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

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(yǔ)和定義，對(duì)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(hào)、控制信號(hào)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(duì)信息傳輸速度的要求不斷提高，對(duì)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(lèi)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(duì)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(lèi)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(guó)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(wú)專(zhuān)門(mén)針對(duì)線纜及其具體應(yīng)用的專(zhuān)門(mén)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致采標(biāo)過(guò)程中存在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不夠用、標(biāo)準(zhǔn)繁雜難引用、專(zhuān)用特殊標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)得用等諸多問(wèn)題，使得產(chǎn)品選型、施工、檢測(cè)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(duì)使用中存在的主要問(wèn)題，對(duì)線纜的常用型號(hào)、規(guī)格及技術(shù)要求做出規(guī)定，統(tǒng)一試驗(yàn)方法，對(duì)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(lèi)

3.1 簡(jiǎn)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(lèi)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(lèi)的網(wǎng)線來(lái)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(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)連接在一起就會(huì)使用不同種類(lèi)的網(wǎng)線。在眾多種類(lèi)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(lái)進(jìn)行選擇。

3.2 按線材屏蔽類(lèi)型分類(lèi)

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(duì)鋁箔屏蔽雙絞線

l F/FTP：線對(duì)鋁箔屏蔽鋁箔總屏蔽雙絞線

l S/FTP：線對(duì)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(lèi)

l 3類(lèi)電纜 16 MHz

l 5類(lèi)電纜 100 MHz

l 5e類(lèi)電纜 100 MHz，支持雙工應(yīng)用

l 6類(lèi)電纜 250 MHz

l 6A類(lèi)電纜 500 MHz

l 7類(lèi)電纜 600 MHz

l 7A類(lèi)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(guò)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(hào)損失度量，衰減與線纜的長(zhǎng)度和頻率有關(guān)系，隨著長(zhǎng)度的增加，頻率的升高，信號(hào)衰減也隨之增加。衰減用“dB”做單位，表示源傳送端信號(hào)到接收端信號(hào)強(qiáng)度的比率。由于衰減隨頻率而變化，因此，應(yīng)測(cè)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(chǎng)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(hào)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(zhǎng)度，單位為m。

5.2 相時(shí)延

相時(shí)延定義為電纜長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(duì)線的傳播速度，單位為 m/s；

vp2— 另一對(duì)線的傳播速度，單位為 m/s；

L—電纜長(zhǎng)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(méi)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(hào)頻率決定，與線路長(zhǎng)度、傳輸?shù)碾妷弘娏鞔笮〖八B接負(fù)載設(shè)備無(wú)關(guān)。

5.5 回波損耗

回波損耗表示為在電纜線對(duì)的輸入端反射功率與輸入功率之比的對(duì)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(zhǎng)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(hào)功率變化，產(chǎn)生衰減頻率特性波動(dòng)，引起信號(hào)失真。偶次反射波形成伴流、滯后并造成干擾，尤其脈沖信號(hào)傳輸時(shí)，會(huì)引起波形畸變，造成信號(hào)失真。

5.6 近端串音衰減

在一個(gè)回路上傳輸信號(hào)，在另一個(gè)回路上或多或少的也能收到這個(gè)信號(hào)，這種現(xiàn)象就稱為串音。串音的大小，一般是用串音衰減來(lái)表示的。串音衰減越大，表示在串音過(guò)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(hào)與原來(lái)的傳輸信號(hào)從同一信道端被測(cè)量情況下，傳輸信號(hào)大小與耦合信號(hào)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(duì)近端的輸入功率，單位為W；

P2n—被串線對(duì)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(hào)在原來(lái)的傳輸信號(hào)相對(duì)另一端進(jìn)行測(cè)量的情況下，傳輸信號(hào)大小與耦合信號(hào)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(duì)遠(yuǎn)端的輸出功率，單位為W；

P2F—被測(cè)被串線對(duì)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(duì)與被串線對(duì)之間在近端或遠(yuǎn)端測(cè)量的隔離度的功率和。

式中：

n — 線對(duì)數(shù)；

x-Talkij—第j線對(duì)與第i線對(duì)之間的串音衰減，單位為dB；

PSj —第j線對(duì)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(hào) 項(xiàng)目 頻率 MHz 類(lèi)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(yǔ)

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(duì)于電線電纜產(chǎn)品的需求量日益增大，各種規(guī)格型號(hào)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(guó)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(mén)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(guó)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(zhuān)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(duì)數(shù)據(jù)電纜的傳輸性能有著更高的要求，根據(jù)上述對(duì)數(shù)據(jù)電纜的分類(lèi)、傳輸性能、電氣性能等基礎(chǔ)理論的分析，對(duì)數(shù)據(jù)電纜性能參數(shù)有了一定的理解。通過(guò)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(duì)新產(chǎn)品的開(kāi)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(guó)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(duì)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.