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單同軸電纜傳輸高清與多路視頻技術
18/7/2013

由於傳輸技術的限制,使得高清的應用受到了很大的限制,技術的發展需要尋找一種有效的傳輸模式,能將原始的非壓縮視訊訊號傳輸到終端,後端用視頻板卡或者嵌入式DVR進行壓縮處理,效果、成本、穩定性,施工的便利性都與標清的同軸電纜類比視頻傳輸系統一樣。也只有這樣,高清才能撥開浮雲,得到大量的實際的應用。

 

同軸電纜的結構

Structure of Coaxial Cable在視頻監控系統的視頻傳輸中,非平衡同軸電纜(即單芯同軸電纜,而雙芯為平衡式)是使用最廣泛的視頻電纜,其代表型號是SYV-75-5-1和SYV-75-9。同軸電纜由內導體銅質芯線(單股實心線或多股絞合線)、絕緣層、網狀編織的外導體遮罩層以及保護塑膠外層所組成,如圖1所示。由於外導體遮罩層的作用,同軸電纜具有很好的抗干擾性,所以廣泛地應用於較高速率的資料傳輸與圖像傳輸中。
 
根據標準,視頻傳輸只能使用75歐姆型。其它阻抗的同軸電纜雖然外觀與75歐電纜差不多,但距離超過十幾米後,所傳送圖像的品質就會變得特別差。
 
同軸電纜有許多不同的牌號。不同牌號電纜之間的主要區別在於遮罩的數量和類型,以及將芯線與遮罩層隔離開來的絕緣層(電介質)。最常用的遮罩層是銅線單編層、雙編層或鋁箔(視頻監控系統中不能使用鋁箔型電纜)。絕緣層方面,常用的材料有橡膠、實心塑膠等;還有一種螺旋型的空心絕緣層,因此空氣也成了絕緣層的一部分。在這種電纜中,電流在從攝像機流到監視器上時通過芯線,而從監視器返回攝像機時則通過遮罩層,這樣就會在芯線和遮罩之間產生一個電壓差。因此,我們稱這種電纜為非平衡電纜,因為該電流(及電壓)具有使電路非平衡(unbalance)的作用。
 
為取得最佳傳輸效果,應當選用履蓋比例大於95%的電纜。芯線則以銅質線或包銅線為佳。包銅芯線採用鋼絲做成,外麵包有一層銅;這種線的拉伸強度較好,適於穿管式的長距離鋪設。市場上還有覆蓋比例為65%的電纜,不應使用。視頻傳輸系統需要使用覆蓋比例大於95%的電纜,以防止外部電磁干擾穿過屏障層滲入到視訊訊號中去。覆蓋比率大於95%的電纜可以將大部分干擾遮罩掉,從而減少畫面受到干擾的機會。覆蓋比例大於95%、採用銅線作為芯線的電纜的回路電阻率約為每公里50到200歐姆(不同型號電纜的電阻率互不相同)。芯線導體截面積越大,傳輸損耗越小,從而可以傳送更長的距離。所以,室外較長距離的傳送,應當採用芯線較粗的電纜,多數室外同軸電纜的直徑一般都在1.3cm以上。
 

 

同軸電纜的特性

在視頻以至更高的頻率範圍內,同軸電纜應作為有損耗的傳輸線來處理,這時它的等效電路可用圖2表示。圖中L、C、R、G分別代表單位長度電纜的電感、電容、電阻與電導。
Characteristic of Coaxial Cable

由等效電路可以看出,電纜的傳輸特性與信號的頻率有著十分密切的關係。電纜的特性可用下列三個物理量表示:
Presentation of Physical Quantity of Coaxial Cable













式中,Z。為特性阻抗;α為衰減常數;β為相移常數。由特性阻抗、衰減常數、相移常數三個公式可看出,它們都和頻率(ω=2πf)有關。顯然,在低頻及高頻時,電纜特性zo、α、β是不相同的。

 
對於常用的SYV-75-1或2型同軸電纜,計算出在低頻及高頻情況下的特性值分別為:
 
由式(2b)可知,在高頻時衰減常數α與頻率的平方根成正比。也就是說,頻率越高,同軸電纜線路衰減越大,即同軸電纜線路的衰耗在低頻段小,高頻段大。
 

 

同軸電纜傳輸的基本特點

電纜越細,衰減越大:如SYV-75-7電纜1000m的衰減,與SYV-75-5電纜600多米衰減大致相當,或者說1000m的SYV-75-7電纜傳輸效果與SYV-75-5電纜600多米電纜傳輸效果大致相當;
 
電纜越長,衰減越大:如SYV-75-5電纜750m,6MHz頻率衰減的「分貝(dB)數」,為1000m衰減「dB數」的75%,即15dB;2000m (1000+1000)衰減為20+20=40dB,其他各頻率點的計算方法一樣。依照上面1000m電纜測試資料,計算不同長度電纜衰減時,請記住「分貝數是加減關係(因是對數關係)」或“衰減分貝數可以按照長度變化的百分比關係計算”,就可以靈活運用了;
 
低頻衰減少,高頻衰減大:高/低邊頻衰減量之差,可叫做「邊頻差值」,這是一個十分重要參數。電纜越長,
「邊頻差值」越大;充分認識和掌握同軸電纜的這種「頻率失真特性」,這在工程上具有十分重要的意義;這是影響圖像品質最關鍵的特性,也是工程中最容易被忽視的問題。
 


圖文資料轉載自「CPS中安網」
2013-07-17 10:07:07
作者:雷玉堂

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