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 摘要：電纜由于應(yīng)用在很多不同的環(huán)境，以致在外形上看起來由很大的區(qū)別。但不論任何的電纜類型，它們都是作為信號(hào)傳輸?shù)囊环N導(dǎo)體。同軸電纜（Coaxial）是一種由兩個(gè)導(dǎo)體組成的合成物，同軸電纜的中心導(dǎo)線用于傳輸信號(hào)，金屬屏蔽網(wǎng)起了兩個(gè)作用：一是作為信號(hào)的公共地線為信號(hào)提供電流回路，二是作為信號(hào)的屏蔽網(wǎng)，抑制電磁噪音對(duì)信號(hào)的干擾。 

    關(guān)鍵詞：?jiǎn)胃?nbsp;

    導(dǎo)線、雙絞線、同軸電纜、光纖 

    1.電纜的類型 

    電纜由于應(yīng)用在很多不同的環(huán)境，以致在外形上看起來由很大的區(qū)別。但不論任何的電纜類型，它們都是作為信號(hào)傳輸?shù)囊环N導(dǎo)體。這些不同類型的電纜，在傳輸不同信號(hào)的質(zhì)量表現(xiàn)也有區(qū)別，除了部分特殊的應(yīng)用，目前應(yīng)用于音視頻傳輸?shù)碾娎|大致以單根導(dǎo)線、雙絞線、同軸線和光纖為主.1.1.單根導(dǎo)線 

    單根導(dǎo)線是電纜最基本的一種類型（如電線），它由一條或一組在被塑料保護(hù)層包圍的導(dǎo)線組成，這種電纜普遍用于傳輸?shù)皖l的信號(hào)，比如電源、音頻、計(jì)算機(jī)的ID碼. 

    1.2.雙絞線 

    雙絞線是一個(gè)通用的稱呼，導(dǎo)線的數(shù)量和絞合的類型并沒有限制，但在電纜的結(jié)構(gòu)上只有兩種類型：帶屏蔽網(wǎng)的雙絞線（STP：ShieldedTwistedPair）和不帶屏蔽網(wǎng)的雙絞線（UTP：UunshieldedTwistedPair）。雙絞線普遍在電信、互聯(lián)網(wǎng)、專業(yè)音響中普遍應(yīng)用，這種電纜由兩條或兩條以上獨(dú)立的、互相絕緣的線纜連續(xù)絞合組成，被互相絞合的其中兩條電纜稱為組，傳輸阻抗一般為100_，單根導(dǎo)線的直徑規(guī)格在20AWG（美國(guó)線纜標(biāo)準(zhǔn)：0.91mm）到24AWG（0.61mm）之間。雙絞線是一種比較廉價(jià)的電纜，每一組導(dǎo)線具備同等的抗干擾能力，可以有效抑制外界的電磁干擾（EMI），也有效屏蔽了傳輸信號(hào)對(duì)外界的電磁干擾。 

    UTP電纜最普遍應(yīng)用在電信傳輸和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，根據(jù)絞合的類型不同分為五類、超五類和六類電纜，一般可以達(dá)到100Mbps（每秒100百萬位）的傳輸率。STP電纜在導(dǎo)線組的外圍增加了一層編織金屬網(wǎng)或錫箔，更有利于提高信號(hào)抑制外界無線電電波的沖擊。STP電纜的每個(gè)連接頭的金屬外殼都必須保持與屏蔽網(wǎng)的良好接觸。 

    1.3.同軸電纜 

    同軸電纜（Coaxial）是一種由兩個(gè)導(dǎo)體組成的合成物，同軸電纜的中心導(dǎo)線用于傳輸信號(hào)，金屬屏蔽網(wǎng)起了兩個(gè)作用：一是作為信號(hào)的公共地線為信號(hào)提供電流回路，二是作為信號(hào)的屏蔽網(wǎng)，抑制電磁噪音對(duì)信號(hào)的干擾。中心導(dǎo)線與屏蔽網(wǎng)介于半發(fā)泡的聚丙烯絕緣層之間，絕緣層決定了電纜的傳輸特性，而且有效保護(hù)了中間的導(dǎo)線。 

    同軸電纜被廣泛應(yīng)用于音視頻或射頻的傳輸，傳輸阻抗一般為75_，已經(jīng)成為視頻的標(biāo)準(zhǔn)阻抗（早期也會(huì)利用50_阻抗特性進(jìn)行視頻傳輸）。優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的同軸電纜一般比雙絞線的價(jià)格更昂貴，因?yàn)橥�軸電纜可靠的物理特性，能夠提供優(yōu)良的音視頻表現(xiàn)。信號(hào)的頻率、分辨率以及電纜的有效傳輸距離在音視頻系統(tǒng)中起了決定作用。 

    1.4.光纖 

    光纖電纜（OpticCable）信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸?shù)淖詈眠x擇，光纖傳輸是一種基于光電轉(zhuǎn)換取代電子傳輸?shù)募夹g(shù)手段。光纖傳輸?shù)暮?jiǎn)易原理是：模擬電信號(hào)傳給光發(fā)射機(jī)，經(jīng)信號(hào)緩沖電路和驅(qū)動(dòng)電路，將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成電流信號(hào)，驅(qū)動(dòng)發(fā)光管或者激光器。這樣，輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過精確光對(duì)準(zhǔn)和引導(dǎo)，耦合進(jìn)入光纖。 

    光信號(hào)經(jīng)光纖傳輸后，在接收端光信號(hào)被一個(gè)波長(zhǎng)相配的光電二極管轉(zhuǎn)換成原來的電子源，經(jīng)低噪聲線性放大器放大后再輸出。 

    光纖信號(hào)傳輸避免了傳統(tǒng)電纜傳輸?shù)脑S多缺點(diǎn)，具備很多電纜傳輸無法比擬的優(yōu)點(diǎn)；優(yōu)異的抗電磁干擾：長(zhǎng)距離電纜傳輸中，電纜自身就是一根巨大的天線，會(huì)拾取周圍空間存在的電磁波信號(hào)，特別是在顯示系統(tǒng)更為突出，這類干擾信號(hào)在圖像顯示中表現(xiàn)出無法消除的顆粒噪音，光纖電纜的核心是玻璃，而且傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)，不容易受外界電磁波的干擾。很小的體積：大多數(shù)的光纖與人體的頭發(fā)一般粗細(xì)。 

    很低的衰減：因?yàn)楣饫w傳輸是依靠玻璃導(dǎo)管完成，不存在信號(hào)因?yàn)殡娎|電阻、容抗引起的大幅度衰減，光纖極大的提高了傳輸?shù)膸�寬能力和傳輸距離。光纖的高度安全：光纖傳輸?shù)男盘?hào)內(nèi)容不容易被竊聽。 

    雖然光纖似乎是信號(hào)傳輸?shù)慕K極方法，但也有一些不利點(diǎn); 

    較高的價(jià)格：光纜、發(fā)射器、接收器價(jià)格昂貴 

    較高的人工：在光纜的布管布線過程，需要眾多的人力資源和特殊工具。雖然光信號(hào)在光纖中傳輸損耗很低，但是在發(fā)射端和接收端進(jìn)行的電光、光電轉(zhuǎn)換對(duì)信號(hào)的衰減卻很厲害。所以要保證無插損傳輸，就必須在傳輸中加入高增益多級(jí)放大器，還要保證電路能穩(wěn)定工作. 

    2.電纜的結(jié)構(gòu) 

    多數(shù)的視頻電纜只是在兩個(gè)相鄰設(shè)備之間連接，這么短的距離，似乎沒有很多需要考慮的問題。但是在一個(gè)完善的視頻系統(tǒng)中，這些視頻設(shè)備甚至遍布于建筑的每一個(gè)角落，傳輸線纜完全成了至關(guān)重要的因素。傳輸線纜的那些因素會(huì)最直接影響視頻信號(hào)的最終效果？我們以同軸電纜的單一傳輸為例進(jìn)行說明。 

    2.1.導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)類型 

    導(dǎo)線指電纜中心用于傳輸電子的導(dǎo)體，最普遍使用的材料是銅。銅線是最經(jīng)濟(jì)有效的傳輸方式之一，其他的材料包括鋁、銀和黃金. 

    同軸電纜根據(jù)線徑的不同，外形的大小有差異。導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)分為兩種：?jiǎn)胃�電纜和多根電纜組合。單根電纜的結(jié)構(gòu)容易成型，但保護(hù)外皮和絕緣層比較堅(jiān)硬，所以顯得沒有什么柔性。多根電纜由許多小線徑的電纜絞合成型，增加了線纜的柔性。一般認(rèn)為單根電纜的傳輸質(zhì)量要優(yōu)于多根組合的模式. 

    2.2.導(dǎo)線直徑的計(jì)量 

    原則上，同等的條件越粗的電纜越能進(jìn)行更長(zhǎng)距離的傳輸，因?yàn)橥瑯拥拈L(zhǎng)度，粗電纜比細(xì)電纜具備更低的直流阻抗. 

    2.3.電介體 

    電介體也即是電纜的絕緣體，在同軸電纜中擔(dān)任了雙重的角色：一是電介體介于導(dǎo)線與屏蔽網(wǎng)之間，形成了保護(hù)導(dǎo)線的重要組織；另一個(gè)更重要的角色是它確定了電纜的物理特性。比如電纜的阻抗和容抗。阻抗為75_電纜的電介體通常是半發(fā)泡的聚乙烯. 

    2.4.屏蔽網(wǎng) 

    屏蔽網(wǎng)在電纜中把導(dǎo)線和電介體嚴(yán)密的包圍起來，起了兩個(gè)作用：一是作為信號(hào)的公共地線為信號(hào)提供電流回路，二是作為信號(hào)的屏蔽網(wǎng)，抑制電磁噪音對(duì)信號(hào)的干擾。屏蔽網(wǎng)的結(jié)構(gòu)以金屬編織網(wǎng)和錫箔最常見。金屬編織網(wǎng)比錫箔具備更低的直流阻抗，但對(duì)電磁干擾的屏蔽率只有90%，錫箔對(duì)電磁干擾的屏蔽率高達(dá)100%。所以很多專業(yè)的線纜會(huì)采取金屬編織網(wǎng)與錫箔雙重屏蔽結(jié)構(gòu)，可以更有效的提高信號(hào)的信噪比. 

    2.5.保護(hù)層 

    保護(hù)層是對(duì)電纜內(nèi)部所有成份進(jìn)行全面保護(hù)的一層外皮，很容易受氣溫、化學(xué)藥品、液體和日光的影響。電纜的保護(hù)層必須適應(yīng)任何條件的安裝環(huán)境。這些標(biāo)準(zhǔn)被NEC（NationalElectricCode）管理而且有UL（美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)所）認(rèn)證：阻燃認(rèn)證：電纜保護(hù)層的常用原料是絕緣良好且廉價(jià)的PVC（聚氯乙烯），阻燃認(rèn)證要求電纜不但有特殊的防火保護(hù)層，而且要使用特別的絕緣材料，可以防止電纜暴露產(chǎn)生的煙火事件。通過阻燃認(rèn)證的電纜可以在戶外空間使用，室內(nèi)應(yīng)用可以不需要管道防護(hù). 

    無鹵素認(rèn)證：大部分電纜的PVC保護(hù)層在制造過程都會(huì)廣泛應(yīng)用鹵素（Halogen）作為混合物，鹵 

    素具備極高的阻燃和絕緣化學(xué)特性，但在高溫下會(huì)產(chǎn)生有毒的煙霧（主要成分是瓦斯）。無鹵素的電纜保護(hù)層在高溫時(shí)不會(huì)產(chǎn)生煙霧和有毒的氣體，這是歐洲的安全標(biāo)準(zhǔn)（編號(hào)：IEC33203、IEC61034和IEC754-1） 

    3.電纜的性能和規(guī)格 

    3.1.長(zhǎng)度 

    信號(hào)的衰減與電纜的長(zhǎng)度成正比，電纜越長(zhǎng)，衰減越大，這是電纜的物理定律。電纜的長(zhǎng)度一般用英尺或公尺來標(biāo)注，音視頻信號(hào)通過長(zhǎng)距離的電纜會(huì)造成信號(hào)的衰減，對(duì)最終效果的影響體現(xiàn)在信噪比降低、亮度降低、圖像模糊和同步不良，這些明顯的差異也成了對(duì)比電纜質(zhì)量的依據(jù)（單位長(zhǎng)度的電纜對(duì)傳輸同等信號(hào)的不同衰減量）。 

    3.2.頻率 

    電纜的容抗和導(dǎo)線材料決定了傳輸信號(hào)頻率的范圍，在合適的傳輸距離內(nèi)，如果出現(xiàn)圖像模糊，多數(shù)是電纜沒有達(dá)到高頻傳輸?shù)囊�求，造成信�?hào)的高頻段損失。 

    3.3.干擾電纜同時(shí)也是一條巨大的天線，會(huì)吸收空間存在的電磁波。如果電纜沒有屏蔽或屏蔽效果不良，任何類型的電磁干擾都會(huì)直接作用于有用的信號(hào)，降低信號(hào)的信噪比 

    3.4.溫度 

    如同所有的電子電路一樣，電纜的物理特性也會(huì)受環(huán)境溫度的影響，電纜的物理參數(shù)在不同的溫度范圍有不同的表現(xiàn)。在工程應(yīng)用時(shí)，電纜典型在墻壁、天花板和儀器架上覆設(shè)，因?yàn)檫@些地方的通風(fēng)條件不會(huì)很理想，容易產(chǎn)生較高的溫度。因此，選擇電纜的允許使用溫度范圍應(yīng)該適用于這些環(huán)境. 

    3.5.斜率 

    斜率是描述雙絞線不同長(zhǎng)度對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生的時(shí)間差，取決于雙絞線的絞合工藝和絞合類型，當(dāng)產(chǎn)生較大的時(shí)延誤差時(shí)，需要對(duì)電纜進(jìn)行斜率補(bǔ)償. 

    3.6.阻抗 

    阻抗是描述電纜技術(shù)規(guī)格的重要參數(shù)之一，它為信號(hào)的正確流程建立了基線。這個(gè)信號(hào)的流程維護(hù)了整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力轉(zhuǎn)換。 

    想象水流通過一條大口徑的水管，只要水管直徑保持一直，水流的結(jié)構(gòu)和流程不會(huì)有變化。當(dāng)這個(gè)水流被引入到一條小口經(jīng)的水管時(shí)，情況發(fā)生了變化：由于瓶頸的存在，水流的結(jié)構(gòu)被打亂，所有的水流不能同時(shí)通過瓶頸，引起部分水流產(chǎn)生反方向流動(dòng)，而且最后還是被主流再次導(dǎo)入水的流程. 

    電纜傳輸阻抗的失配也會(huì)造成類似上述的現(xiàn)象：電子信號(hào)被再次導(dǎo)入對(duì)最初的信號(hào)影響稱為反射，傳送波與反射波相互干擾的結(jié)果使電壓幅度形成駐波，用VSWR（電壓駐波比）表示.在視頻系統(tǒng)中，阻抗匹配是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要嚴(yán)肅看待的問題。早期在同軸電纜BNC類型的連接頭同時(shí)存在50_和75_兩種規(guī)格，現(xiàn)在視頻阻抗統(tǒng)一75_，50_阻抗的電纜和連接頭目前只會(huì)在射頻信號(hào)中應(yīng)用。短距離的阻抗失配會(huì)影響圖像的高頻細(xì)節(jié)，引起畫面出現(xiàn)“鬼影現(xiàn)象". 

    電纜對(duì)信號(hào)的衰減也稱為插入損耗，單位是分貝（dB），正規(guī)的電纜會(huì)提供一張損失表，描述電纜在單位長(zhǎng)度對(duì)不同頻率的衰減值。比如某電纜的衰減值表示為-2.2dB/30m@100MHz是指這條電纜在30米長(zhǎng)度時(shí)，傳輸100MHz帶寬信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生-2.2dB的插入損耗。電纜的插入損耗是累積的，而且對(duì)不同頻率的信號(hào)衰減值也不一樣。同樣帶寬的信號(hào)，電纜長(zhǎng)度增加一倍，插入損耗也是增加一倍，比如上述的電纜在60米長(zhǎng)度時(shí)，傳輸100MHz帶寬信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生-4.4dB的插入損耗。 

    雖然設(shè)計(jì)好電纜的插入損耗是必要的，但很多時(shí)候由于沒有預(yù)先的計(jì)算，電纜插入損耗對(duì)系統(tǒng)的高頻損失屢見不鮮。在這種情況下，前端電子補(bǔ)償可能是唯一的解決方法。所以大部分的接口和線路驅(qū)動(dòng)器都包含了可以調(diào)整的補(bǔ)償電路，一般都具備電平（或增益）和峰值調(diào)整。利用30米的 

    ExtronBNC5-Mini電纜傳輸150MHz帶寬信號(hào)，在信號(hào)不經(jīng)過任何均衡和放大時(shí)，在150MHz頻段出現(xiàn)了接近-12dB的插入損耗，而且0~150MHz頻段的傳輸曲線非常陡峭；利用電子器材（比如接口、均衡器、放大器）對(duì)信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾娖胶头逯嫡{(diào)整后，不但將電纜的插入損耗減少到-3dB以內(nèi)，而且使0~150MHz頻段的傳輸曲線得到了非常平滑的響應(yīng). 

    4.1.電平控制 

    電平控制是為了補(bǔ)償電纜插入對(duì)整個(gè)信號(hào)幅度的衰減，由于電纜的插入很容易對(duì)信號(hào)幅度造成5%或更多的衰減，比如一個(gè)模擬0.7V的信號(hào)，5%的電纜插入損耗可以達(dá)到35mV的信號(hào)衰減。通常電平控制被設(shè)定用于補(bǔ)償?shù)皖l部分的衰減，并恢復(fù)信號(hào)在正常的振幅電平（比如0.7V) 

    4.2.峰值控制峰值控制是為了補(bǔ)償電纜插入對(duì)信號(hào)高頻部分的衰減，高頻段信號(hào)的衰減主要影響圖像的細(xì)節(jié)。峰值控制可以克服高頻信號(hào)在電纜傳輸產(chǎn)生的衰減曲線，但不會(huì)過渡提升信號(hào)的高頻信息，高頻信號(hào)的損失可能會(huì)另外產(chǎn)生噪音。在測(cè)試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，電平控制和峰值控制可以同時(shí)使用。在測(cè)試設(shè)備和顯示器材的一些數(shù)據(jù)表明，依靠經(jīng)驗(yàn)去計(jì)算電纜傳輸距離是造成系統(tǒng)失敗的真正原因，雖然大部分設(shè)計(jì)師都已經(jīng)意識(shí)到電纜是任何系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最弱環(huán)節(jié)，但還是被安排在最后考慮的一項(xiàng)內(nèi)容. 

    4.3.直流電阻 

    電阻的一種定義是“物質(zhì)以熱的形式妨礙電子流通的一種物理特性”，電阻是一種減慢電子的流動(dòng)的導(dǎo)體的特性，單位是_（歐姆），用于簡(jiǎn)單表示導(dǎo)體對(duì)電流的衰減。電纜的直流電阻一般用_/千米表示，由電纜的材料、線徑、尺寸和溫度決定。直流電阻影響信號(hào)的電壓（振幅），長(zhǎng)距離的電纜傳輸或高阻值電纜都會(huì)使圖像顯得黯淡。舉例來說，一個(gè)0.7Vp-p的視頻信號(hào)經(jīng)由60米長(zhǎng)的電纜（電纜直流阻值41_）傳輸進(jìn)行顯示，顯示端得到的真實(shí)可用的信號(hào)電平大約只有0.63Vp-p（信號(hào)電平損失大約10%）。良好的復(fù)合視頻線纜一般每千米的直流電阻應(yīng)該在35_以下。 

    4.4.電容容量 

    電容的定義是“在兩個(gè)導(dǎo)體之間的電介體會(huì)儲(chǔ)存電荷的一種特性”，可以解釋電纜也是一個(gè)電容器，具備充電、放電的能力，在電纜中電容的單位用pF/m（微微法/每米)。同軸電纜存在的電容會(huì)影響視頻信號(hào)的銳度和細(xì)節(jié)，這是由于視頻信號(hào)可能存在一些黑色-白色的轉(zhuǎn)變，電纜的電容特性會(huì)影響這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)變中上升和下跌的時(shí)間，也就是影響了視頻信號(hào)在銳度和細(xì)節(jié)方面的改變。良好的復(fù)合視頻線纜一般每米的電容分布應(yīng)該在60pF以下。