双绞线、同轴电缆实测衰减和失真数据

双绞线、同轴电缆实测衰减和失真数据双绞线、同轴电缆实测衰减和失真数据双绞线、同轴电缆实测衰减和失真数据2010-07-0420:18内容提要］:双绞线实测衰减和失真数据与测试照片，标准视频传输通道概念和通道特性照片，产品实现的通道特性，通道缺陷照片与分析，客观的看待双绞线传输.第一部分:双绞线视频基带传输衰减和频率失真一线缆实测数据;测试电缆:宁波一舟电缆，2006.4.30.生产，UTP超五类4对非屏蔽电缆，型号:D135-G305米/箱，产品执行标准:YD/T1019-2001测试设备:eie实验室TEK-VM700A视频检测系统，TEK-TSG271标准视频信号源等典型超5类双绞线1000米，传输衰减和频率失真实测数据低频：7.19db;0.5M:12.91db;1M:18.80db;2M:26.50db;4M:37.73db;4.8M:41.55db;5.8M:45.69db;超5类双绞线说明:1.低频:指几十千赫兹以下的频率，1000米衰减-7.2db(43.65%),1500米衰减-10.8db(28.8%),2000米衰减-14.4db(19%);2.高频5.8M，1000米衰减45.69db(0.52%)，1500米衰减-68.53db(3.7*10-4),2000米衰减-91.38db(2.7*10-5)为了方便多数熟悉同轴传输而对双绞线传输还陌生的朋友，这里再给出同轴电缆的传输特性实测数据，以便在比较中加深理解:75-5电缆1000米传输衰减和频率失真实测数据低频：3.95db;0.5M:6.43db;1M:8.78db;2M:12.2db;4M:17.7db;4.8M:19.7db;5.8M:21.7db［75-5电缆说明］:1.低频:1000米衰减-3.95db(63.5%);1500米衰减-5.925db(50%);2000米衰减-7.9db(40%);2.高频5.8M，1000米衰减21.7db(8.2%);1500米衰减-32.55db(2.36%);2000米衰减-43.4db(0.676%);视频信号在5.8MHZ的衰减如下:SYV75-396编国标视频电缆衰减30dB/1000米,SYV75-596编国标视频电缆衰减19dB/1000米,，SYV75-796编国标视频电缆衰减13dB/1000米;如对图象质量要求很高，周围无干扰的情况下，75-3电缆只能传输100米，75-5传输160米，75-7传输230米;实际应用中，存在一些不确定的因素，如选择的摄像机不同、周围环境的干扰等，一般来讲，75-3电缆可以传输150米、75-5可以传输300米、75-7可以传输500米;对于传输更远距离，可以采用视频放大器（视频恢复器）等设备，对信号进行放大和补偿，可以传输2-3公里［比较］1.双绞线用于视频基带传输，需要知道〃这是一种价格相对便宜，但传输特性很差的传输线〃;2.与同轴电缆比较，430米双绞线的传输衰减与频率失真和1000米75-5电缆相当;3.1000米双绞线高频与低频衰减差异为45.69-7.2db=38.49db,这就是频率失真，而1000米75-5电缆，频率失真为21.7-3.95=17.75db,分贝数差2倍多；电缆越长频率失真越大;这就是视频基带传输必须面对的严峻课题，也是应该如实向工程设计施工的朋友说清楚的问题;4.双绞线用于视频基带传输，传输设备需要具有更大的补偿衰减和频率失真的能力;或者说，相同补偿能力的传输设备，同轴传输具有远几倍的传输距离;所谓同轴电缆只适合3、5百米内的近距离传输，1-2公里最适合双绞线传输，完全是某些商家的虚假误导宣传。5.工程上，选择不同的传输方式时，这是应该考虑到的实际问题之一；［双绞线与同轴电缆传输特性照片及分析］［波形说明］:1.0-6M扫频测试信号（上图1）:这是一种专用的视频测试标准信号，幅度为1Vp-p,行同步头为-0.3V,色同步头为0.3Vp-p;〃图像信号〃是等幅（0.7Vp-p）的0.2M-6MHz的扫频正弦信号;2.把这个标准信号像摄像机信号一样的馈入到同轴传输电缆，在电缆末端75欧姆负载上得到的信号，就是这段电缆的〃幅频传输特性〃，也就是频率失真特性。双绞线传输测量基本一样，不同的是必须有前后两端的收发传输器，在短线（0距离）传输时，应保证视频信号0-6MHz频带内，全部1:1的传输特性，才能用于长线测试。3.从照片可以直观看出，频率失真特性都是〃频率越高，衰减越大〃，它改变了视频源信号中原有的高低频分量的相对比例关系，低频衰减对应图像的对比度下降变淡，高频大幅度衰减对应清晰度和色度严重比较两种波形形状下降。频率失真是视频基带传输技术面对的最严峻的课题；4.可以或得深刻的印象:双绞线的频率失真，要比同轴电缆大得多。5.传输器的基本作用是补偿相应的传输衰减和频率失真，传输器的〃幅频传输特性〃显然应该始终保持与线缆传输特性〃相反、互补〃，才能恢复视频源信号特性。第二部分:标准视频传输通道［视频传输通道与通道失真］视频传输通道与通道特性:1）摄像机通过同轴电缆把视频信号传输到监控室的主机或监视器，这条同轴电缆就是一个〃视频传输通道〃，这条电缆的传输特性，也就是它的〃通道特性〃;2）一条同轴电缆+一个视频放大器，也可以组成一个〃视频传输通道〃;〃通道特性〃是这条视频放大器传输特性的合成特性;3）一对UTP双绞线，加两同轴电缆衰减特性+端的收发设备，也可以组成一个〃视频传输通道〃;〃通道特性〃是这条双绞线衰减特性+前后传输器特性的合成特性;4）同样，还有微波视频传输通道，光缆视频传输通道，射频视频传输通道，数字视频传输通道等等。显然，这些不同传输方式，都有自己的实际〃通道特性〃，共同的概念是:〃通道特性〃都是描述输入的视频特性和输出的视频特性的传输关系。显然，理想的〃通道特性〃应该是把输入的视频信号特性1:1的、100%的传输过去，而实际传输特性与理想传输特性的差异，就是〃失真〃，〃失真〃程度有大有小，用〃失真度〃来做客观描述，失真度技术指标有很多，最基本的就是〃幅频特性〃失真度，技术指标是在0-6MHz频带内，〃幅频特性〃误差不能超过〃-3db〃,从技术指标上评价，超过这个〃-3db〃技术指标的传输系统（通道），就属于〃通道特性不合格〃。传输线缆，有客观技术标准（国标），性能上这个标准也是幅频特性一不同频率的的衰减量;试想，这个标准如果是通过传输一个视频信号，凭主观看图像效果来衡量，我想劣质电缆就会泛滥成灾了；同样道理，传输设备也有客观的技术标准，符合技术标准的线缆和符合技术标准设备的工程组合，应能形成符合〃通道特性技术标准〃的〃视频传输通道〃。这里需要注意的是，〃通道特性技术标准〃，是指设备与器材的技术标准，这是客观标准，符合这个标准的，在传输的图像上，肉眼是看不出来失真的，这就是对视频传输设备的技术标准要求。在传输设备和器材工程应用中，视频信号是多环节传输与转换的，失真度是一步一步积累的，图像质量也随之一步一步劣化，只有对传输设备按照技术标准要求生产，才能确保实际工程应用中，图像不至于劣化到不可接受的程度。［宣传和认识上的误区］1.把〃通道特性〃的客观技术标准，说成和理解成〃主观图像感觉标准〃，只要能接受就行;2.在这个误区引导下，有些传输产品的生产，也是按照主观感觉图像质量来生产，虽然感觉有些失真，但觉得〃还可以接受〃，就出厂，然后宣传:〃1200米看不出失真，可以和光端机媲美〃。使行业更加混乱，最终倒霉的还是那些奋斗在工程一线的朋友和公司。［通道特性与图像质量］不同的视频通道特性对应不同的图像质量。看下图：［左图］:上面为〃0距离〃双绞线传输特性（无源传输器达不到这个水平），0-6M全频带〃无失真〃传输;下面为对应的480线图像的传输质量；［中图］:上面为300米双绞线传输特性（比无源300米传输略好），总体幅度有衰减，高频衰减更严重；下面为300米双绞线对应传输的图像质量，可以比较出：图像对比度下降，变淡，有明显的模糊感觉，这是高频严重不足造成的；［右图］:上面为1200米双绞线传输特性（没有补偿），总体幅度和高频衰减所剩无几了；色下面为对应传输的图像，彩色已丢失;通道特性与图像质量的同步头看不到了；对应关系，早已是理论和实践统一的科学规律，图像是主观印象，但很难取得客观统一又能准确描述和测量的标准;视频传输通道特性，可以取得客观统一的〃技术标准〃，可以不看图像直接测量通道特性，可以规定产品生产的技术标准，可以有通用的市场标准;达到标准的传输特性，一定是:输入600线的黑白视频信号，输出也是600线的黑白视频图像;输入480线彩色视频信号，输出的一定也是480线的彩色视频图像;输入380线的彩色视频信号，输出的一定也是彩色380线的图像。这才是合格的视频传输通道;显然这与传输一个特定镜头的监控图像，用主观是否可以接受的衡量标准，有本质的区别。这里要明确的是，通道特性好坏与图像质量的优劣是一一对应的，通道特性有客观标准，是可以排除人为因素，用准确的技术指标进行描述和客观测量的；［双绞线传输器实现的通道特性］〃一条双绞线+前后双绞线传输器〃形成实际的视频传输通道特性:一种是0-6M全频带〃标准通道〃，其传输特性失真度允许误差是〃-3db〃，如左图;另一类是0-6M幅频特性有严重缺陷的视频传输通道，如右图，问题一目了然。一）常见双绞线传输器的通道特性下图是国内市场常见的，宣传力度也不少的〃外国〃产品和几种国内产品的实测通道特性照片。通道特性大同小异，照片具有典型代表性。［测试条件］:UTP超5类非屏蔽双绞线1200米，产品标称传输距离：1200-1500米，幅度可以连续控制（大多产品不能连续控制），频率均衡用拨码控制；［照片说明］:实际测试的双绞线长度为1200米（准确值为305*4=1220米）1.图1拨码开关设置:前、后端都设置为1200米档位，通道特性呈现严重欠补偿失真;2.图2拨码开关设置:前端设为1500米，后端设置为1200米档位，通道特性有些改善，但仍是欠补偿失真;3.图3拨码开关设置:前端设为1200米、后端设置为1500米档位，3.5M以下低频有提升，但仍欠补偿，高频3.5M以上严重丢失的欠补偿失真;4.图4拨码开关设置:前、后端都设置为1500米档位，在通道特性出现低频较大的过补偿，高频3.5M以上又严重丢失的欠补偿失真；这些档位之间，产品再没有可以控制的设置了；［产品通道特性分析］1）1200米的标称传输距离上，产品四种可能设置档位，都存在严重的〃通道缺陷〃--通道带宽实际只有3.5M左右，是截止频率为3.5M左右的〃低通滤波器〃;这好比是一条〃标称〃6车道的高速公路，而实际只有三个半车道，拨码分档的〃粗略补偿〃效果，好比路面的〃不平度超标〃；2）从图3、4可以看出，对应1200米双绞线传输的高频（3M以上）衰减，传输器的高频补偿能力远远不够。实测这类标称1200-1500米的产品，勉强可以用到900米左右，〃勉强〃是指把失真度要求适用这种带宽3.5M左右通道特性，传输我国PAL-D制式0-6M的视频信当放宽;3）号，要实现〃看不出失真〃和〃图像可以和光端机媲美〃，可能吗?难怪有的网友说:〃实际效果和宣传的根本不一样〃，事出有因;4）目前测试的这些产品，都是朋友们在工程应用中购买的，设备传输特性基本一样，还没测到优于这些特性的产品，我不能说没有，希望只是我还没见到;如哪个厂家朋友很自信，可以把这种通道特性实测结果在这里介绍出来;5）这些产品在工程中已经用了不少，但这并不能掩盖这是一类具有严重通道缺陷的产品;4年前，我就向与我争论的网友质疑过通道特性问题:光说能传输1200米，1800米，2000米，是否能介绍一下，双绞线在这些距离上，低频和6M的实际衰减各是多少?传输器实际能提供的补偿能力（增益）又是多少?遗憾的事，4年来还没有一个厂家正面回答过;二）［EIE品牌ET3010加权平衡传输器通道特性］［产品特点］:?产品采用频率加权放大和加权抗干扰两项专利技术，实现0-6M标准视频传输通道;？1200米内任何距离，无级连续可调精密补偿技术;？根据干扰环境需要，既可使用非屏蔽双绞线传输，也可使用屏蔽双绞线传输;？加权平衡传输器系列产品中，还有可以把双绞线抑制干扰的能力，再提高4到15倍以上的产品和把传输距离提高到1600-1800米的产品；［视频传输通道特性］测试条件:UTP超5类非屏蔽双绞线1200米;通道特性照片如下：［照片说明］:图1为低频幅度补偿到1Vp-p,可调均衡补偿不足，呈现通道特性严重欠补偿状态；图2为低频幅度补偿到1Vp-p，可调均衡补偿，仍然不足，呈现通道特性尚有一定的欠补偿状态；图3为低频幅度补偿到1Vp-p,可调均衡补偿，已调到0-6M通道特性全补偿状态，幅频特性失真度在〃-3db〃以内，点击照片放大可见，5-6M频标线之间的上突出和6M频率的下降都少于3db;图4为低频幅度补偿到1Vp-p,增大可调均衡补偿，呈现出低频过补偿，高频6M欠补偿的通道特性；［产品通道特性分析］1）从图1到图4补偿状态，产品频率均衡补偿是连续可调控制变化的，在欠补偿和过补偿中间，调出标准传输通道。这项采用频率加权连续可调专利技术就有最佳补偿状态一的精密均衡补偿功能，与拨码开关粗框的分段补偿有着本质区别;2）产品在1200米内任何距离上，基本都可以调出标准传输通道特性;这是产品采用频率加权放大和加权抗干扰两项专利的技术要点。3）产品传输距离的确定:EIE确定加权平衡传输器最大传输距离，是以传输器能够实现0-6M完全补偿的最大传输距离（超5类）来确定的。上图所示的ET3010加权平衡传输器，标称最大传输距离为1200米，是因为图3所示的补偿特性，6M已开始有点下降，但还没有超出〃-3db〃的技术标准要求;但当把双绞线传输距离加大到1500米测试时，通道通道缺陷〃，所以1500米不能作为产品有效标称传输距离;特性已经出现严重的〃如下图。第三部分:客观的看待双绞线传输双绞线传输的特点和自身优势，几年来的宣传已经无以复加，有过之而无不及。夹杂的虚假误导宣传，在安防行业造成了很多误区。我们在推出EIE品牌〃加权平衡传输器〃的同时，也希望同行朋友能在以下几个方面客观的看待双绞线传输技术:1）双绞线价格相对便宜，也具有应用上的自身特点和优点。但这种便宜的代价是:传输特性差，需要付出更大的补偿代价;代价一是，要实现有效距离内的完全补偿，传输设备需要具备更强的补偿能力，复杂度和性能都要大幅度提高，价格不可能很便宜;代价二是，有严重通道缺陷的传输器价格便宜，却要付出传输质量降低的工程代价，这个〃代价〃是厂商转嫁给工程商承担的;2）双绞线方式的传输距离，理论上和实践上都要比同轴电缆传输少很多，工程设计必须有个清醒的认识;？在没有传输设备、只用线缆传输的情