■ 文/深圳市秋葉原實(shí)業(yè)有限公司 楊雪

安防線纜中數(shù)據(jù)電纜性能指標(biāo)研究

■ 文/深圳市秋葉原實(shí)業(yè)有限公司 楊雪

本文結(jié)合公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA/T 1297-2016《安防線纜》，介紹了數(shù)據(jù)電纜的基礎(chǔ)理論，各術(shù)語和定義，對數(shù)據(jù)電纜的傳輸性能、電氣性能進(jìn)行分析。

數(shù)據(jù)電纜 傳輸性能 電氣性能

1 引言

在安防工程項(xiàng)目中，用于傳輸視頻信號、控制信號以及其他數(shù)據(jù)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(jù)電纜作為綜合布線中最常用的傳輸介質(zhì)，在各個(gè)行業(yè)技術(shù)更新?lián)Q代的帶動(dòng)下，其種類也逐漸增多。本文依據(jù)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA/T 1297-2016《安防線纜》，對數(shù)據(jù)電纜的結(jié)構(gòu)、電性能等方面進(jìn)行了分析，了解數(shù)據(jù)電纜的種類和特征，保證安防線纜的生產(chǎn)與質(zhì)量。

2 安防線纜標(biāo)準(zhǔn)意義

目前，各種線纜根據(jù)使用的領(lǐng)域不同，所遵循的標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。某些線纜遵照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，而某些線纜生產(chǎn)時(shí)則按照某個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，也有部分線纜則按照企業(yè)自訂的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。線纜應(yīng)用于電力行業(yè)，則執(zhí)行電力行業(yè)關(guān)于電力電纜的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；應(yīng)用于通信行業(yè)，則執(zhí)行通信行業(yè)關(guān)于通信電纜的標(biāo)準(zhǔn)；在廣電行業(yè)、消防行業(yè)等都結(jié)合線纜產(chǎn)品的性能和行業(yè)的應(yīng)用要求，制定了相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。然而，行業(yè)內(nèi)尚無專門針對線纜及其具體應(yīng)用的專門標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致采標(biāo)過程中存在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不夠用、標(biāo)準(zhǔn)繁雜難引用、專用特殊標(biāo)準(zhǔn)沒得用等諸多問題，使得產(chǎn)品選型、施工、檢測與驗(yàn)收、行業(yè)管理等缺乏技術(shù)支撐，也容易造成安防工程有線傳輸?shù)馁|(zhì)量隱患。

公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA/T 1297-2016《安防線纜》從線纜在安防系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)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(shù)要求做出規(guī)定，統(tǒng)一試驗(yàn)方法，對于提高安防線纜質(zhì)量，進(jìn)而保障安防工程的質(zhì)量將發(fā)揮重要作用。

3 安防線纜中數(shù)據(jù)電纜分類

3.1 簡介

數(shù)據(jù)電纜作為網(wǎng)絡(luò)連接線，是從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接到另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳遞信息的介質(zhì)，是網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)件。在我們常用的局域網(wǎng)中，使用的網(wǎng)線也是具有多種類型。在通常情況下，一個(gè)典型的局域網(wǎng)一般是不會(huì)使用多種不同種類的網(wǎng)線來連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的。在大型網(wǎng)絡(luò)或者廣域網(wǎng)中為了把不同類型的網(wǎng)絡(luò)連接在一起就會(huì)使用不同種類的網(wǎng)線。在眾多種類的網(wǎng)線中，具體使用哪一種網(wǎng)線要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)和傳輸速度來進(jìn)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(wǎng)+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(wǎng)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(yīng)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(jù)電纜電氣性能

在電線電纜設(shè)計(jì)制造過程中，各種電氣性能參數(shù)的選擇至關(guān)重要，它直接決定了電纜的使用壽命，運(yùn)行效果。

表1 電氣性能

結(jié)合GA/T1297-2016與YD/T1019-2013關(guān)于電氣性能應(yīng)符合表1的規(guī)定。

5 安防線纜中數(shù)據(jù)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(guān)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(qiáng)度的比率。由于衰減隨頻率而變化，因此，應(yīng)測量在應(yīng)用范圍內(nèi)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(zhì)內(nèi)偶極子受交變電場作用做取向運(yùn)動(dòng)引起的介質(zhì)損耗，一為導(dǎo)體上熱磁渦流及導(dǎo)體發(fā)熱引起的能量損失。

當(dāng)電纜特性阻抗與試驗(yàn)設(shè)備阻抗匹配時(shí)，100m電纜的衰減表示為：

式中：

α — 衰減常數(shù)，單位為 dB/100m；

P1 — 負(fù)載阻抗等于信號源阻抗時(shí)的輸入功率，單位為w；

P2 — 負(fù)載阻抗等于試驗(yàn)樣品阻抗時(shí)的輸出功率，單位為w；

L — 試驗(yàn)樣品長度，單位為m。

5.2 相時(shí)延

相時(shí)延定義為電纜長度L與傳播速度之比。相時(shí)延表示為：

式中：

T — 相時(shí)延，單位為 s；

L — 電纜長度，單位為 m。

5.3 時(shí)延差

相時(shí)延差為電纜中任意兩線對間相時(shí)延的差值。相時(shí)延差表示為：

式中：

Δ — 相時(shí)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(shí)所遇到的阻抗。在線路終端匹配時(shí)，線路內(nèi)任一點(diǎn)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(fù)載設(shè)備無關(guān)。

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(chǎn)生的反射。由于材料、結(jié)構(gòu)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(diǎn)產(chǎn)生多次反射，奇次反射波回到發(fā)射端，會(huì)引起輸入阻抗的變化，并引起主波信號功率變化，產(chǎn)生衰減頻率特性波動(dòng)，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(shí)，會(huì)引起波形畸變，造成信號失真。

5.6 近端串音衰減

在一個(gè)回路上傳輸信號，在另一個(gè)回路上或多或少的也能收到這個(gè)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(yán)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(yuǎn)端串音衰減

耦合信號在原來的傳輸信號相對另一端進(jìn)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(yuǎn)端串音衰減（EL FEXT）表示為：

式中：

P1F—主串線對遠(yuǎn)端的輸出功率，單位為W；

P2F—被測被串線對遠(yuǎn)端的串音輸出功率，單位為W。

5.8 近端和遠(yuǎn)端串音衰減功率和

電纜內(nèi)所有主串線對與被串線對之間在近端或遠(yuǎn)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(jié)合GA/T1297-2016與YD/T1019-2013關(guān)于傳輸性能應(yīng)符合表2的規(guī)定。

表2 傳輸性能

序號 項(xiàng)目 頻率 MHz 類型 指標(biāo)要求4～16 3 ≥39－20lg(f)4～100 5 ≥60－20lg(f)4～100 5e ≥64－20lg(f)等電平遠(yuǎn)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(yuǎn)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(jié)語

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，信息化產(chǎn)業(yè)的蓬勃興起和高速發(fā)展，對于電線電纜產(chǎn)品的需求量日益增大，各種規(guī)格型號的電線電纜產(chǎn)品紛紛應(yīng)用于通信、網(wǎng)絡(luò)、安防、消防等新興高科技行業(yè)。中國的安防行業(yè)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)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(xué)校、社區(qū)、家庭等社會(huì)全方位的安全防范。從單一技術(shù)、單項(xiàng)工程向著系統(tǒng)集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化新技術(shù)及產(chǎn)品亦紛紛進(jìn)入安防行業(yè)。公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA/T 1297-2016《安防線纜》是行業(yè)與企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，更是產(chǎn)品質(zhì)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(dòng)安防行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，安防線纜產(chǎn)品的生產(chǎn)與質(zhì)量保證將會(huì)有章可循，有法可依，安防線纜的技術(shù)與應(yīng)用將會(huì)朝著更可靠更專業(yè)化的領(lǐng)域快速前進(jìn)。

隨著網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，對數(shù)據(jù)電纜的傳輸性能有著更高的要求，根據(jù)上述對數(shù)據(jù)電纜的分類、傳輸性能、電氣性能等基礎(chǔ)理論的分析，對數(shù)據(jù)電纜性能參數(shù)有了一定的理解。通過基礎(chǔ)理論設(shè)計(jì)線材，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)中嚴(yán)格按照工藝生產(chǎn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)提高和穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)加大對新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)，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(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.