在數字化建設中,每當進行廣播電視系統改造時,都離不開選擇電纜。然而,怎樣比較參數?如何進行測量?成為了新、老技術人員重新學習的新課題。
其實,電纜問題 并不是數字化以來才有的。早在模擬時代,無線電傳輸、音頻擴聲等領域就存在。開始時,常稱它們為饋線、屏蔽線。當傳輸話筒所拾取的微弱聲頻信號時,首先面臨的是阻抗高、電平低的信號,經常會受到外界電場和環境磁場的侵擾。為此,必須在雙絞線外面再包上一層金屬編織線,并將其一端接地。將雜散的電、磁場干擾隔離掉。由于聲頻信號的頻率不高,屏蔽線間的分布電容、電感等參數 在通常距離情況下(幾十米)影響不大。后來,又出現低阻抗動圈話筒,需使用平衡的2、3或4根導體(雙絞)的電纜。所以,除了靠XLR型平衡導線連接器,使標準平衡線易于實現抗共模干擾外,還在每個端子處提供抑制器,極大地降低了噪聲及干擾程度。
此外,盡管數字音頻電纜已出現了近20年,但直到最近才開始做有關參數的標準化工作。美國聲學工程學會(AES)及歐洲廣播聯盟(EBU)已經確立了一套國際標準。
一. 電纜的參數
(1)AES/EBU具體參數如下:
取樣率:32KHz-192KHz
帶寬:4.069MHz-24.5MHz
速率:3.072Mb/s
特性阻抗:110Ω±20%
那么,數字音頻雙絞線電纜與標準的模擬音頻雙絞電纜有區別嗎?有,但僅在于特性阻抗等指標。AES/EBU規定的公差范圍較寬,可以從88Ω到132Ω。而標準模擬音頻電纜的特性阻抗為45Ω到70Ω。
這種潛在的阻抗不匹配 會導致信號在終端(輸出端)產生反射;或者,使接收端(輸入端)的信號出現抖動。大部分時間兩者同時存在。為此,Belden(百通)電纜公司推薦使用100Ω至120Ω特性阻抗的雙絞線電纜,專門用于數字音頻傳送。
【注:視頻同軸電纜的特性阻抗是75Ω,這個值也不是隨意選的。物理學證明最優化的衰減特性應該在77Ω。而一般低功率應用時,考慮到材料、結構等方面的因素,特將最佳阻抗值設計在了75Ω。而射頻傳輸電纜的特性阻抗是50Ω,用于低、高功率射頻連接。包括:無線電臺、發射塔用的天、饋線;民用波段(CB)和移動電話等的收、發信號之間的傳輸及天、饋線之間的匹配。之所以選用50Ω是因為最佳能量傳輸是30Ω、最大耐壓是60Ω左右。而對于高壓及高功率傳輸來說、從材料及設計角度考慮50Ω為最佳選擇??梢?,選75Ω還是50Ω的設計原則,一個是從衰減特性考慮、一個是從能量傳輸及最大耐壓考慮。各有側重。75Ω是電纜的波阻抗??赏ㄟ^反射損耗測量與標準75Ω進行比較,無儀器手段直接測量,與材質、結構、銅芯直徑與外導體內徑以及中間的介質常數有關】
(2)用于視頻傳輸的同軸電纜其構成有實心導體也有多股導體。在固定安裝時選用實心型的、在移動使用時采用多股柔軟型。如,Belden的Brilliance系列,編號為8241F的高柔韌性電纜 就比較合適。
當然,型號的確定還需考慮高頻損耗、傳輸距離等各方面因素。
電纜參數主要包括:
①額定阻抗:75Ω
②直流電阻:從幾歐姆/米(Ω/M)到幾十歐姆/米(Ω/M)或從幾十歐姆/公里(Ω/Km)到幾百歐姆/公里(Ω/km)。
例如:8281的直流電阻為9.9Ω/M;32.5Ω/Km
1505A的直流電阻為10.0Ω/M;32.8Ω/Km
1694A的直流電阻為6.4Ω/M;21.0Ω/Km
其中:8281的實心線徑為0.78mm;絕緣外徑為7.75mm
1505A的實心線徑為1.0mm;絕緣外徑為5.97mm
1694A的實心線徑為0.8mm;絕緣外徑為6.99mm
(參見電纜特性表)
③額定衰減:10~50dB/100M 各種不同速率下衰減不同
(注:工作頻率為速率之半,即:0、1兩個bit/s構成一個基波周期)
例如:8281在傳輸270Mb/s(工作頻率為135MHz)的SDI
信號時,每100米衰減9.84dB;(1GHz時30.2dB)
1505A在傳輸270Mb/s(工作頻率135MHz)的SDI
信號時,每100米衰減8.86dB;(1GHz時24.9dB;3GHz時44dB)
1694A在傳輸270Mb/s(工作頻率135MHz)的SDI
信號時,每100米衰減7.4dB;(1GHz時20.5dB;3GHz時35 dB)
④傳輸距離:幾十米至幾百米 速率不同傳輸距離不等
例如:8281在傳輸270Mb/s的信號時,可傳262米
在傳輸1.5Gb/S的信號時,可傳73米
1505A在傳輸270Mb/s的信號時,可傳338米
在傳輸1.5Gb/S的信號時,可傳91米
1694A在傳輸270Mb/s的信號時,可傳415米
在傳輸1.5 Gb/S的信號時,可傳113
從上述的②、③項參數舉例可見:電纜的“直流電阻”和“額定衰減”(即“電纜損耗”)的數值越小越好。能使傳輸距離更長。
⑤電纜的“回損”
“回損”又稱“反射損耗”,是衡量電纜特性阻抗與終接負載(設備輸入阻抗)匹配程度的重要指標。(見國標GB3659-83《電視視頻通道測試方法》中的3.1反射損耗一節)
現將有關內容摘錄如下:
按照長線理論,任何一個網絡在終端匹配的情況下,都能得到最大的能量傳輸;否則,必有部分能量以反射波形式出現。
定義:為了衡量因不匹配造成的反射波對傳輸信號的影響,可用反射損耗ρ來描述,即
ρ=20㏒A
1/A
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