数字演播室的电缆应用TB-65

该指南将帮助您很好地理解数字电缆的重要特征，正确选择用于指定格式的产品型号。
1997年，FCC（美国通信委员会）要求在2006年以前用数字电视取代模拟电视系统。确实，现今的模拟电视具有良好的声音和图象质量，但是数字格式的优越性使得数字电视成为未来技术的必然选择。电视台将在几年内以模拟及数字格式同时播出节目。

数字方式非常稳定，大大减少了设备调节，复制和再制作也能够保持原有的品质，信号衰减几乎被消除，抗噪能力大大增强。无论是广播、电视还是后期制作应用领域，所有的这些优点都改善了图象和声音质量，同时还可以提供人机交互、付费电视和个人电子新闻服务。

正如我们所知，尽管数字方式将肯定会给音频/视频行业带来彻底的变革，但是对设计、选择和新系统的安装带来了挑战。据估计可能有多达18种可供选择的DTV格式，它们的压缩级别和传输频率都有所不同。广播行业也同样面临着各种各样的选择。

由于有如此多的可供选择的设备，在设计阶段正确选择用于连接这些设备的电缆就显得非常重要。选错电缆如同选错设备一样也会付出代价。

数字音频

美国声学工程协会和欧洲广播联盟(AES/EBU)共同制定了数字音频的标准。本标准中与电缆有关的两个关键的电气参数为依据采样率的数率(见下表)和特性阻抗：双绞线的结构特性阻抗为110欧姆±20%，而同轴电缆的特性阻抗为75欧姆。

采样率 带宽
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

双绞电缆参数

AES/EBU标准由于阻抗范围宽，电缆特性阻抗范围可以从88欧姆到132欧姆，其中110欧姆最为理想。双绞线应当进行屏蔽，如果是多线对电缆，每一组线对都应当单独屏蔽。在永久性的安装中推荐使用箔层屏蔽,而在灵活应用中则推荐使用箔层加网状屏蔽。一组线对可以传输两个声道的数字音频。电缆可以与XLR连接器端接，也可以进行穿孔，或者焊接于跳线板上。大多数数字音频电缆使用发泡聚乙烯以使尺寸减至最小。标准的发泡聚乙烯很容易遭到挤压，可能造成特性阻抗的改变。百通电缆使用了一种特殊的发泡高密度聚乙烯，与标准的发泡绝缘体相比耐冲击性能大大提高了。

虽然在AES/EBU规范中没有特别说明，但数据5类UTP电缆能够很容易地满足 AES/EBU 串扰要求(-30dB)，尽管没有屏蔽层的保护。

模拟电缆可以用于数字信号传输吗？
可以，但只能用于大约50英尺的距离。确切的长度由纠错性能和接收器的信号不稳定公差决定。大多数模拟电缆的特性阻抗为40欧姆到70欧姆。与110欧姆标称特性阻抗的大大的不匹配，会造成信号的反射和不稳定，导致接收器的错码。此外，模拟电缆的高电容会大大增加数字方波的上升时间。

数字电缆可以用于模拟信号传输吗？
当然，数字电缆的电容极低，因此比模拟电缆更为优异。

同轴电缆上的数字音频传输

在特性阻抗为75欧姆的同轴电缆上传输数字音频，需要使用平衡转换器，除非设备包含非平衡同轴AES输入或输出，亦或音频信号已经嵌入到数字视频信号中。平衡转换器将非平衡的同轴电缆信号转换为110欧姆的平衡传输。

和双绞线相比，同轴电缆的传输距离要长的多。用于数字视频的同样一根同轴缆对于数字音频来说也是理想之选，所用的同轴电缆应当是包含纯铜中心导体(而不是铜包钢或铝)，并且有良好的网状屏蔽（90％或更高覆盖率），使用一条同轴缆进行音频和视频传输提供了附加的优越性：只需要使用一种剥线及压接工具，只需要使用一种连接元件。

在电视应用领域中已经广泛使用数字音频信号嵌入到数字视频信号中的方式进行传输，嵌入信号经常被用在诸如电缆头尾的"通过"安装中。但是，如果要对音频进行局部插入或替换操作，音频必须从视频流中被导出或分离。这是一个复杂而昂贵的过程。从最大限度的多功能性角度考虑，建议使用音频与视频分开的运行方式。

为数字传输而专门设计的新型同轴结构具有比模拟设计更为优异的性能，具有高频传输所要求的精密电气特性。
数字视频(SDI)

美国动态图象及电视工程委员会(SMPTE)制定了串行数字传输(SDI)的两种不同标准。第三中在540Mb/s下传输的制式正在开发中。同样，一个名为ITU(前身为CCIR)的欧洲标准化组织也制定了欧洲的标准，该标准被称为PAL。这些标准在频率和传输技术上有所不同，例如复合和分量。

SMPTE 259M：适用于复合NTSC 143Mb/s(A级)及PAL 177Mb/s(B级)的数字视频传输。 同时也适用于270Mb/s(C级)及360Mb/s(D级)的525/625分量传输。

SMPTE 292M：适用于1.458 Gb/s的HDTV(高清晰度数字电视)的最新格式传输。

SMPTE 344M*：适用于540 Mb/s的分量宽银幕的传输。

ITU-R BT.601：国际标准，适用于177 Mb/s分量PAL制式传输。

同轴电缆参数

所有上述标准均适用于标准的模拟视频同轴电缆。的确，精密的模拟同轴电缆在更高的数字频率下确实可以使用，然而为数字传输而专门设计的新型同轴结构具有比原有设计更为优异的性能。这些新的结构使用了若干设计参数，具备高频传输所要求的精密电气特性。

中心导体为实心裸铜。实心导体具有更好的特性阻抗稳定性和回波损耗(RL)。RL表示信号由于反射而造成的损耗值，它将阻止信号到达接收器，从而增大衰减，减小了有效传输距离。数字信号传输包括沿着导体中心进行的低频传输和由于集肤效应而沿导体外表面进行的高频传输。基于这些原因，没有涂层的纯铜导体具有最佳的性能。

介电材料(绝缘材料)由实心或高密度发泡聚乙烯制成。百通的独特设计比标准发泡聚乙烯增强了耐冲击性能，可以防止导体移动。冲击和导体移动都会引起特性阻抗的改变，从而造成RL的增加。实心绝缘体的通常传播速度为66％，气体注入技术可以生成非常均匀的发泡材料使得传播速度提高(82%到84%)。速率保持常量可以使(电缆与电缆之间的)同步问题减小到最低程度。发泡绝缘材料减小了同轴电缆的尺寸，降低了总成本。

精密模拟电缆采用双层网状屏蔽非常有效，但对于数字信号的高频并不是最佳选择。网状屏蔽对于低于10MHz的频率非常理想，而箔层屏蔽在高于此频率的情况下效果最好。由于数字信号传输包含两个频率，所以使用了箔层加网状的屏蔽设计。

最后，为了确保电缆有可靠的电气性能,每轴电缆都必须至少在基频的第三谐波下对RL进行100%的扫频测试，并且不小于SMPTE所建议的最小为15dB的水平。对于传输非压缩数率为11.485Gb/s的HD电缆，给定的带宽为750MHz，第三谐波频率为2.25GHz(3×750)。Belden对这些HD电缆的扫频测试均到3GHz，典型的最小RL值为21dB.

模拟电缆可以用于数字信号传输吗？
可以，但只能是精密视频电缆。标准视频电缆可能是多股中心导体或者铜包钢导体，它们不一定具备如上所述的足够屏蔽能力。标准视频电缆通常不进行RL测试。谨防使用普通的旧式同轴缆传输数字信号。

数字电缆可以用于模拟信号传输吗？
可以，但模拟设备必须包含电缆均衡器，该电缆均衡器在特定同轴电缆的损耗特性范围内使用。如果传输距离短，可能不需要考虑均衡问题。很多设备制造商正在生产专门用于新型数字电缆传输模拟信号时使用的均衡(EQ)卡。

可以在同一传输中混合使用发泡和实心聚乙烯设计吗？
如果您在短距离无均衡系统中传输模拟信号，您可以将电缆混在一起使用。然而，您需要使用两个不同尺寸的连接器，两个不同的剥线工具，以及两个不同的压接工具。对于长距离的使用了均衡器的传输，最好使用两个不同的均衡卡。Belden建议只要条件允许，就尽量使用同种电缆。发泡电缆的时延为1.24ns/ft，与实心聚乙烯的1.54ns/ft 的时延有所不同。电缆的损耗特性也会不同。如果将两种类型电缆混合使用的话，两个时延参数必须统一考虑。依据经验，最好从头至尾使用同一种设计。

连接器

大多数用于模拟视频的连接器是阻抗为50欧姆的BNC。在模拟视频中，信号的1/4波长大约为60英尺，一个1/2英寸的BNC连接器的阻抗不匹配，或者一行中的十二个1/2英寸BNC连接器特性阻抗不匹配，影响都是极其微小的。然而，在HD频率下，数字信号的1/4波长可以是3英寸或者更短，如果一个或两个50欧姆连接器不发挥作用，那么12个BNC(6英寸)就很可能导致RL问题。基于此，我们不仅推荐使用75欧姆的连接器，而且连接器的特性阻抗在直至第三谐波(2.25GHz)下应保持稳定。

电缆的安装 安装数字电缆尤其是高精度的同轴电缆时一定要格外小心。不恰当的操作、拖拉和安装技术都可能导致电缆变形，进而引起回波损耗问题。以下是安装任何数字电缆时都应注意的问题。

安装基础

·不要踩踏电缆。
·不要将其他设备压在电缆上。
·不要扭结电缆。
·拉展电缆时应匀速缓慢－不可突然用力。用力不要超过电缆所能承受的最大牵引张力（具体信息可询问生产厂家）。
·弯曲电缆时不要小于最小弯曲半径，即电缆缆线直径的10倍。
·不要将电缆捆得太紧。如果捆好后无法移动其中任何一根电缆，说明捆得过紧。
·避免所有的电缆捆或J挂钩之间的距离都相同。这会造成某个波长发生畸变，这种畸变会引起回波损耗。应该以随机的距离放置各个电缆捆。
·应使用电缆托架或J挂钩等来支撑电缆，以减少重力对电缆的影响。电缆下垂的距离应小于8英寸。
·当电缆导管线路超过90￠和/或线路中有2个以上的90°相同转弯时，应使用引线盒。每个90°转弯相当于一个30￠的电缆导管直线距离。
·把电缆拉进导管中时，应使用与电缆外表层材料相配套的防摩擦润滑剂。
·要保持电缆的原始物理形状！

测试数字视频

目前还没有测试数字视频或高清晰度电视（HDTV）的标准。而Belden建议测量并记录每个链路的回波损耗，以确保达到SMPTE所推荐的最小级别-15db。回波损耗用于量化信道中不连续 阻抗引起的反射信号。这种不连续性是由接头、电缆、转换设备、接线板和电缆不恰当的安装和操作等因素引起的，反射的能量会削弱传输信号的功率。测量回波损耗可以很好地了解各个链路传送SDI或HD视频信号的情况。

数码相机电缆

1998年，SMPTE（电影与电视工程师协会）针对高清晰度电视摄像机电缆和摄像机控制电缆发布了业界标准SMPTE 311，以确保音频和视频信号传输的清晰可靠。

这种新型复合电缆的构造如下：两根紧包型单模10μm光纤、4根20线规导线、2根24线规导线用于控制和声音。光纤用蓝黄两色编码，能以极高的可靠性和清晰度实现重要的音频和视频信号的长距离传送。符合新标准的电缆与传统的摄像机电缆相比，直径小，重量轻，安装简便，使用方便。

Belden的SMPTE 311电缆(产品型号7804B)采用分管式光纤，缩短了安装时间，增加了强度。 此外，电缆中心的不锈钢加强单元也增强了安装期间的耐用性。电缆外层护套采用黑色Belflexa材料，具有很高的灵活性。

电缆的未来

非屏蔽双绞电缆(UTP)

音频和视频信号的数字化提高了数据缆技术的应用综合性，该技术使用了非屏蔽双绞线对(UTP)。

几乎所有的UTP电缆都可以支持低带宽或者低数率的应用(如电话)，也有为数不多的电缆可以在它可观的距离上传输象270Mbps的数字视频信号。例如，同轴电缆的问题在于带宽(频率)或者数率以及传输距离，其中关键问题是距离。

UTP电缆的稳定性决定了它的传输距离。物理同心性、导体与导体之间、线对与线对之间的位置关系以及沿整个电缆长度的保持状况决定了指定频率下不超出衰减要求的传输长度。电缆的品质将决定一定距离内的信号品质。

MediaTwist?多媒体双绞电缆

MediaTwist多媒体双绞电缆(型号为1872A)是4线对、特性阻抗100欧姆、24AWG的UTP电缆。每个线对的导体粘连在一起，并在全程中保持稳定的距离及位置，而不必考虑弯折度和安装的精确度。因为是粘连线对，线对在端接时须被分割开。线对精确定位在各自的通道中，从而保持自己的位置，以减小线对间的串扰。压接块及其它所有的硬件必须具有特定的特性阻抗(100欧姆)以获得最佳的性能。

视频标准适用于通过同轴电缆传输的非均衡信号。MediaTwist和其他的UTP电缆都需要在发射端使用均衡转换器，将非均衡的75欧姆视频信号转换为100欧姆均衡传输，然后在接收端再还原为75欧姆非均衡信号。

由于MediaTwist具备完美的串扰特性，它可以在每个线对中传输不同类型的信号。当UTP用于音频、视频和/或数据混合传输时，称之为"共享护套"应用。通过UTP电缆传输音频和视频，或是模拟与数字是不合常规的，也不被大对数数据标准所认可。但随着越来越多的成功案例的出现，越来越多的工程技术人员正在考虑使用它。

光缆

在一些问题上，如带宽和距离上，铜缆可能还不能马上满足要求。在这些情况下，可以选择光缆。光纤可以有单模和多模，多模又分50微米或62.5微米纤芯。62.5微米的光纤在850nm下的模式带宽为160MHz，1300nm下的带宽为500MHz。单模光纤纤芯直径为8.3微米，理论上其带宽可以达到千兆赫兹，基本上是无限制的。现在的技术正使带宽加以扩展。多模或单模连接器易于安装，几分钟内即可在现场安装完毕。百通提供了光缆的全系列产品。