“糊涂”;傳輸設備廠家如果這么做,那可就是“蒙人”了,如果再利用媒體這么宣傳,那就是誠心“誤導”了。
        3..攝像機信號不加放大補償,只用同軸電纜傳輸時,按照“3db帶寬”這個標準要求,并結合上面的電纜衰減特性,75-5電纜,不超過3db失真度的電纜長度計算方法是:1000米20db,20/3=6.67,1000/6.67=150米,75-7電纜為236米。不同廠家不同批次的電纜特性有一定差別,實際工程設計中,參照這個數據設計和施工,圖像質量一般會有保證的。(準確計算應按照“邊頻差值”計算,上面計算忽略了低頻衰減——原作注)
        4.實心聚乙烯絕緣電纜,衰減量大于物理發泡電纜。所以3db帶寬有效傳輸距離少于上面計算值,工程上大致可按90%左右估算。如實芯75-5電纜“3db帶寬”傳輸距離大約為150*0.9=135米;
        5.高編電纜:盡管200k以下的衰減小于低編電纜,但200-300k以上的傳輸衰減與低編電纜一樣,所以3db帶寬傳輸距離,反而低于上述計算值,這是由于高編電纜的“邊頻差值”更大的因素造成的,“邊頻差值”越大,放大補償的難度越大;
        6.同軸電纜加放大補償的視頻傳輸方式:這時系統傳輸特性是同軸電纜的衰減頻率特性和放大補償的“增益頻率特性”之和,放大補償的“增益頻率特性”,應該能有效補償電纜的頻率衰減特性,且二者應該始終保持相反、互補關系,這才可以有效擴展同軸電纜的傳輸距離。目前這項同軸視頻傳輸技術,產品已經達到的技術水平是:只用一級末端補償(無前端無中繼),75-5電纜在2km,75-7電纜在3km范圍以內的任意距離上,都可以實現上述傳輸標準;傳輸距離和傳輸質量已經和多模光端機相當,而在傳輸成本、施工維護和圖像質量可控恢復功能方面,都具有獨特的實用優勢和競爭優勢;這就是說,同軸視頻傳輸技術,以將有效監控范圍擴展到了2-3公里,且是我國自有知識產權技術。
        7.工程中確有不少工程是按照“只要圖像質量雙方認可驗收”就是“硬道理”的做法,這實際是無標準可言,不屬本文討論范圍。不過這里可以進一言:還是多做些有影響的樣板工程才是長遠之計;
        四、同軸電纜的抗干擾性能
        [工程經驗]:一路本來沒有干擾的圖像,運行中偶然出現了干擾,經檢查是BNC電纜頭接地不良引起的。重新焊好后,干擾消失了,圖像恢復正常。
        這說明什么問題呢?一是說明周圍環境確有外界電磁干擾存在,二是說明在正常情況下,同軸電纜可以把這類干擾屏蔽掉,三是說明BNC電纜頭接地不良,破壞了電纜的屏蔽性能,使原來已經被屏蔽掉的干擾,在新的條件下又顯現出來了。這就是我們探討干擾產生原理的啟發點。對于干擾的探討,eie實驗室的研究成果表明:
        1. 同軸干擾形成原理:就像天線接收電磁波原理一樣,電纜外部客觀存在的交變電磁場,可以在電纜外導體上產生干擾感應電流——干擾感應電流在電纜“縱向電阻(阻抗)”Rd上,會形成干擾感應電動勢(電壓)Vi——干擾感應電動勢剛好串聯在視頻信號傳輸回路里,與視頻信號一起加到末端負載Rh上,形成了干擾。這就是同軸干擾形成原理,見圖三。
        2. 顯然:當電纜外導體電阻很小,或當外界電磁干擾不是很強,感應電流很小,感應電動勢也就很小,而且遠遠小于視頻信號,這時就可以認為“沒有干擾”。這就是同軸電纜屏蔽干擾的作用;
        3. 在上面工程經驗中,當接頭沒有焊接好、接觸不良、編織層在穿管時被拉斷、或在電梯隨行電纜中,長時間反復彎曲加上垂直重力作用編織層被逐步拉斷時,都會造成外導體電阻增加,導致“干擾感應電壓”升高,視頻信號傳輸效率(分壓比例)降低,使原來沒有顯現出來的“干擾”也出現了;
        4. 工程中的“地電位”干擾也是通過同軸電纜外導體電阻才起作用的,所以單端接地可有效排除;
        5. 四屏蔽高編(128)電纜外導體電阻比低編電纜小,所以形成的干擾感應電動勢也要低一些,這種“低一些”的效果,只是對低頻干擾而言的(歐姆電阻為主)。對于高頻干擾,由于趨膚效應,高、低編電纜的表面阻抗基本一樣,所以對高頻的抗干擾效果區別不大;需要明確的是:與低編電纜比較,四屏蔽高編(128)電纜這種能夠“適當減弱”低頻干擾的效果,其減弱程度是與兩種電纜外導體電阻成反比關系;工程上值得認真考慮的是這點減弱干擾的效果,與高編電纜的高投入成本是否值得?
        五、視頻傳輸中的抗干擾措施
        工程中產生干擾的情況很多很復雜,但可以大致分為兩大類:一類是電纜傳輸線路“外部電磁干擾”的入侵,如地電位干擾、電臺干擾、電火花干擾、并行電纜耦合干擾等。這是影響最大、設計和施工中又很難預測的干擾。第二類是兩端設備問題和故障引入的干擾,如設備電源故障引來的50/100周電源干擾,或開關電源的高頻電源干擾等,不妨把這一類叫著“內部干擾”,這部分比較好解決。我們主要談第一類的外部干擾。工程中比較成熟的經驗有:
        1. 防止 “地電位”的單端接地或不接大地;
        2. 電纜穿金屬管,或走金屬線槽;此法十分有效,但成本較高,施工有一定復雜度;
        3. 埋地;
        4. “遠離”其他動力電纜或信號控制電纜,并盡量避免或減少并行;
        5. 集中供電和控制信號傳輸采用屏蔽電纜,但屏蔽層不能兩端都接視頻地;
        6. 施工穿管時,把 “布線這種粗活”在當地雇臨時工來做,結果多處拉斷同軸電纜編織網,使外導體電阻增大,產生干擾,這種情況十分多。但這屬于可以避免,發生概率又最高的“人為因素”。
        7. 電纜中間接頭連接方法,不是采用F型接頭和雙通連接,而是采用“焊接”或“扭接”的方法,這就破壞了電纜的同軸性和特性阻抗的連續性,容易引起反射和干擾。這屬于經驗不足的人為因素;
        8. 采用抗干擾器,用平衡抵銷原理抗干擾。但局限性較大,現場調試交麻煩;
        六、同軸抗干擾技術新進展——抗干擾同軸電纜
        在外部強干擾源仍然存在的情況下,為什么電纜穿金屬管,或走金屬線槽后,就可以有效抗干擾呢?正確的回答也應該是“屏蔽的效果”。那么這種屏蔽和四屏蔽電纜的屏蔽又有什么不同呢?
        兩種屏蔽情況的根本區別在于“感應電動勢是否串聯在視頻信號的傳輸回路中”?從上面“同軸電纜的抗干擾性能”一節分析已經知道,干擾在四屏蔽(鋁箔+64編網+鋁箔+64編網)電纜上形成的干擾感應電動勢,仍然是串聯在視頻信號的傳輸回路中,所以它的效果只能是“減弱”干擾,而不是真正意義上的抗干擾;“穿管”的情況就不同了,盡管:外界電磁干擾也會在“金屬管”上產生感應電動勢,但這個感應電動勢與視頻信號的傳輸回路是絕緣隔離的,所以才不會對視頻信號形成干擾。這也是徹底解決同軸電纜抗干擾性能的出路所在。
        國產同軸電纜的同一型號和含義
      分類代號 絕緣材料 護套材料 派生特征
      符號 含義 符號 含義 符號 含義 符號 含義
      S 通軸射頻電纜 Y 聚乙烯 V 聚氯乙烯 P 屏蔽
      SE 對稱射頻電纜 W 穩定聚乙烯 Y 聚乙烯 Z 綜合
      SJ 強力射頻電纜 F 氟塑料 F 氟塑料    
      SG 高壓射頻電纜 X 橡皮 B 玻璃絲編制侵硅有機漆    
      ST 特性射頻電纜 I 聚乙烯空氣絕緣 H 橡皮    
      SS 電視電纜 D 穩定聚乙烯空氣絕緣 M 棉紗編織    
       
        
        例如:SYV-75-3-1型電纜表示同軸射頻電纜,用聚乙烯絕緣,用聚氯乙烯做護套,特性阻抗為75Ω,芯線絕緣外經為3mm,結構序號為1。
        
      常用同軸電纜型號的規格和主要參數   
      電纜型號 絕緣形式 芯線外經
      mm
      絕緣外經
      mm
      電纜外經
      mm
      特性阻抗
      Ω
      衰減常數(dB/100m)
      30(MHz) 200(MHz) 800(MHz)
      SYKV-75-5 藕芯式 1.10 4.7 7.3 75±3 4.1 11 22
      SYKV-75-9 藕芯式 1.90 9.0 12.4 75±2.5 2.4 6 12
      SYKV-75-12 藕芯式 2.60 11.5 15.0 75±2.5 1.6 4.5 10
      SSYKV-75-5 藕芯式 1.00 4.8 7.3 75±3 4.2 11.5 23
      SSYKV-75-9 藕芯式 1.90 9.0 13.0 75±3 2.1 5.1 11
      SIOV-75-5 藕芯式 1.13 5.0 7.4 75±3 3.5 8.5 17
      SIZV-75-5 竹節式 1.20 5.0 7.3 75±3 4.5 11 22
      SYDV-75-9 竹節式 2.20 9.0 11.4 75±3 1.7 4.5 9.2
      SYDV-75-12 竹節式 3.00 11.5 14.4 75±2 1.2 3.4 7.1
      SDVC-75-5 藕芯式 1.00 4.8 6.8 75±3 4 10.8 22.5
      SDVC-75-7 藕芯式 1.60 7.3 10.0 75±2.5 2.6 7.1 15.2
      SDVC-75-9 藕芯式 2.00 9.0 12.0 75±2.5 2.1 5.7 12.5
      SDVC-75-12 藕芯式 2.60 11.5 14.4 75±2.5 1.7 4.5 10
       


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      文章標簽:同軸電纜   射頻電纜

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