浅谈视频传输电缆的技术应用及原理

[2006-10-28 18:52:24] 关键字：视频监控视频通信

    2.1. 导线的结构类型

    导线指电缆中心用于传输电子的导体，最普遍使用的材料是铜。铜线是最经济有效的传输方式之一，其他的材料包括铝、银和黄金.

    同轴电缆根据线径的不同，外形的大小有差异。导线的结构分为两种：单根电缆和多根电缆组合。单根电缆的结构容易成型，但保护外皮和绝缘层比较坚硬，所以显得没有什么柔性。多根电缆由许多小线径的电缆绞合成型，增加了线缆的柔性。一般认为单根电缆的传输质量要优于多根组合的模式.

    2.2. 导线直径的计量

    原则上，同等的条件越粗的电缆越能进行更长距离的传输，因为同样的长度，粗电缆比细电缆具备更低的直流阻抗.

    2.3. 电介体

    电介体也即是电缆的绝缘体，在同轴电缆中担任了双重的角色：一是电介体介于导线与屏蔽网之间，形成了保护导线的重要组织；另一个更重要的角色是它确定了电缆的物理特性。比如电缆的阻抗和容抗。阻抗为75_电缆的电介体通常是半发泡的聚乙烯.

    2.4. 屏蔽网

    屏蔽网在电缆中把导线和电介体严密的包围起来，起了两个作用：一是作为信号的公共地线为信号提供电流回路，二是作为信号的屏蔽网，抑制电磁噪音对信号的干扰。屏蔽网的结构以金属编织网和锡箔最常见。金属编织网比锡箔具备更低的直流阻抗，但对电磁干扰的屏蔽率只有90%，锡箔对电磁干扰的屏蔽率高达100%。所以很多专业的线缆会采取金属编织网与锡箔双重屏蔽结构，可以更有效的提高信号的信噪比.

    2.5. 保护层

    保护层是对电缆内部所有成份进行全面保护的一层外皮，很容易受气温、化学药品、液体和日光的影响。电缆的保护层必须适应任何条件的安装环境。这些标准被NEC（National Electric Code）管理而且有UL（美国保险商实验所）认证：

    阻燃认证：电缆保护层的常用原料是绝缘良好且廉价的PVC（聚氯乙烯），阻燃认证要求电缆不但有特殊的防火保护层，而且要使用特别的绝缘材料，可以防止电缆暴露产生的烟火事件。通过阻燃认证的电缆可以在户外空间使用，室内应用可以不需要管道防护.

    无卤素认证：大部分电缆的PVC保护层在制造过程都会广泛应用卤素（Halogen）作为混合物，卤素具备极高的阻燃和绝缘化学特性，但在高温下会产生有毒的烟雾（主要成分是瓦斯）。无卤素的电缆保护层在高温时不会产生烟雾和有毒的气体，这是欧洲的安全标准（编号：IEC33203、IEC61034和IEC754-1），更多关于无卤素电缆的资讯可以访问官方网站：http://www.halogenfree.org

    3. 电缆的性能和规格

    3.1. 长度

    信号的衰减与电缆的长度成正比，电缆越长，衰减越大，这是电缆的物理定律。电缆的长度一般用英尺或公尺来标注，音视频信号通过长距离的电缆会造成信号的衰减，对最终效果的影响体现在信噪比降低、亮度降低、图像模糊和同步不良，这些明显的差异也成了对比电缆质量的依据（单位长度的电缆对传输同等信号的不同衰减量）。

    3.2. 频率

    电缆的容抗和导线材料决定了传输信号频率的范围，在合适的传输距离内，如果出现图像模糊，多数是电缆没有达到高频传输的要求，造成信号的高频段损失（图像的细节）。

    3.3. 干扰

    电缆同时也是一条巨大的天线，会吸收空间存在的电磁波。如果电缆没有屏蔽或屏蔽效果不良，任何类型的电磁干扰都会直接作用于有用的信号，降低信号的信噪比

    3.4. 温度

    如同所有的电子电路一样，电缆的物理特性也会受环境温度的影响，电缆的物理参数在不同的温度范围有不同的表现。在工程应用时，电缆典型在墙壁、天花板和仪器架上覆设，因为这些地方的通风条件不会很理想，容易产生较高的温度。因此，选择电缆的允许使用温度范围应该适用于这些环境.

    3.5. 斜率

    斜率是描述双绞线不同长度对信号传输产生的时间差，取决于双绞线的绞合工艺和绞合类型，当产生较大的时延误差时，需要对电缆进行斜率补偿.

    3.6. 阻抗

    阻抗是描述电缆技术规格的重要参数之一，它为信号的正确流程建立了基线。这个信号的流程维护了整个系统的动力转换。

    想像水流通过一条大口径的水管，只要水管直径保持一直，水流的结构和流程不会有变化。当这个水流被引入到一条小口经的水管时，情况发生了变化：由于瓶颈的存在，水流的结构被打乱，所有的水流不能同时通过瓶颈，引起部分水流产生反方向流动，而且最后还是被主流再次导入水的流程.

    电缆传输阻抗的失配也会造成类似上述的现象：电子信号被再次导入对最初的信号影响称为反射，传送波与反射波相互干扰的结果使电压幅度形成驻波，用VSWR（电压驻波比）表示.

    在视频系统中，阻抗匹配是系统设计中需要严肃看待的问题。早期在同轴电缆BNC类型的连接头同时存在50_和75_两种规格，现在视频阻抗统一75_，50_阻抗的电缆和连接头目前只会在射频信号中应用。短距离的阻抗失配会影响图像的高频细节，引起画面出现“鬼影现象".

    3.7. 衰减

    电缆对信号的衰减也称为插入损耗，单位是分贝（dB），正规的电缆会提供一张损失表，描述电缆在单位长度对不同频率的衰减值。比如某电缆的衰减值表示为 -2.2dB/30m@100MHz 是指这条电缆在30米长度时，传输100MHz带宽信号时会产生-2.2dB的插入损耗。电缆的插入损耗是累积的，而且对不同频率的信号衰减值也不一样。同样带宽的信号，电缆长度增加一倍，插入损耗也是增加一倍，比如上述的电缆在60米长度时，传输100MHz带宽信号时会产生-4.4dB的插入损耗。