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电缆的性能分类以及影响电缆性能的因素

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电缆的性能分类以及影响电缆性能的因素


电缆是由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘保护层制成,将电力或信息从一处传输到另一处的导线。通常是由几根或几组导线(每组至少两根)绞合而成的类似绳索的电缆,每组导线之间相互绝缘,并常围绕着一根中心扭成,整个外面包有高度绝缘的覆盖层。电缆具有内通电,外绝缘的特征。


分类:电缆有电力电缆、控制电缆、补偿电缆、屏蔽电缆、高温电缆、计算机电缆、信号电缆、同轴电缆、耐火电缆、船用电缆、矿用电缆、铝合金电缆等等。它们都是由单股或多股导线和绝缘层组成,用来连接电路、电器等。


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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)。


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。


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


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.


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.


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。想象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.


电缆的性能分类以及影响电缆性能的因素


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".


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。


虽然设计好电缆的插入损耗是必要的,但很多时候由于没有预先的计算,电缆插入损耗对系统的高频损失屡见不鲜。在这种情况下,前端电子补偿可能是唯一的解决方法。所以大部分的接口和线路驱动器都包含了可以调整的补偿电路,一般都具备电平(或增益)和峰值调整。利用30米的ExtronBNC5-Mini电缆传输150MHz带宽信号,在信号不经过任何均衡和放大时,在150MHz频段出现了接近-12dB的插入损耗,而且0~150MHz频段的传输曲线非常陡峭;利用电子器材(比如接口、均衡器、放大器)对信号进行适当的电平和峰值调整后,不但将电缆的插入损耗减少到-3dB以内,而且使0~150MHz频段的传输曲线得到了非常平滑的响应.


电平控制

电平控制是为了补偿电缆插入对整个信号幅度的衰减,由于电缆的插入很容易对信号幅度造成5%或更多的衰减,比如一个模拟0.7V的信号,5%的电缆插入损耗可以达到35mV的信号衰减。通常电平控制被设定用于补偿低频部分的衰减,并恢复信号在正常的振幅电平(比如0.7V)


峰值控制峰值控制

是为了补偿电缆插入对信号高频部分的衰减,高频段信号的衰减主要影响图像的细节。峰值控制可以克服高频信号在电缆传输产生的衰减曲线,但不会过渡提升信号的高频信息,高频信号的损失可能会另外产生噪音。在测试系统标准的时候,电平控制和峰值控制可以同时使用。在测试设备和显示器材的一些数据表明,依靠经验去计算电缆传输距离是造成系统失败的真正原因,虽然大部分设计师都已经意识到电缆是任何系统设计的最弱环节,但还是被安排在最后考虑的一项内容.


电缆的性能分类以及影响电缆性能的因素


直流电阻

电阻的一种定义是“物质以热的形式妨碍电子流通的一种物理特性”,电阻是一种减慢电子的流动的导体的特性,单位是_(欧姆),用于简单表示导体对电流的衰减。电缆的直流电阻一般用_/千米表示,由电缆的材料、线径、尺寸和温度决定。直流电阻影响信号的电压(振幅),长距离的电缆传输或高阻值电缆都会使图像显得黯淡。举例来说,一个0.7Vp-p的视频信号经由60米长的电缆(电缆直流阻值41_)传输进行显示,显示端得到的真实可用的信号电平大约只有0.63Vp-p(信号电平损失大约10%)。良好的复合视频线缆一般每千米的直流电阻应该在35_以下。


电容容量

电容的定义是“在两个导体之间的电介体会储存电荷的一种特性”,可以解释电缆也是一个电容器,具备充电、放电的能力,在电缆中电容的单位用pF/m(微微法/每米)。同轴电缆存在的电容会影响视频信号的锐度和细节,这是由于视频信号可能存在一些黑色-白色的转变,电缆的电容特性会影响这个信号转变中上升和下跌的时间,也就是影响了视频信号在锐度和细节方面的改变。良好的复合视频线缆一般每米的电容分布应该在60pF以下。




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