挑战同轴视频干扰

挑战同轴视频干扰

挑战同轴视频干扰

eie实验室——老竹

内容提要：干扰电磁场在同轴电缆外导体纵向上产生感应电动势，感应电动势串联在视频传输回路中，形成干扰。“e电缆”对于常见的低频强电磁干扰具有优异的抗干扰能力，它的开发成功和推广应用，将给监控工程带来福音。

“干扰”一直是监控工程设计和施工中的一块令人头疼的“心病”。我们愿与大家一起共同向这一工程难题发起挑战。这里把我们“eie实验室”的初步研究成果正式向业界公开，抛砖引玉，供大家研究实践，共同提高。

一、课题：同轴视频传输系统电磁干扰的形成机制与防护研究

二、传统理论与认识

在监控行业，许多描述同轴电缆干扰的论述，较普遍的观点是：干扰电磁场透过同轴电缆的外导体屏蔽层缝隙或屏蔽层破损处，辐射到、耦合到、感应到芯线上，从而形成干扰的。在这一理论和认识指导下，同轴电缆的结构逐渐变化：原来只有一个编织层，发展到在绝缘层外、编织网内加一层“密不透风”的铝箔，作为无缝面屏蔽层，这就是“双屏蔽同轴电缆”；大概因为还有干扰产生，于是在双屏蔽同轴电缆编织网的外面，再加一层双面铝箔，铝箔外面再加一层编织网，然后外面才是PVC护套，这就是“四屏蔽同轴电缆”，形成了一个“又厚又密”的同轴电缆外导体。支持这一结构的理论认识是：电磁波是从编织网的缝隙中穿进去的和在视频干扰的低频段，计算电磁波的趋肤深度大于铝箔厚度。所以必须把屏蔽层加厚加密。但即使这样，当工程中电缆很长时，还会有干扰产生。于是人们觉得，同轴电缆视频传输系统，尽管大多数情况没有干扰，但很

难事先估计到会不会出现干扰，一旦有了干扰，往往“搭上几倍的人力物力也没有把握解决”。近几年来，双绞线视频传输技术有所发展，利用平衡传输共模抑制原理，在很大程度上提高了抗干扰能力。遗憾的是生产厂家急于占领市场，大力宣传同轴电缆抗干扰能力差这一弱点，不仅如此，甚至把同轴电缆说成是不适合传输视频信号的传输线，“是老东西，该换换了”，“公开制造”：无论是线缆本身的传输特性，还是视频传输设备，双绞线系统都要比同轴电缆系统“好得多”。显然，这是把误导宣传引进了科技领域。首当其冲的受害者是广大工程商和工程建设单位。

三、对电磁干扰的形成机制的初步认识

eie实验室通过大量的实验和理论分析，对外部干扰电磁场在同轴电缆传输系统中产生干扰的形成机制，初步形成了以下认识：

1.干扰”穿透”论依据似乎不足。视频信号的上边频为6MHz,波长50米。通常当网状导体孔隙直径小于1/10波长时，电磁波的穿透功率基本可以忽略；一般6 4编以上的同轴电缆，编织网的平均孔隙大约1毫米左右，远远小于波长，完全可以等效为一个面导体。干扰电磁场在导体表面产生个感应电流，感应电流又产生相位始终相反的电磁场，在导体外表面电场强度始终为零，而感应电流为最大值。又由于电缆外导体直径同样远远小于波长，编织网又是良导体，所以干扰电流不会在电缆径向产生有效电压降，即电缆外屏蔽层任意一个横截面对干扰电磁场来说，都是等电位的。电磁场理论和实验都已证明，一个等电位导体圆筒，其内部空间是等电位空间，即在同轴电缆外导体内部空间里，没有干扰产生的交变电磁场。同轴芯线处在这个等电位空间里，不可能产生干扰感应电动势。所以说干扰”穿透”的理论和认识依据似乎不足。

2.干扰电磁场在同轴电缆外导体纵向上产生感应电动势。在电缆的纵向，干扰

电磁场也会在外导体表面产生纵向交变感应电流。理想情况，如果电缆外导体是理想的超导体，纵向电阻为零，那感应电流产生的感应电动势也为零。但实际工程中电缆很长，外导体纵向电阻虽然很小，但不为零。于是较强干扰感应电流，便会在外导体纵向电阻上产生感应电动势。用Vi代表这个实际产生的感应电动势。同理，电缆两端接地，同相地电位差或异相压差环路干扰，也会在外导体上形成干扰电动势。

3.同轴电缆外导体具有优异的屏蔽干扰特性：同轴电缆外导体，既是视频信号地，同时也是有效抵抗电磁干扰的屏蔽层。外界电磁场充斥着所有空间，只是有强弱之分，只要在具体应用场合里，干扰电动势小到可以忽略，就可以认为没有干扰。同轴电缆外导体面积很大，阻抗很低，大部分干扰形成的感应电动势都可以忽略，这就是它的屏蔽作用。所以，在有的工程中，因屏蔽网断裂，外导体阻抗增大，或电缆头接地不良，都会造成原来可以忽略的弱干扰，变成了不能忽略的强干扰。我们把这种本不应该产生却又在具体工程中产生了的干扰叫做“人为干扰”，“人为干扰”产生的概率很大，约占工程干扰总数的一半到一多半。需要在监控行业中明确的还有：同轴电缆的抗干扰能力优于双绞线，这也是在网络综合布线的系统整合规则中，明确了的。非平衡双绞线平衡传输和抗共模干扰的能力，近年来也被无限夸大了，网络系统综合布线规定，非平衡双绞线只能用在大部分干扰不太强的环境中，较强干扰环境下，必须使用屏蔽双绞线。

4.外界干扰是怎样混到视频信号中的？

同轴电缆，不管是一个，两个还是四个屏蔽层，电气上都是互相导通的一个同轴外导体屏蔽层。同轴电缆视频传输等效电路如下图所示。

摄像机输出电压Vo=2Vp-p,输出阻抗为75Ω，同轴电缆内导体等效电阻为Rc, 外导体等效电阻为Rd,Vi是干扰在同轴外导体纵向电阻上形成的感应电动势，终端设备对传输线来说是一个Rh=75Ω匹配负载。显然，终端负载Rh从传输回路中取得的信号电压，是视频信号Vo和干扰电动势Vi共同作用的结果。

Vab=(Vo/75×2+Rc+Rd) ×75+(Vi /75×2+Rc+Rd) ×75

其中，第一项为负载获得的有效视频信号，第二项为负载获得的有效干扰信号。值得注意的是干扰信号Vi是由电缆纵向分布参数（阻抗或电阻）决定的，不是一个集中的点信号源。干扰的性质属于“加性干扰”，不管视频信号有没有，它始终存在。

5.减小干扰影响的可能办法：

减少传输距离，缩短电缆长度（可行性很小）；υ

υ是用粗电缆或多层屏蔽电缆（不太可取）；

提高输入信号幅度，增大信噪比（也不太可取）；υ

υ使用中继放大，增大信噪比不太可取）；

电缆单端接地或都不接地（一般可行）；υ

四、抗干扰电缆——“e电缆”简介：

SYWV75-5/eie,是由eie实验室最新开发的一种抗干扰同轴电缆并已取得专利权。外观和尺寸与传统75-5电缆没有区别。在用于视频传输环境中时，具有极强的抗干扰能力。

1.“e电缆”是一种“双屏蔽、双绝缘同轴电缆”。它的结构从内到外仍然是：①内导体芯线；②物理发泡绝缘层（第一绝缘层）；③铝箔屏蔽层和铜编织网共同组成第一屏蔽层；④第二绝缘层；⑤铜编织网第二绝缘层，⑥外护套。结构