■ 文/深圳市秋葉原實業(yè)有限公司 楊雪

安防線纜中數(shù)據電纜性能指標研究

■ 文/深圳市秋葉原實業(yè)有限公司 楊雪

本文結合公共安全行業(yè)標準GA/T 1297-2016《安防線纜》，介紹了數(shù)據電纜的基礎理論，各術語和定義，對數(shù)據電纜的傳輸性能、電氣性能進行分析。

數(shù)據電纜 傳輸性能 電氣性能

1 引言

在安防工程項目中，用于傳輸視頻信號、控制信號以及其他數(shù)據信息的弱電線纜統(tǒng)稱安防線纜。隨著數(shù)字通信事業(yè)的快速發(fā)展，對信息傳輸速度的要求不斷提高，對布線系統(tǒng)提出更高的要求，數(shù)據電纜作為綜合布線中最常用的傳輸介質，在各個行業(yè)技術更新?lián)Q代的帶動下，其種類也逐漸增多。本文依據公共安全行業(yè)標準GA/T 1297-2016《安防線纜》，對數(shù)據電纜的結構、電性能等方面進行了分析，了解數(shù)據電纜的種類和特征，保證安防線纜的生產與質量。

2 安防線纜標準意義

目前，各種線纜根據使用的領域不同，所遵循的標準也不盡相同。某些線纜遵照國家標準進行生產，而某些線纜生產時則按照某個行業(yè)的標準，也有部分線纜則按照企業(yè)自訂的標準生產。線纜應用于電力行業(yè)，則執(zhí)行電力行業(yè)關于電力電纜的行業(yè)標準；應用于通信行業(yè)，則執(zhí)行通信行業(yè)關于通信電纜的標準；在廣電行業(yè)、消防行業(yè)等都結合線纜產品的性能和行業(yè)的應用要求，制定了相關的行業(yè)標準。然而，行業(yè)內尚無專門針對線纜及其具體應用的專門標準，導致采標過程中存在標準規(guī)定不夠用、標準繁雜難引用、專用特殊標準沒得用等諸多問題，使得產品選型、施工、檢測與驗收、行業(yè)管理等缺乏技術支撐，也容易造成安防工程有線傳輸?shù)馁|量隱患。

公共安全行業(yè)標準GA/T 1297-2016《安防線纜》從線纜在安防系統(tǒng)中的實際應用角度出發(fā)，針對使用中存在的主要問題，對線纜的常用型號、規(guī)格及技術要求做出規(guī)定，統(tǒng)一試驗方法，對于提高安防線纜質量，進而保障安防工程的質量將發(fā)揮重要作用。

3 安防線纜中數(shù)據電纜分類

3.1 簡介

數(shù)據電纜作為網絡連接線，是從一個網絡設備連接到另外一個網絡設備傳遞信息的介質，是網絡的基本構件。在我們常用的局域網中，使用的網線也是具有多種類型。在通常情況下，一個典型的局域網一般是不會使用多種不同種類的網線來連接網絡設備的。在大型網絡或者廣域網中為了把不同類型的網絡連接在一起就會使用不同種類的網線。在眾多種類的網線中，具體使用哪一種網線要根據網絡的拓撲結構，網絡結構標準和傳輸速度來進行選擇。

3.2 按線材屏蔽類型分類

l UTP：非屏蔽雙絞線

l F/UTP：鋁箔總屏蔽雙絞線

l SF/UTP：絲網+鋁箔總屏蔽雙絞線

l U/FTP：線對鋁箔屏蔽雙絞線

l F/FTP：線對鋁箔屏蔽鋁箔總屏蔽雙絞線

l S/FTP：線對鋁箔屏蔽絲網總屏蔽雙絞線

3.3 按線材最高傳輸頻率分類

l 3類電纜 16 MHz

l 5類電纜 100 MHz

l 5e類電纜 100 MHz，支持雙工應用

l 6類電纜 250 MHz

l 6A類電纜 500 MHz

l 7類電纜 600 MHz

l 7A類電纜 1000 MHz

4 安防線纜中數(shù)據電纜電氣性能

在電線電纜設計制造過程中，各種電氣性能參數(shù)的選擇至關重要，它直接決定了電纜的使用壽命，運行效果。

表1 電氣性能

結合GA/T1297-2016與YD/T1019-2013關于電氣性能應符合表1的規(guī)定。

5 安防線纜中數(shù)據電纜傳輸性能

5.1 衰減

衰減是沿鏈路的信號損失度量，衰減與線纜的長度和頻率有關系，隨著長度的增加，頻率的升高，信號衰減也隨之增加。衰減用“dB”做單位，表示源傳送端信號到接收端信號強度的比率。由于衰減隨頻率而變化，因此，應測量在應用范圍內的全部頻率上的衰減。線纜的衰減主要由兩部分組成，一為介質內偶極子受交變電場作用做取向運動引起的介質損耗，一為導體上熱磁渦流及導體發(fā)熱引起的能量損失。

當電纜特性阻抗與試驗設備阻抗匹配時，100m電纜的衰減表示為：

式中：

α — 衰減常數(shù)，單位為 dB/100m；

P1 — 負載阻抗等于信號源阻抗時的輸入功率，單位為w；

P2 — 負載阻抗等于試驗樣品阻抗時的輸出功率，單位為w；

L — 試驗樣品長度，單位為m。

5.2 相時延

相時延定義為電纜長度L與傳播速度之比。相時延表示為：

式中：

T — 相時延，單位為 s；

L — 電纜長度，單位為 m。

5.3 時延差

相時延差為電纜中任意兩線對間相時延的差值。相時延差表示為：

式中：

Δ — 相時延差，單位為 s；

vp1— 第1對線的傳播速度，單位為 m/s；

vp2— 另一對線的傳播速度，單位為 m/s；

L—電纜長度，單位為 m。

5.4 特性阻抗

特性阻抗是指電磁波沿均勻電纜線路傳播而沒有反射時所遇到的阻抗。在線路終端匹配時，線路內任一點的電壓波（U）和電流（I）的比值。 單位為“Ω”。是由線路的一次參數(shù)和所發(fā)送的信號頻率決定，與線路長度、傳輸?shù)碾妷弘娏鞔笮〖八B接負載設備無關。

5.5 回波損耗

回波損耗表示為在電纜線對的輸入端反射功率與輸入功率之比的對數(shù)值，單位為“dB”，是電纜鏈路由于阻抗不匹配所產生的反射。由于材料、結構尺寸與制造工藝等缺陷和分散性的影響，造成阻抗沿長度的分布是不均勻的。電磁波在線路上傳輸遇到不均勻點產生多次反射，奇次反射波回到發(fā)射端，會引起輸入阻抗的變化，并引起主波信號功率變化，產生衰減頻率特性波動，引起信號失真。偶次反射波形成伴流、滯后并造成干擾，尤其脈沖信號傳輸時，會引起波形畸變，造成信號失真。

5.6 近端串音衰減

在一個回路上傳輸信號，在另一個回路上或多或少的也能收到這個信號，這種現(xiàn)象就稱為串音。串音的大小，一般是用串音衰減來表示的。串音衰減越大，表示在串音過程中能量衰減越大，串音的影響就小，否則串音影響就越嚴重。

近端串音衰減為耦合信號與原來的傳輸信號從同一信道端被測量情況下，傳輸信號大小與耦合信號大小的比率。

近端串音衰減（NEXT）的表示為：

式中：

NEXT—近端串音衰減，單位為 dB；

P1n—主串線對近端的輸入功率，單位為W；

P2n—被串線對近端的串音輸出功率，單位為W。

5.7 遠端串音衰減

耦合信號在原來的傳輸信號相對另一端進行測量的情況下，傳輸信號大小與耦合信號大小的比率。

等電平遠端串音衰減（EL FEXT）表示為：

式中：

P1F—主串線對遠端的輸出功率，單位為W；

P2F—被測被串線對遠端的串音輸出功率，單位為W。

5.8 近端和遠端串音衰減功率和

電纜內所有主串線對與被串線對之間在近端或遠端測量的隔離度的功率和。

式中：

n — 線對數(shù)；

x-Talkij—第j線對與第i線對之間的串音衰減，單位為dB；

PSj —第j線對的功率和，單位為 dB。

結合GA/T1297-2016與YD/T1019-2013關于傳輸性能應符合表2的規(guī)定。

表2 傳輸性能

序號 項目 頻率 MHz 類型 指標要求4～16 3 ≥39－20lg(f)4～100 5 ≥60－20lg(f)4～100 5e ≥64－20lg(f)等電平遠端串音衰減(EL NEXT) dB 6 4～250 6 ≥68－20lg(f)4～500 6A ≥68－20lg(f)4～600 7 ≥95.3－20lg(f)4～1000 7A ≥95.3－20lg(f)4～16 3 不要求4～100 5 不要求4～100 5e ≥61－20lg(f)等電平遠端串音衰減功率和(PS EL NEXT)dB 7 4～250 6 ≥65－20lg(f)4～500 6A ≥65－20lg(f)4～600 7 ≥92.3－20lg(f)4～1000 7A ≥92.3－20lg(f)4～16 3 4～100 5、5e 100±15 8 特性阻抗(Zc) Ω 4～250 6 4～500 6A 4～600 74～1000 7A 1≤f≤10 3 ≥12 10＜f≤16 3 ≥12－10lg(f/10)1≤f≤10 5 ≥17＋3lg(f)10＜f≤20 5 ≥20 20＜f≤100 5 ≥20－7lg(f/20)1≤f≤10 5e、6 6A、7 ≥20＋5lg(f)9 回波損耗(RL) dB 10＜f≤20 5e、6 6A、7 ≥25 20＜f≤100 5e ≥25－7lg(f/20)20＜f≤250 6 ≥25－7lg(f/20)20＜f≤500 6A ≥25－7lg(f/20)20＜f≤600 7 ≥25－7lg(f/20)20＜f≤600 7A ≥25－7lg(f/20)600＜f≤1000 7A ≥17.3－10lg(f/600)

6 結語

科學技術的不斷進步，信息化產業(yè)的蓬勃興起和高速發(fā)展，對于電線電纜產品的需求量日益增大，各種規(guī)格型號的電線電纜產品紛紛應用于通信、網絡、安防、消防等新興高科技行業(yè)。中國的安防行業(yè)應用范圍不斷擴大，已從初期的政府重要單位、要害部門局部的安全防范，發(fā)展到商業(yè)、學校、社區(qū)、家庭等社會全方位的安全防范。從單一技術、單項工程向著系統(tǒng)集成化的方向發(fā)展。同時，數(shù)字化、智能化、網絡化新技術及產品亦紛紛進入安防行業(yè)。公共安全行業(yè)標準GA/T 1297-2016《安防線纜》是行業(yè)與企業(yè)發(fā)展的基礎，更是產品質量的有效保障。隨著中國安防行業(yè)的日趨發(fā)展與成熟，大力推動安防行業(yè)的標準化建設，安防線纜產品的生產與質量保證將會有章可循，有法可依，安防線纜的技術與應用將會朝著更可靠更專業(yè)化的領域快速前進。

隨著網絡的快速發(fā)展，對數(shù)據電纜的傳輸性能有著更高的要求，根據上述對數(shù)據電纜的分類、傳輸性能、電氣性能等基礎理論的分析，對數(shù)據電纜性能參數(shù)有了一定的理解。通過基礎理論設計線材，科學合理的設計結構，在生產中嚴格按照工藝生產，總結經驗提高和穩(wěn)定產品的質量，同時加大對新產品的開發(fā)設計，將滿足通信事業(yè)快速發(fā)展的需要。

[1]GA/T1297-2016.安防線纜[S]. 上海：中國標準出版社，2016.

[2]YD/T1019-2013,數(shù)字通信用聚烯烴絕緣水平對絞電纜[S].

[3]倪艷榮.通信電纜結構設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.