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双绞线及双绞线传输

                                                                     双绞线及双绞线传输
            双绞线,Twisted Pair wire,是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线一般由两根22~26号绝缘铜导线相互缠绕而成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。在双绞线电缆(也称双扭线电缆)内,不同线对具有不同的扭绞长度,一般地说,扭绞长度在38.1cm至14cm内,按逆时针方向扭绞,相临线对的扭绞长度在12.7cm以上。与其他传输介质相比,双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制,但价格较为低廉。
           双绞线可以分为屏蔽双绞线(STP)与非屏蔽双绞线(UTP)两大类。其中屏蔽双绞线分别有3类和5类二种,非屏蔽双绞线又分别有3类、4类、5类、超5类甚至6类等多种。3类双绞线的速率为10Mb/S,5类双绞线的速率可达100Mb/S,超5类更可达155Mb/s以上,只能有五类或超五类才能上100Base-TX。屏蔽双绞线因为电缆的外层有一层铝泊包裹用以减小幅射,制作比较麻烦,再加上价线较非屏蔽双绞线贵,所以我们在10Base-T或100Base-TX网络中常用的是非屏蔽5类和超5类双绞线。
           双绞线在很多工业控制需要中和干扰较大的场所以及远距离传输中都有使用,应用广泛的局域网也是使用了双绞线对,它具有抗干扰能力强、传输距离远、布线容易、节省空间、价格低廉等等优点。目前通过采用先进的技术和专用芯片,已经能够在双绞线上传输高质量的图像信号。
           1、传输距离远、传输质量高。由于双绞线视频收发器中采用了先进 的处理技术,极好地补偿了双绞线对视频信号幅度的衰减以及不同频率间的衰减差,保持了原始图像的亮度、色彩及实时性,在传输距离达到1500米或更远时,图像信号基本无失真。如采用中继方式,传输距离会更远。楼宇大厦内广泛铺设的非屏蔽双绞线任取一对就可以传送一路视频信号,由于一根5类缆内有4个双绞线对,因此可以传输4路视频图像,这对于监控点多、需要密集布线的楼宇大厦来说,无疑大大减轻了布线施工的难度。另外4对双绞线中的1对传送视频信号,其余的还可以传输音频信号、控制信号、电源等,提供了电缆的利用率,避免了各种信号单独布线带来的麻烦,减少了工程造价,克服了同轴电缆布线困难、占用管道资源多的缺点,使综合布线的种类更趋统一化。
           2、布线方便、线缆利用率高。一根普通网线就可以用来传输视频信号。另外,楼宇大厦内广泛铺设的5类非屏蔽双绞线中任取一对就可以传输一路视频信号,无须另外布线,即使是重新布线,5类缆也比同轴电缆容易。此外,一要5类缆内有4对双绞线,如果使用一对线传输视频信号另外的几对线还可以用来传输音频信号、控制信号、代电电源或其它信号,大大提高了线缆利用率,同时也避免了各种信号单独布线带来的烦恼,减少了工程造价。
           3、抗干扰能力强。双绞线视频传输设备经过精心设计能有效抑制共模干扰,即使在强干扰环境下,双绞线也能传送极好的图像信号。而且,使用五根缆内的几对双绞线分别传送不同的信号,相互之间不会发生干扰。比如在埋设线路中如果某处附近埋有交流电线,利用同轴电缆传输时,就会图像模糊不清扭曲变形;用双绞线传输设备就能够得到很好的图像。例如楼宇的电梯、设备房等处都会存在很强的干扰,处于闹市区的建筑物也会受到来自周围环境的各种干扰,双绞线的强抗干扰能力比同轴电缆既有更大的优势。
           4、可靠性高、使用方便。利用双绞线传输视频信号,在前端接视频发射器,在控制中心接视频接收器,价格便宜,使用起来也很简单,无需专业知识,也无太多操作,一次安装,长期稳定工作。由于使用普通非屏蔽5类非屏蔽双绞线,购买容易,而且价格也很便宜,给工程带来极大的方便。 利用双绞线传输视频信号,在前端要接入专用发射机,在控制中心要接入专用接收机。这种双绞线传输设备价格便宜,使用简单,工作稳定。
           5、总体造价降低。5类非屏蔽电缆在目前的智能楼宇综合布线中被广泛使用,其价格比同轴电缆要低,随着5类缆在通信中的大量应用,价格还会进一步下降,因此使用双绞线的经济性和便利性更为突出。
           6、实时传输,即时监控。
           双绞线传送的图像信号采用的是模拟信号技术,保证了监控系统的实时性,在控制室可以实时监控现场的图像。
                          

                                            双绞线传输器传输
                                      双绞线传输视频信号的基本原理
    视频信号正在双绞线内传输要解决两个问题:阻抗匹配和衰减补偿。
    标准视频信号接口一般是75Ω、非平衡方式,而双绞线传输时是100Ω、平衡方式,这样用双绞线传输视频信号就要设法解决75Ω←→100Ω以及非平衡←→平衡的转换问题。有两种方法可以完成这种转换:一种是采用传输变压器的无源方式,它无须供电,但是会对信号有一定损失,驱动能力有限;另外一种是采用有源方式,通过宽带放大器和专用芯片,不仅可以完成阻抗和平衡方式的转换,而且可以提供较强的驱动和对图像信号的放大补偿,缺点是需要供电才能工作。
    另外,视频信号是一种高频宽带信号,带宽达到6MHz,如果直接在双绞线内传输,信号的幅度会受到较大的衰减,在监视器上表现为图像的色彩变淡以及亮度变暗。因此,视频信号在双绞线上要传输较远距离必须进行放大和补偿,以保证图像质量。
    双绞线视频传输设备就是用来完成以上功能的,考虑到智能大厦的特点,楼内的监控点到中心控制室一般不会超过二、三百米,可以采用两种双绞线传输方案。第一种是在前端摄像机处使用无源发射设备,而中心控制室使用有源接收设备,可以对图像信号进行放大补偿。第二种是收发两端都使用有源设备,可以保证更好的图像传输质量,但是需要在前端对双绞线发射设备供电
双绞线布线
传输器要配用的五类或五类以上的非屏蔽双绞线。
布线的过程中强电要与弱电分离(电梯里布线特别注意),双绞线不能穿钢管。
采取机房集中供电时,距离近则可以变压后AC24V直接输出,但要保正摄像机端有足够的功率。远距离采用机房集中控制220V输出到摄像机端再变压。
在布线当中最常遇见的问题就是在布线过程中线缆受到的拉力。布线时线缆受到的拉力不能超过线缆制造商所规定的最大可承受拉力。拉力过大会使线缆内的扭绞线对层数发生变化,严重影响线缆抗噪声(NEXT、FEXT等)的能力,从而导致线对扭绞松开,甚至可能对导体造成破坏。
  再就是当把线缆从缠线轮上拉出来时,要注意防止线缆可能会扭结。如果线缆扭结,那这个线缆就算是坏了,应被更换。否则就算安装工程师把扭结的线拉直,那这段线缆在被测试时,线缆也会被检测出来。即使就算通过,也会存在隐患,而随着这些隐患数量的增加,也会引起性能余量降到最低程度,也就会出现故障。
    再一个值得注意的是线缆弯曲的半径。在布线过程中避免线缆弯曲过大,因为这样会改变线缆内线对的层空间。在拉力过大时,扭绞着的线对会松开,从而形成失配阻抗,使回损性能不能达标。另外,线缆内的四个线对的层之间的关系也可能会发生变化,从而导致抗噪声能力下降。所以建议线缆弯曲半径不能小于所安装线缆直径的四倍。这表示,对于典型的六类线缆来说,弯曲半径需要大于25毫米。这类问题大都发生在配线柜部分,而这个问题大都不会被人发现,就是最细细心的安装人员也有可能发生这类问题。因此制造商建议使用合适并且合理的理线架。
    除了上面说的以外,线缆弯曲半径很制还有不同的(更严格的)约束。一般的,在安装时最小的线缆弯曲半径是线缆直径的8倍。实际上这意味着在后箱内允许有25毫米半径弯曲半径,而引导线缆的导管最小弯曲半径则是50毫米。
   还有值得注意的是线缆要避免束得过紧,以免压迫线缆。这个问题主要发生在有许多束缚和捆绑线缆的场合,位于外围的线缆受到的压力比线束里面的大。压力过大,会使线缆内的扭绞线对变形,从而影响线缆的一些性能,主要表现为回损成为主要的故障。如有多处的束缚和捆绑,就会将回损的影响都积累起来,最后都表现在总损耗上。在配线柜里也要特别注意这一点,因为配线柜里面的线缆较多,为了保持线缆整齐,有可能会把线缆束得太紧,还有在接插件的后面,也容易发生这类问题。解决这个问题的最好方法是使用系缆钩或环。这种装置不会压迫线缆,而且它们也很容易拆下来。但这一方法也容易使线缆受到破坏。
  每束线缆的线缆数量在布线当中也很重要。当线缆平行铺设一段距离时,线缆束内不同线缆的线对如果具有相同的扭绞率之间会产生较大的电容耦合,使交叉串拢急剧增加。这种现象称作外部交叉串拢,尽管至今在任何布线标准中都没有列出,或者准确定义。降低外部交叉串拢的不良影响的最好方法是,减少平行布线的长度,随机的安装线缆束。
    在线缆外皮的去除也有讲究。在线缆端接处,在TIA或ISO布线标准中都没有说明需去除的外皮长度。尽可能少地去除外皮,可确保线缆内的扭绞率和扭绞层数。在IDC去除的皮外若才长。将会影响六类布线系统的NEXT和FEXT性能。
   在线缆端接处,线缆里每个线对的扭绞尽量靠近IDC。线缆制造商计算出线对的扭绞率,若随意修改它会降低线缆性能。尽管ISO和TIA的5E类布线标准规定了线对没有扭绞的长度范围(13MM),但这并不适用于六类。。在端接处,如线对和接触导体处于错误的顺序,所以最好扭绞一下,以保证和IDC正确对准。这样做确保了线缆里的线对扭绞率和层数,以保证尽可能优异的传输性能。在IDC的线对扭绞松开过多会削弱六类布线系统的NEXT和FEXT性能。
线施工注意事项
   为了避免线缆的缠绕(特别是在弯头处),在管线设计时一定要注意管径的填充度,一般内径20mm的线管以放2根六类线为宜
  桥架设计合理,保证合适的线缆弯曲半径。上下左右绕过其他线槽时,转弯坡度要平
缓,重点注意两端线缆下垂受力后是否还能在不压损线缆的前提下盖上盖板。
    放线过程中主要是注意对拉力的控制,对于带卷轴包装的线缆,建议两头至少各安排
一名工人,把卷轴套在自制的拉线杆上,放线端的工人先从卷轴箱内预拉出一部分线缆,
供合作者在管线另一端抽取,预拉出的线不能过多,避免多根线在场地上缠结环绕。
四 。拉线工序结束后,两端留出的冗余线缆要整理和保护好,盘线时要顺着原来的旋转方向,线圈直径不要太小,有可能的话用废线头固定在桥架、吊顶上或纸箱内,做好标注,
提醒其他人员勿动勿踩。
  在整理、绑扎、安置线缆时,冗余线缆不要太长,不要让线缆叠加受力,线圈顺势盘
整,固定扎绳不要勒得过紧。
    在整个施工期间,工艺流程及时通报,大楼的各种工程负责人要及时沟通,发现问题马上通知甲方,在其他后续工种开始前及时完成本工种任务。
传输器的选择及传输接线连接示意图
    根据距离的长短选双绞线传输器,当现场干扰比较大时建议用有源发射器和有源接收器。(注T-发射器,R-接收器)
距离 传输器
0-300米 无源T,无源R(或有源T,有源R)
300米(或0)-800米 无源T,有源R(或有源T,有源R)
800米(或0)-1500米 有源T,有源R
1500米-2000米 两对有源收发器串接起来
 
传输器的使用注意的问题
双绞线传输器是以双绞线为传输介质,对应是传输器===双绞线===传输器,传输器作用是对信号的补尝和放大及抗干扰。从而确保了图像传输的质量,当有其它介质参入其中时就破坏传输器之间的性能
在工程中使用双绞线传输器时,要用五类或五类以上非屏蔽双绞线。双绞线传输器适用12V-DC电源。在布线的过程中强电要与弱电分离,供电时最好给双绞线传输器单独供电。双绞线不要穿过钢管。
直流的正负要接正确。当摄像机和双绞线传输器共用交流24V时,虽交流没有正负之分,但是:摄像机和双绞线传输器的接法要一致,也就是说:当同一色的线接到摄像机机时,那么接到双绞线传输器的时候也应是正极。如果是用开关电源那么整个开关电源与摄像机和双绞线传输器接线都要一致,确定电源是洁净电源。这样以免在使用的过程中产生干扰。
双绞线内只能传视频、音频、和控制信号。在只有少数摄像机的地方,不能为了节约线而把电源和信号共线传输,轻则出现轻微干扰重则会淹没图像或没有图像输出。
在装传输器时首先测量电压是否稳定,再断电后确保在无电的情况下安装。以免在在安装的过程中电压不稳定而烧坏传输器。
双绞线传输器接线时,只能用一对双绞线传输,不能开绞,在双绞线与传输器连接时正负要对好。
传输器简单故障处理
当双绞线传输器在使用的过程中出现问题时,首先确定接线是否有脱落或接触不良。再就是检察电压和功率是否达到。最后用对换的方式把其它使用正常的传输器试一下,确定是传输线路的问题,还是传输器在使用过程中的不当而造成芯片的烧坏或损坏。如图像是黑白时,则先看拨码开关是否调正确。调节时理论和现场的情况结合。当图像出现不清楚时,如当距离只有300米左右但却用的有源发射和接收时,发射器的拨码开关先关掉,接收的调到1或2即可。图像发白则是信号太强。需要换更小档位的拨码开关。