同轴电缆的详细介绍.doc

同轴电缆的详细介绍 http:/www.c114.net ( 2009/4/14 16:35 )1 2 3 下一页一、概述1、基带同轴电缆同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料。这层绝缘材料用密织的网状导体环绕，网外又覆盖一层保护性材料。有两种广泛使用的同轴电缆。一种是50欧姆电缆，用于数字传输，由于多用于基带传输，也叫基带同轴电缆；另一种是75欧姆电缆，用于模拟传输，即下一节要讲的宽带同轴电缆。这种区别是由历史原因造成的，而不是由于技术原因或生产厂家。同轴电缆的这种结构，使它具有高带宽和极好的噪声抑制特性。同轴电缆的带宽取决于电缆长度。1km的电缆可以达到1Gb/s2Gb/s的数据传输速率。还可以使用更长的电缆，但是传输率要降低或使用中间放大器。目前，同轴电缆大量被光纤取代，但仍广泛应用于有线电视和某些局域网。2、宽带同轴电缆使用有限电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统被称为宽带同轴电缆。“宽带”这个词来源于电话业，指比4kHz宽的频带。然而在计算机网络中，“宽带电缆”却指任何使用模拟信号进行传输的电缆网。由于宽带网使用标准的有线电视技术，可使用的频带高达300MHz（常常到450MHz）；由于使用模拟信号，需要在接口处安放一个电子设备，用以把进入网络的比特流转换为模拟信号，并把网络输出的信号再转换成比特流。宽带系统又分为多个信道，电视广播通常占用6MHz信道。每个信道可用于模拟电视、CD质量声音(1.4Mb/s)或3Mb/s的数字比特流。电视和数据可在一条电缆上混合传输。宽带系统和基带系统的一个主要区别是：宽带系统由于覆盖的区域广，因此，需要模拟放大器周期性地加强信号。这些放大器仅能单向传输信号，因此，如果计算机间有放大器，则报文分组就不能在计算机间逆向传输。为了解决这个问题，人们已经开发了两种类型的宽带系统：双缆系统和单缆系统。1)双缆系统双缆系统有两条并排铺设的完全相同的电缆。为了传输数据，计算机通过电缆1将数据传输到电缆数根部的设备，即顶端器(head-end)，随后顶端器通过电缆2将信号沿电缆数往下传输。所有的计算机都通过电缆1发送，通过电缆2接收。2)单缆系统另一种方案是在每根电缆上为内、外通信分配不同的频段。低频段用于计算机到顶端器的通信，顶端器收到的信号移到高频段，向计算机广播。在子分段(subsplit)系统中，5MHz30MHz频段用于内向通信，40MHz300MHz频段用于外向通信。在中分(midsplit)系统中，内向频段是5MHz116MHz，而外向频段为168MHz300MHz。这一选择是由历史的原因造成的。3)宽带系统有很多种使用方式。在一对计算机间可以分配专用的永久性信道；另一些计算机可以通过控制信道，申请建立一个临时信道，然后切换到申请到的信道频率；还可以让所有的计算机共用一条或一组信道。从技术上讲，宽带电缆在发送数字数据上比基带（即单一信道）电缆差，但它的优点是已被广泛安装。3、同轴电缆网络同轴电缆网络一般可分为三类:主干网。主干线路在直径和衰减方面与其他线路不同,前者通常由有防护层的电缆构成。次主干网。次主干电缆的直径比主干电缆小。当在不同建筑物的层次上使用次主干电缆时,要采用高增益的分布式放大器,并要考虑电缆与用户出口的接口。线缆。同轴电缆不可绞接,各部分是通过低损耗的连接器连接的。连结器在物理性能上与电缆相匹配。中间接头和耦合器用线管包住,以防不慎接地。若希望电缆埋在光照射不到的地方,那么最好把电缆埋在冰点以下的地层里。如果不想把电缆埋在地下,则最好采用电杆来架设。同轴电缆每隔100米设一个标记,以便于维修。必要时每隔20米要对电缆进行支撑。在建筑物内部安装时,要考虑便于维修和扩展,在必要的地方还需提供管道,保护电缆。同轴电缆一般安装在设备与设备之间。在每一个用户位置上都装备有一个连接器,为用户提供接口。接口的安装方法如下:(1)细缆 将细缆切断,两头装上BNC头,然后接在T型连接器两端。(2)粗缆 粗缆一般采用一种类似夹板的Tap装置进行安装,它利用Tap上的引导针穿透电缆的绝缘层,直接与导体相连。电缆两端头设有终端器,以削弱信号的反射作用。二、参数指标1、主要电气参数(1)同轴电缆的特性阻抗 同轴电缆的平均特性阻抗为502,沿单根同轴电缆的阻抗的周期性变化为正弦波,中心平均值3,其长度小于2米。(2)同轴电缆的衰减 一般指500米长的电缆段的衰减值。当用10MHz的正弦波进行测量时,它的值不超过8.5db(17db/公里);而用5MHz的正弦波进行测量时,它的值不超过6.0db(12db/公里)。(3)同轴电缆的传播速度 需要的最低传播速度为0.77C(C为光速)。(4)同轴电缆直流回路电阻 电缆的中心导体的电阻与屏蔽层的电阻之和不超过10毫欧/米(在20下测量)。2、同轴电缆的物理参数同轴电缆是由中心导体、绝缘材料层、网状织物构成的屏蔽层以及外部隔离材料层组成,其结构如图1所示。同轴电缆具有足够的可柔性,能支持254mm(10英寸)的弯曲半径。中心导体是直径为2.17mm0.013mm的实芯铜线。绝缘材料必须满足同轴电缆电气参数。屏蔽层是由满足传输阻抗和ECM规范说明的金属带或薄片组成,屏蔽层的内径为6.15mm,外径为8.28mm。外部隔离材料一般选用聚氯乙烯(如PVC)或类似材料。3、对电缆进行测试的主要参数有:(1)导体或屏蔽层的开路情况。(2)导体和屏蔽层之间的短路情况。(3)导体接地情况。(4)在各屏蔽接头之间的短路情况。三、规格型号同轴电缆可分为两种基本类型,基带同轴电缆和宽带同轴电缆。目前基带常用的电缆,其屏蔽线是用铜做成的网状的,特征阻抗为50(如RG-8、RG-58等);宽带同轴电缆常用的电缆的屏蔽层通常是用铝冲压成的,特征阻抗为75(如RG-59等)。粗同轴电缆与细同轴电缆是指同轴电缆的直径大还是小。粗缆适用于比较大型的局部网络,它的标准距离长、可靠性高。由于安装时不需要切断电缆,因此可以根据需要灵活调整计算机的入网位置。但粗缆网络必须安装收发器和收发器电缆,安装难度大,所以总体造价高。相反,细缆安装则比较简单,造价低,但由于安装过程要切断电缆,两头须装上基本网络连接头(BNC),然后接在T型连接器两端,所以当接头多时容易产生接触不良的隐患,这是目前运行中的以太网所发生的最常见故障之一。为了保持同轴电缆的正确电气特性,电缆屏蔽层必须接地。同时两头要有终端器来削弱信号反射作用。无论是粗缆还是细缆均为总线拓扑结构,即一根缆上接多部机器,这种拓扑适用于机器密集的环境。但是当一触点发生故障时,故障会串联影响到整根缆上的所有机器,故障的诊断和修复都很麻烦,因此,将逐步被非屏蔽双绞线或光缆取代。最常用的同轴电缆有下列几种:RG-8或RG-1150RG-5850RG-5975RG-6293计算机网络一般选用RG-8以太网粗缆和RG-58以太网细缆。RG-59 用于电视系统。RG-62 用于ARCnet网络和IBM3270网络。四、布线结构在计算机网络布线系统中,对同轴电缆的粗缆和细缆有三种不同的构造方式,即细缆结构、粗缆结构和粗/细缆混合结构。1、细缆结构细缆网络结构如图2所示。图2 细缆网络结构示意图1)硬件配置(1)网络接口适配器:网络中每个结点需要一块提供BNC接口的以太网卡、便协式适配器或PCMCIA卡。(2)BNC-T型连接器:细缆Ethernet上的每个结点通过T型连接器与网络进行连接,它水平方向的两个插头用于连接两段细缆,与之垂直的插口与网络接口适配器上的BNC连接器相连。(3)电缆系统:用于连接细缆以太网的电缆系统包括:细缆(RG-58 A/U):直径为5毫米,特征阻抗为50欧姆的细同轴电缆。BNC连接器插头:安装在细缆段的两端。BNC桶型连接器:用于连接两段细缆。BNC 终端匹配器:BNC 50欧姆的终端匹配器安装在干线段的两端,用于防止电子信号的反射。干线段电缆两端的终端匹配器必须有一个接地。(4)中继器:对于使用细缆的以太网,每个干线段的长度不能超过185米,可以用中继器连接两个干线段,以扩充主干电缆的长度。每个以太网中最多可以使用四个中继器,连接五个干线段电缆。2)技术参数最大的干线段长度:185米。最大网络干线电缆长度:925米。每条干线段支持的最大结点数:30。BNC-T型连接器之间的最小距离:0.5米。3)特点容易安装。造价较低。网络抗干扰能力强。网络维护和扩展比较困难。电缆系统的断点较多,影响网络系统的可靠性。2、粗缆结构粗缆以太网结构如图3所示。图3 粗缆以太网结构示意图 1)硬件配置建立一个粗缆以太网需要一系列硬件设备,包括:(1)网络接口适配器:网络中每个结点需要一块提供AUI接口的以太网卡、便提式适配器或PCMCIA卡。(2)收发器(Transceiver):粗缆以太网上的每个结点通过安装在干线电缆上的外部收发器与网络进行连接。在连接粗缆以太网时,用户可以选择任何一种标准的以太网(IEEE802.3)类型的外部收发器。(3)收发器电缆:用于连接结点和外部收发器,通常称为AUI电缆。(4)电缆系统:连接粗缆以太网的电缆系统包括:粗缆(RG-11 A/U):直径为10毫米,特征阻抗为50欧姆的粗同轴电缆,每隔2.5米有一个标记。N-系列连接器插头:安装在粗缆段的两端。N-系列桶型连接器:用于连接两段粗缆。N-系列终端匹配器:N-系列50欧姆的终端匹配器安装在干线电缆段的两端,用于防止电子信号的反射。干线电缆段两端的终端匹配器必须有一个接地。(5)中继器:对于使用粗缆的以太网,每个干线段的长度不超过500米,可以用中继器连接两个干线段,以扩充主干电缆的长度。每个以太网中最多可以使用四个中继器,连接五段干线段电缆。2)技术参数最大干线段长度:500米。最大网络干线电缆长度:2500米。每条干线段支持的最大结点数:100。收发器之间最小距离:2.5米。收发器电缆的最大长度:50米。 3)特点具有较高的可靠性,网络抗干扰能力强。具有较大的地理覆盖范围,最长距离可达2500米。网络安装、维护和扩展比较困难。造价高。3、粗/细缆混合结构1)硬件配置在建立一个粗/细混合缆以太网时,除需要使用与粗缆以太网和细缆以太网相同的硬件外,还必须提供粗缆和细缆之间的连接硬件。连接硬件包括:N-系列插口到BNC插口连接器。N-系列插头到BNC插口连接器。2)技术参数最大的干线长度:大于185米,小于500米。最大网络干线电缆长度:大于925米,小于2500米。为了降低系统的造价,在保证一条混合干线段所能达到的最大长度的情况下,应尽可能使用细缆。可以用下面的公式计算在一条混合的干线段中能够使用的细缆的最大长度t= ( 500 - L ) / 3.28，其中:L为要构造的干线段长度,t为可以使用的细缆最大长度。例如,若要构造一条400米的干线段,能够使用的细缆的最大长度为:(500 - 400 ) / 3.28 = 30(米)。3)特点造价合理。网络抗干扰能力强。系统复杂。网络维护和扩展比较困难。增加了电缆系统的断点数,影响网络的可靠性。23 同轴电缆 2.31 同轴电缆的定义 组成一个传输回路的两导体中心在一个公共轴线上，中心导体为实心圆导体，外面包围一个圆管状导体，两导体间用介质支撑构成一个同轴管回路的通信电缆。 理想的同轴电缆结构是沿电缆长度任何一点的横截面卜_组成一个回路的两导体外形成恒定直径的同心圆，两导体的电阻率、导磁率、介电常数沿电缆长度不变。在实际生产中，由于工艺、材料的不稳定，电缆结构会有偏差和波动。 232同轴电缆的构成 同轴管是组成同轴电缆的基本单元。同轴管是由中心导体(内导体)、外面圆管状导体(外导体)和两导体间的支撑介质(绝缘体)构成。由若干同轴管以一定的扭矩扭绞成缆芯，缆芯外加适合使用条件的外护层构成同轴电缆。根据需要，在同轴缆芯内可以加入高、低频对称线组构成综合同轴电缆。 233同轴电缆的特性 同轴电缆在传输特性方面与对称电缆的主要不同是当高频信号沿回路传输时，电磁场集中在同轴电缆的内外导体之间。 234同轴电缆的分类 根据同轴管的结构尺寸分为：大同轴电缆、中同轴电缆、小同轴电缆、微同轴电缆，另外还有射频同轴电缆和漏泄同轴电缆。(1)大同轴电缆同轴管内导体标称外径5 mn、外导体标称内径l8 mm，我国没有使用该种电缆。 (2)中同轴电缆 同轴管内导体标称外径26 lrlm、外导体标称内径95 mm。同轴管外导体采用皱边(或锯齿)铜带纵包而成。绝缘体用聚乙烯垫片结构。同轴管可以开通70 MHz以下模拟载波通信系统，我国开通有9 MHz(1 800路)和24 MI-Iz(4 380路)两种模拟载波通信系统。 (3)小同轴电缆小轴管内导体标称外径l2 mm、外导体标称内径44 mm。小轴管外导体采用皱边铜带纵包而成。绝缘体形式较多，有鱼泡式、注片式和泡沫聚乙烯式等。我国开通的有l3 MHz(300路)、4MHz(960路)和9MHz(1 800路)和18MHz(3 600路)3种模拟载波通信系统和140 Mbits及以F的数字通信系统。(4)微同轴电缆微轴管内导体标称外径07 mm、外导体标称内径29 mm，绝缘体为泡沫聚乙烯绝缘。微同轴电缆可用于480路数字通信系统。(5)射频同轴电缆内导体采用单股或多股铜导线，外导体为铜管或铜丝编织结构，外面再包以护套的电缆。该电缆主要用作无线电广播、无线电通信(移动通信)站天线系统的馈线或用作电缆电视系统的馈线。这种电缆的特点有传输频带宽、屏蔽性能好、重量轻、易挠曲和结构简单等特点。 (6)漏泄同轴电缆 漏泄同轴电缆是在同轴管外导体上每隔一定距离开一裸露窗口，使电磁波可以漏泄到周围空间的一种特殊用途的同轴电缆。多用于铁路隧道内行动着的机车与外界通信，特别是目前广泛建设的地下交通系统中，漏泄同轴电缆不仅是隧道内行动着的机车与外界通信，也是民用移动通信系统的天馈线。由于漏泄同轴电缆频带宽，多个不同的移动通信系统可共用一条电缆。 235同轴电缆的电气性能参数 2351 同轴回路的一次参数 (1)有效电阻参考资料重新认识同轴电缆与同轴视频传输技术 来源：全球五金网 日期：2010-7-29 点击：102 窗体顶端窗体底端作者：计算机电缆_矿用控制电缆_矿用通信电缆-天津市天缆总厂第一分厂 公司产品 公司商机 公司招商 公司新闻 本文以科学实验研究为依据，给出了监控工程常用同轴电缆的视频传输特性，指出了应用中的一些误解和误区.对干扰产生原理提出了更加切合实际的解释.归纳分析了实用的抗干扰措施，介绍了同轴抗干扰技术新进展抗干扰同轴电缆原理和应用前景。同轴电缆仍然是目前监控系统中应用最广泛的视频传输线。同轴视频传输技术，也是监控系统中的一种最基本传输方式。“同轴电缆到底能传多远”？同轴视频传输技术、抗干扰技术到底现在发展到了什么水平？深入了解同轴电缆的传输特性，掌握同轴视频传输技术的现状与发展，对提高监控系统图像质量，改进系统设计，有效降低系统造价，仍然是有现实意义和积极意义的。工程常用同轴电缆类型及性能：1） SYV75-3、5、7、9，75欧姆,聚乙烯绝缘实心同轴电缆。近些年有人把它称为“视频电缆”；2） SYWV75-3、5、7、975欧姆,物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆。有人把它称为“射频电缆”；3） 基本性能：SYV物理结构是100%聚乙烯绝缘；SYWV是发泡率占70-80%的物理发泡聚乙烯绝缘电缆；由于介电损耗原因，SYV实心电缆衰减明显要大于SYWV物理发泡电缆；在常用工程电缆中，目前物理发泡电缆仍然是传输性能最好价格最低的电缆，在视频、射频、微波各个波段都是这样的。厂家给出的测试数据也说明了这一点；同轴电缆都可以在直流、射频、微波波段应用。按照“射频”/“视频”来区分电缆，不仅依据不足，还容易产生误导：似乎视频传输必须或只能选择实心电缆（选择衰减大的，价格高的？）；从工程应用角度看，还是按“实芯”和“发泡”电缆来区分类型更实用一些；高编（128）与低编（64）电缆特性的区别：eie实验室实验研究表明，在200KHz以下频段，高编电缆屏蔽层的“低电阻”起主要作用，所以低频传输衰减小于低编电缆。但在200-300KHz以上的视频、射频、微波波段，由于“高频趋肤效应”起主要作用，高编电缆已失去“低电阻”优势，所以高频衰减两种电缆基本是相同的。了解同轴电缆的视频传输特性“衰减频率特性”同轴电缆厂家，一般只给出几十到几百兆赫的几个射频点的衰减数据，都还没有提供视频频段的详细数据和特性；eie实验室对典型的SYWV75-5、7/64编电缆进行了研究测试，结果如下图一同轴传输特性基本特点1. 电缆越细，衰减越大：如75-7电缆1000米的衰减，与75-5电缆600多米衰减大致相当，或者说1000米的75-7电缆传输效果与75-5电缆600多米电缆传输效果大致相当；2. 电缆越长，衰减越大：如75-5电缆750米，6M频率衰减的“分贝数”，为1000米衰减“分贝数”的75%，即15db；2000米（1000+1000）衰减为20+20=40db,其他各频率点的计算方法一样。依照上面1000米电缆测试数据，计算不同长度电缆衰减时，请记住“分贝数是加碱关系”或“衰减分贝数可以按照长度变化的百分比关系计算”，就可以灵活运用了；3. 频率失真特性：低频衰减少，高频衰减大。高/低边频衰减量之差，可叫做“边频差值”，这是一个十分重要参数。电缆越长，“边频差值”越大；充分认识和掌握同轴电缆的这种“频率失真特性”，这在工程上具有十分重要的意义；这是影响图像质量最关键的特性，也是工程中最容易被忽视的问题；工程应用设计要点网上技术论坛里经常有人问：75-5电缆能传多远？回答有300米，500米，600米，还有说1000多米也可以的。为什么会有这么多答案呢？原因是没有一个统一的标准。既然工程中同轴电缆是用来传输视频信号的，而视频传输最后又体现为图像，所以谈同轴电缆和同轴视频传输技术应用，就离不开图像质量，离不开决定图像质量的“视频传输质量”和标准。1.视频传输标准的参数很多，这里仅举一个十分重要的“频率特性”例子来理解。视频图像信号是由0-6M不同频率分量组成的。低频成分主要影响亮度和对比度，高频分量主要影响色度、清晰度和分辨率。显然，对视频传输的基本要求，不是只恢复摄像机原信号亮度、对比度就行了，而且还必须恢复摄像机原信号中各种频率份量的相对比例关系。“恢复”不可能是100%，而是允许有一个“失真度”范围要求的标准。这个“标准”的“失真度范围”，在图像上用肉眼应该是分辨不出来的。反过来说，如果在图像上已经能够观察出一点“失真”了，那不管你主观认为图像“还行，可以，不错”甚至“双方认可验收”等等，这时的视频传输质量，都是“不合格的”。要把工程图像做好，首先就应该选择合格的传输设备，追求视频传输质量符合标准。这一点，从网站技术论坛讨论的情况看，还远没引起足够认识。宏观来看，我国监控行业发展了20多年，工程图像质量不仅没有提高反而有些下降，这不能不引起我们的关注和思考。2.“视频传输”标准：由图二可见，对于视频传输，我国广播级视频失真度标准要求如图a)：5M以下幅频特性误差范围为0.75db, 即91.7109%；6M频点为70.7109%；监控行业的要求略低一些，如图b),06M全范围为1.5db,即84118.8%；这个传输频率特性要求，与一般“3db通频带”的概念一样；这里须强调：要保证图像质量，视频传输系统（产品）的频率失真范围应小于3db;“3db带宽”这个标准，适用于光缆、射频、微波、同轴和双绞线等各种视频传输系统产品；这是为了保证图像质量，对视频传输系统的要求。但还有一个误区：在工程中还是有不少人用主观评价“工程图像质量好坏”，甚至于用双方是否认可验收来说明“传输系统（设备）”是否合格，这就有些本末倒置了。工程商这么做可能是“糊涂”；传输设备厂家如果这么做，那可就是“蒙人”了，如果再利用媒体这么宣传，那就是诚心“误导”了。摄像机信号不加放大补偿，只用同轴电缆传输时，按照“3db带宽”这个标准要求，并结合上面的电缆衰减特性，75-5电缆，不超过3db失真度的电缆长度计算方法是：1000米20db,20/3=6.67,1000/6.67=150米，75-7电缆为236米。不同厂家不同批次的电缆特性有一定差别，实际工程设计中，参照这个数据设计和施工，图像质量一般会有保证的。（准确计算应按照“边频差值”计算，上面计算忽略了低频衰减原作注）实心聚乙烯绝缘电缆，衰减量大于物理发泡电缆。所以3db带宽有效传输距离少于上面计算值，工程上大致可按90%左右估算。如实芯75-5电缆“3db带宽”传输距离大约为150*0.9=135米；高编电缆：尽管200k以下的衰减小于低编电缆，但200-300k以上的传输衰减与低编电缆一样，所以3db带宽传输距离，反而低于上述计算值，这是由于高编电缆的“边频差值”更大的因素造成的，“边频差值”越大，放大补偿的难度越大；同轴电缆加放大补偿的视频传输方式：这时系统传输特性是同轴电缆的衰减频率特性和放大补偿的“增益频率特性”之和，放大补偿的“增益频率特性”，应该能有效补偿电缆的频率衰减特性，且二者应该始终保持相反、互补关系，这才可以有效扩展同轴电缆的传输距离。目前这项同轴视频传输技术，产品已经达到的技术水平是：只用一级末端补偿（无前端无中继），75-5电缆在2km,75-7电缆在3km范围以内的任意距离上，都可以实现上述传输标准；传输距离和传输质量已经和多模光端机相当，而在传输成本、施工维护和图像质量可控恢复功能方面，都具有独特的实用优势和竞争优势；这就是说，同轴视频传输技术，以将有效监控范围扩展到了2-3公里，且是我国自有知识产权技术。工程中确有不少工程是按照“只要图像质量双方认可验收”就是“硬道理”的做法，这实际是无标准可言，不属本文讨论范围。不过这里可以进一言：还是多做些有影响的样板工程才是长远之计；