數字演播室的電纜應用TB-65

該指南將幫助您很好地理解數字電纜的重要特征，正確選擇用于指定格式的產品型號。
1997年，FCC（美國通信委員會）要求在2006年以前用數字電視取代模擬電視系統。確實，現今的模擬電視具有良好的聲音和圖象質量，但是數字格式的優越性使得數字電視成為未來技術的必然選擇。電視臺將在幾年內以模擬及數字格式同時播出節目。

數字方式非常穩定，大大減少了設備調節，復制和再制作也能夠保持原有的品質，信號衰減幾乎被消除，抗噪能力大大增強。無論是廣播、電視還是后期制作應用領域，所有的這些優點都改善了圖象和聲音質量，同時還可以提供人機交互、付費電視和個人電子新聞服務。

正如我們所知，盡管數字方式將肯定會給音頻/視頻行業帶來徹底的變革，但是對設計、選擇和新系統的安裝帶來了挑戰。據估計可能有多達18種可供選擇的DTV格式，它們的壓縮級別和傳輸頻率都有所不同。廣播行業也同樣面臨著各種各樣的選擇。

由于有如此多的可供選擇的設備，在設計階段正確選擇用于連接這些設備的電纜就顯得非常重要。選錯電纜如同選錯設備一樣也會付出代價。

數字音頻

美國聲學工程協會和歐洲廣播聯盟(AES/EBU)共同制定了數字音頻的標準。本標準中與電纜有關的兩個關鍵的電氣參數為依據采樣率的數率(見下表)和特性阻抗：雙絞線的結構特性阻抗為110歐姆±20%，而同軸電纜的特性阻抗為75歐姆。

采樣率 帶寬
32 kHz 4.096 MHz
38 kHz 4.864 MHz
44.1 kHz 5.6448 MHz
48 kHz 6.144 MHz
96 kHz 12.228 MHz
192 kHz 24.576 MHz

雙絞電纜參數

AES/EBU標準由于阻抗范圍寬，電纜特性阻抗范圍可以從88歐姆到132歐姆，其中110歐姆最為理想。雙絞線應當進行屏蔽，如果是多線對電纜，每一組線對都應當單獨屏蔽。在永久性的安裝中推薦使用箔層屏蔽,而在靈活應用中則推薦使用箔層加網狀屏蔽。一組線對可以傳輸兩個聲道的數字音頻。電纜可以與XLR連接器端接，也可以進行穿孔，或者焊接于跳線板上。大多數數字音頻電纜使用發泡聚乙烯以使尺寸減至最小。標準的發泡聚乙烯很容易遭到擠壓，可能造成特性阻抗的改變。百通電纜使用了一種特殊的發泡高密度聚乙烯，與標準的發泡絕緣體相比耐沖擊性能大大提高了。

雖然在AES/EBU規范中沒有特別說明，但數據5類UTP電纜能夠很容易地滿足 AES/EBU 串擾要求(-30dB)，盡管沒有屏蔽層的保護。

模擬電纜可以用于數字信號傳輸嗎？
可以，但只能用于大約50英尺的距離。確切的長度由糾錯性能和接收器的信號不穩定公差決定。大多數模擬電纜的特性阻抗為40歐姆到70歐姆。與110歐姆標稱特性阻抗的大大的不匹配，會造成信號的反射和不穩定，導致接收器的錯碼。此外，模擬電纜的高電容會大大增加數字方波的上升時間。

數字電纜可以用于模擬信號傳輸嗎？
當然，數字電纜的電容極低，因此比模擬電纜更為優異。

同軸電纜上的數字音頻傳輸

在特性阻抗為75歐姆的同軸電纜上傳輸數字音頻，需要使用平衡轉換器，除非設備包含非平衡同軸AES輸入或輸出，亦或音頻信號已經嵌入到數字視頻信號中。平衡轉換器將非平衡的同軸電纜信號轉換為110歐姆的平衡傳輸。

和雙絞線相比，同軸電纜的傳輸距離要長的多。用于數字視頻的同樣一根同軸纜對于數字音頻來說也是理想之選，所用的同軸電纜應當是包含純銅中心導體(而不是銅包鋼或鋁)，并且有良好的網狀屏蔽（90％或更高覆蓋率），使用一條同軸纜進行音頻和視頻傳輸提供了附加的優越性：只需要使用一種剝線及壓接工具，只需要使用一種連接元件。

在電視應用領域中已經廣泛使用數字音頻信號嵌入到數字視頻信號中的方式進行傳輸，嵌入信號經常被用在諸如電纜頭尾的"通過"安裝中。但是，如果要對音頻進行局部插入或替換操作，音頻必須從視頻流中被導出或分離。這是一個復雜而昂貴的過程。從最大限度的多功能性角度考慮，建議使用音頻與視頻分開的運行方式。

為數字傳輸而專門設計的新型同軸結構具有比模擬設計更為優異的性能，具有高頻傳輸所要求的精密電氣特性。
數字視頻(SDI)

美國動態圖象及電視工程委員會(SMPTE)制定了串行數字傳輸(SDI)的兩種不同標準。第三中在540Mb/s下傳輸的制式正在開發中。同樣，一個名為ITU(前身為CCIR)的歐洲標準化組織也制定了歐洲的標準，該標準被稱為PAL。這些標準在頻率和傳輸技術上有所不同，例如復合和分量。

SMPTE 259M：適用于復合NTSC 143Mb/s(A級)及PAL 177Mb/s(B級)的數字視頻傳輸。 同時也適用于270Mb/s(C級)及360Mb/s(D級)的525/625分量傳輸。

SMPTE 292M：適用于1.458 Gb/s的HDTV(高清晰度數字電視)的最新格式傳輸。

SMPTE 344M*：適用于540 Mb/s的分量寬銀幕的傳輸。

ITU-R BT.601：國際標準，適用于177 Mb/s分量PAL制式傳輸。

同軸電纜參數

所有上述標準均適用于標準的模擬視頻同軸電纜。的確，精密的模擬同軸電纜在更高的數字頻率下確實可以使用，然而為數字傳輸而專門設計的新型同軸結構具有比原有設計更為優異的性能。這些新的結構使用了若干設計參數，具備高頻傳輸所要求的精密電氣特性。

中心導體為實心裸銅。實心導體具有更好的特性阻抗穩定性和回波損耗(RL)。RL表示信號由于反射而造成的損耗值，它將阻止信號到達接收器，從而增大衰減，減小了有效傳輸距離。數字信號傳輸包括沿著導體中心進行的低頻傳輸和由于集膚效應而沿導體外表面進行的高頻傳輸。基于這些原因，沒有涂層的純銅導體具有最佳的性能。

介電材料(絕緣材料)由實心或高密度發泡聚乙烯制成。百通的獨特設計比標準發泡聚乙烯增強了耐沖擊性能，可以防止導體移動。沖擊和導體移動都會引起特性阻抗的改變，從而造成RL的增加。實心絕緣體的通常傳播速度為66％，氣體注入技術可以生成非常均勻的發泡材料使得傳播速度提高(82%到84%)。速率保持常量可以使(電纜與電纜之間的)同步問題減小到最低程度。發泡絕緣材料減小了同軸電纜的尺寸，降低了總成本。

精密模擬電纜采用雙層網狀屏蔽非常有效，但對于數字信號的高頻并不是最佳選擇。網狀屏蔽對于低于10MHz的頻率非常理想，而箔層屏蔽在高于此頻率的情況下效果最好。由于數字信號傳輸包含兩個頻率，所以使用了箔層加網狀的屏蔽設計。

最后，為了確保電纜有可靠的電氣性能,每軸電纜都必須至少在基頻的第三諧波下對RL進行100%的掃頻測試，并且不小于SMPTE所建議的最小為15dB的水平。對于傳輸非壓縮數率為11.485Gb/s的HD電纜，給定的帶寬為750MHz，第三諧波頻率為2.25GHz(3×750)。Belden對這些HD電纜的掃頻測試均到3GHz，典型的最小RL值為21dB.

模擬電纜可以用于數字信號傳輸嗎？
可以，但只能是精密視頻電纜。標準視頻電纜可能是多股中心導體或者銅包鋼導體，它們不一定具備如上所述的足夠屏蔽能力。標準視頻電纜通常不進行RL測試。謹防使用普通的舊式同軸纜傳輸數字信號。

數字電纜可以用于模擬信號傳輸嗎？
可以，但模擬設備必須包含電纜均衡器，該電纜均衡器在特定同軸電纜的損耗特性范圍內使用。如果傳輸距離短，可能不需要考慮均衡問題。很多設備制造商正在生產專門用于新型數字電纜傳輸模擬信號時使用的均衡(EQ)卡。

可以在同一傳輸中混合使用發泡和實心聚乙烯設計嗎？
如果您在短距離無均衡系統中傳輸模擬信號，您可以將電纜混在一起使用。然而，您需要使用兩個不同尺寸的連接器，兩個不同的剝線工具，以及兩個不同的壓接工具。對于長距離的使用了均衡器的傳輸，最好使用兩個不同的均衡卡。Belden建議只要條件允許，就盡量使用同種電纜。發泡電纜的時延為1.24ns/ft，與實心聚乙烯的1.54ns/ft 的時延有所不同。電纜的損耗特性也會不同。如果將兩種類型電纜混合使用的話，兩個時延參數必須統一考慮。依據經驗，最好從頭至尾使用同一種設計。

連接器

大多數用于模擬視頻的連接器是阻抗為50歐姆的BNC。在模擬視頻中，信號的1/4波長大約為60英尺，一個1/2英寸的BNC連接器的阻抗不匹配，或者一行中的十二個1/2英寸BNC連接器特性阻抗不匹配，影響都是極其微小的。然而，在HD頻率下，數字信號的1/4波長可以是3英寸或者更短，如果一個或兩個50歐姆連接器不發揮作用，那么12個BNC(6英寸)就很可能導致RL問題。基于此，我們不僅推薦使用75歐姆的連接器，而且連接器的特性阻抗在直至第三諧波(2.25GHz)下應保持穩定。

電纜的安裝 安裝數字電纜尤其是高精度的同軸電纜時一定要格外小心。不恰當的操作、拖拉和安裝技術都可能導致電纜變形，進而引起回波損耗問題。以下是安裝任何數字電纜時都應注意的問題。

安裝基礎

·不要踩踏電纜。
·不要將其他設備壓在電纜上。
·不要扭結電纜。
·拉展電纜時應勻速緩慢－不可突然用力。用力不要超過電纜所能承受的最大牽引張力（具體信息可詢問生產廠家）。
·彎曲電纜時不要小于最小彎曲半徑，即電纜纜線直徑的10倍。
·不要將電纜捆得太緊。如果捆好后無法移動其中任何一根電纜，說明捆得過緊。
·避免所有的電纜捆或J掛鉤之間的距離都相同。這會造成某個波長發生畸變，這種畸變會引起回波損耗。應該以隨機的距離放置各個電纜捆。
·應使用電纜托架或J掛鉤等來支撐電纜，以減少重力對電纜的影響。電纜下垂的距離應小于8英寸。
·當電纜導管線路超過90￠和/或線路中有2個以上的90°相同轉彎時，應使用引線盒。每個90°轉彎相當于一個30￠的電纜導管直線距離。
·把電纜拉進導管中時，應使用與電纜外表層材料相配套的防摩擦潤滑劑。
·要保持電纜的原始物理形狀！

測試數字視頻

目前還沒有測試數字視頻或高清晰度電視（HDTV）的標準。而Belden建議測量并記錄每個鏈路的回波損耗，以確保達到SMPTE所推薦的最小級別-15db。回波損耗用于量化信道中不連續 阻抗引起的反射信號。這種不連續性是由接頭、電纜、轉換設備、接線板和電纜不恰當的安裝和操作等因素引起的，反射的能量會削弱傳輸信號的功率。測量回波損耗可以很好地了解各個鏈路傳送SDI或HD視頻信號的情況。

數碼相機電纜

1998年，SMPTE（電影與電視工程師協會）針對高清晰度電視攝像機電纜和攝像機控制電纜發布了業界標準SMPTE 311，以確保音頻和視頻信號傳輸的清晰可靠。

這種新型復合電纜的構造如下：兩根緊包型單模10μm光纖、4根20線規導線、2根24線規導線用于控制和聲音。光纖用藍黃兩色編碼，能以極高的可靠性和清晰度實現重要的音頻和視頻信號的長距離傳送。符合新標準的電纜與傳統的攝像機電纜相比，直徑小，重量輕，安裝簡便，使用方便。

Belden的SMPTE 311電纜(產品型號7804B)采用分管式光纖，縮短了安裝時間，增加了強度。 此外，電纜中心的不銹鋼加強單元也增強了安裝期間的耐用性。電纜外層護套采用黑色Belflexa材料，具有很高的靈活性。

電纜的未來

非屏蔽雙絞電纜(UTP)

音頻和視頻信號的數字化提高了數據纜技術的應用綜合性，該技術使用了非屏蔽雙絞線對(UTP)。

幾乎所有的UTP電纜都可以支持低帶寬或者低數率的應用(如電話)，也有為數不多的電纜可以在它可觀的距離上傳輸象270Mbps的數字視頻信號。例如，同軸電纜的問題在于帶寬(頻率)或者數率以及傳輸距離，其中關鍵問題是距離。

UTP電纜的穩定性決定了它的傳輸距離。物理同心性、導體與導體之間、線對與線對之間的位置關系以及沿整個電纜長度的保持狀況決定了指定頻率下不超出衰減要求的傳輸長度。電纜的品質將決定一定距離內的信號品質。

MediaTwist?多媒體雙絞電纜

MediaTwist多媒體雙絞電纜(型號為1872A)是4線對、特性阻抗100歐姆、24AWG的UTP電纜。每個線對的導體粘連在一起，并在全程中保持穩定的距離及位置，而不必考慮彎折度和安裝的精確度。因為是粘連線對，線對在端接時須被分割開。線對精確定位在各自的通道中，從而保持自己的位置，以減小線對間的串擾。壓接塊及其它所有的硬件必須具有特定的特性阻抗(100歐姆)以獲得最佳的性能。

視頻標準適用于通過同軸電纜傳輸的非均衡信號。MediaTwist和其他的UTP電纜都需要在發射端使用均衡轉換器，將非均衡的75歐姆視頻信號轉換為100歐姆均衡傳輸，然后在接收端再還原為75歐姆非均衡信號。

由于MediaTwist具備完美的串擾特性，它可以在每個線對中傳輸不同類型的信號。當UTP用于音頻、視頻和/或數據混合傳輸時，稱之為"共享護套"應用。通過UTP電纜傳輸音頻和視頻，或是模擬與數字是不合常規的，也不被大對數數據標準所認可。但隨著越來越多的成功案例的出現，越來越多的工程技術人員正在考慮使用它。

光纜

在一些問題上，如帶寬和距離上，銅纜可能還不能馬上滿足要求。在這些情況下，可以選擇光纜。光纖可以有單模和多模，多模又分50微米或62.5微米纖芯。62.5微米的光纖在850nm下的模式帶寬為160MHz，1300nm下的帶寬為500MHz。單模光纖纖芯直徑為8.3微米，理論上其帶寬可以達到千兆赫茲，基本上是無限制的。現在的技術正使帶寬加以擴展。多模或單模連接器易于安裝，幾分鐘內即可在現場安裝完畢。百通提供了光纜的全系列產品。