安防线缆中数据电缆性能指标研究

■ 文/深圳市秋叶原实业有限公司 杨雪

安防线缆中数据电缆性能指标研究

■ 文/深圳市秋叶原实业有限公司 杨雪

本文结合公共安全行业标准GA/T 1297-2016《安防线缆》，介绍了数据电缆的基础理论，各术语和定义，对数据电缆的传输性能、电气性能进行分析。

数据电缆 传输性能 电气性能

1 引言

在安防工程项目中，用于传输视频信号、控制信号以及其他数据信息的弱电线缆统称安防线缆。随着数字通信事业的快速发展，对信息传输速度的要求不断提高，对布线系统提出更高的要求，数据电缆作为综合布线中最常用的传输介质，在各个行业技术更新换代的带动下，其种类也逐渐增多。本文依据公共安全行业标准GA/T 1297-2016《安防线缆》，对数据电缆的结构、电性能等方面进行了分析，了解数据电缆的种类和特征，保证安防线缆的生产与质量。

2 安防线缆标准意义

目前，各种线缆根据使用的领域不同，所遵循的标准也不尽相同。某些线缆遵照国家标准进行生产，而某些线缆生产时则按照某个行业的标准，也有部分线缆则按照企业自订的标准生产。线缆应用于电力行业，则执行电力行业关于电力电缆的行业标准；应用于通信行业，则执行通信行业关于通信电缆的标准；在广电行业、消防行业等都结合线缆产品的性能和行业的应用要求，制定了相关的行业标准。然而，行业内尚无专门针对线缆及其具体应用的专门标准，导致采标过程中存在标准规定不够用、标准繁杂难引用、专用特殊标准没得用等诸多问题，使得产品选型、施工、检测与验收、行业管理等缺乏技术支撑，也容易造成安防工程有线传输的质量隐患。

公共安全行业标准GA/T 1297-2016《安防线缆》从线缆在安防系统中的实际应用角度出发，针对使用中存在的主要问题，对线缆的常用型号、规格及技术要求做出规定，统一试验方法，对于提高安防线缆质量，进而保障安防工程的质量将发挥重要作用。

3 安防线缆中数据电缆分类

3.1 简介

数据电缆作为网络连接线，是从一个网络设备连接到另外一个网络设备传递信息的介质，是网络的基本构件。在我们常用的局域网中，使用的网线也是具有多种类型。在通常情况下，一个典型的局域网一般是不会使用多种不同种类的网线来连接网络设备的。在大型网络或者广域网中为了把不同类型的网络连接在一起就会使用不同种类的网线。在众多种类的网线中，具体使用哪一种网线要根据网络的拓扑结构，网络结构标准和传输速度来进行选择。

3.2 按线材屏蔽类型分类

l UTP：非屏蔽双绞线

l F/UTP：铝箔总屏蔽双绞线

l SF/UTP：丝网+铝箔总屏蔽双绞线

l U/FTP：线对铝箔屏蔽双绞线

l F/FTP：线对铝箔屏蔽铝箔总屏蔽双绞线

l S/FTP：线对铝箔屏蔽丝网总屏蔽双绞线

3.3 按线材最高传输频率分类

l 3类电缆 16 MHz

l 5类电缆 100 MHz

l 5e类电缆 100 MHz，支持双工应用

l 6类电缆 250 MHz

l 6A类电缆 500 MHz

l 7类电缆 600 MHz

l 7A类电缆 1000 MHz

4 安防线缆中数据电缆电气性能

在电线电缆设计制造过程中，各种电气性能参数的选择至关重要，它直接决定了电缆的使用寿命，运行效果。

表1 电气性能

结合GA/T1297-2016与YD/T1019-2013关于电气性能应符合表1的规定。

5 安防线缆中数据电缆传输性能

5.1 衰减

衰减是沿链路的信号损失度量，衰减与线缆的长度和频率有关系，随着长度的增加，频率的升高，信号衰减也随之增加。衰减用“dB”做单位，表示源传送端信号到接收端信号强度的比率。由于衰减随频率而变化，因此，应测量在应用范围内的全部频率上的衰减。线缆的衰减主要由两部分组成，一为介质内偶极子受交变电场作用做取向运动引起的介质损耗，一为导体上热磁涡流及导体发热引起的能量损失。

当电缆特性阻抗与试验设备阻抗匹配时，100m电缆的衰减表示为：

式中：

α — 衰减常数，单位为 dB/100m；

P1 — 负载阻抗等于信号源阻抗时的输入功率，单位为w；

P2 — 负载阻抗等于试验样品阻抗时的输出功率，单位为w；

L — 试验样品长度，单位为m。

5.2 相时延

相时延定义为电缆长度L与传播速度之比。相时延表示为：

式中：

T — 相时延，单位为 s；

L — 电缆长度，单位为 m。

5.3 时延差

相时延差为电缆中任意两线对间相时延的差值。相时延差表示为：

式中：

Δ — 相时延差，单位为 s；

vp1— 第1对线的传播速度，单位为 m/s；

vp2— 另一对线的传播速度，单位为 m/s；

L—电缆长度，单位为 m。

5.4 特性阻抗

特性阻抗是指电磁波沿均匀电缆线路传播而没有反射时所遇到的阻抗。在线路终端匹配时，线路内任一点的电压波（U）和电流（I）的比值。 单位为“Ω”。是由线路的一次参数和所发送的信号频率决定，与线路长度、传输的电压电流大小及所连接负载设备无关。

5.5 回波损耗

回波损耗表示为在电缆线对的输入端反射功率与输入功率之比的对数值，单位为“dB”，是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射。由于材料、结构尺寸与制造工艺等缺陷和分散性的影响，造成阻抗沿长度的分布是不均匀的。电磁波在线路上传输遇到不均匀点产生多次反射，奇次反射波回到发射端，会引起输入阻抗的变化，并引起主波信号功率变化，产生衰减频率特性波动，引起信号失真。偶次反射波形成伴流、滞后并造成干扰，尤其脉冲信号传输时，会引起波形畸变，造成信号失真。

5.6 近端串音衰减

在一个回路上传输信号，在另一个回路上或多或少的也能收到这个信号，这种现象就称为串音。串音的大小，一般是用串音衰减来表示的。串音衰减越大，表示在串音过程中能量衰减越大，串音的影响就小，否则串音影响就越严重。

近端串音衰减为耦合信号与原来的传输信号从同一信道端被测量情况下，传输信号大小与耦合信号大小的比率。

近端串音衰减（NEXT）的表示为：

式中：

NEXT—近端串音衰减，单位为 dB；

P1n—主串线对近端的输入功率，单位为W；

P2n—被串线对近端的串音输出功率，单位为W。

5.7 远端串音衰减

耦合信号在原来的传输信号相对另一端进行测量的情况下，传输信号大小与耦合信号大小的比率。

等电平远端串音衰减（EL FEXT）表示为：

式中：

P1F—主串线对远端的输出功率，单位为W；

P2F—被测被串线对远端的串音输出功率，单位为W。

5.8 近端和远端串音衰减功率和

电缆内所有主串线对与被串线对之间在近端或远端测量的隔离度的功率和。

式中：

n — 线对数；

x-Talkij—第j线对与第i线对之间的串音衰减，单位为dB；

PSj —第j线对的功率和，单位为 dB。

结合GA/T1297-2016与YD/T1019-2013关于传输性能应符合表2的规定。

表2 传输性能

序号 项目 频率 MHz 类型 指标要求4～16 3 ≥39－20lg(f)4～100 5 ≥60－20lg(f)4～100 5e ≥64－20lg(f)等电平远端串音衰减(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)等电平远端串音衰减功率和(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 回波损耗(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 结语

科学技术的不断进步，信息化产业的蓬勃兴起和高速发展，对于电线电缆产品的需求量日益增大，各种规格型号的电线电缆产品纷纷应用于通信、网络、安防、消防等新兴高科技行业。中国的安防行业应用范围不断扩大，已从初期的政府重要单位、要害部门局部的安全防范，发展到商业、学校、社区、家庭等社会全方位的安全防范。从单一技术、单项工程向着系统集成化的方向发展。同时，数字化、智能化、网络化新技术及产品亦纷纷进入安防行业。公共安全行业标准GA/T 1297-2016《安防线缆》是行业与企业发展的基础，更是产品质量的有效保障。随着中国安防行业的日趋发展与成熟，大力推动安防行业的标准化建设，安防线缆产品的生产与质量保证将会有章可循，有法可依，安防线缆的技术与应用将会朝着更可靠更专业化的领域快速前进。

随着网络的快速发展，对数据电缆的传输性能有着更高的要求，根据上述对数据电缆的分类、传输性能、电气性能等基础理论的分析，对数据电缆性能参数有了一定的理解。通过基础理论设计线材，科学合理的设计结构，在生产中严格按照工艺生产，总结经验提高和稳定产品的质量，同时加大对新产品的开发设计，将满足通信事业快速发展的需要。

[1]GA/T1297-2016.安防线缆[S]. 上海：中国标准出版社，2016.

[2]YD/T1019-2013,数字通信用聚烯烃绝缘水平对绞电缆[S].

[3]倪艳荣.通信电缆结构设计[M].北京：机械工业出版社，2013.