同軸電纜

　網(wǎng)絡(luò)同軸電纜同軸電纜(COAXIAL CABLE)內(nèi)外由相互絕緣的同軸心導(dǎo)體構(gòu)成的電纜：內(nèi)導(dǎo)體為銅線，外導(dǎo)體為銅管或網(wǎng)。電磁場封閉在內(nèi)外導(dǎo)體之間，故輻射損耗小，受外界干 擾影響小。常用于傳送多路電話和電視。
 

　　同軸電纜的得名與它的結(jié)構(gòu)相關(guān)。同軸電纜也是局域網(wǎng)中最常見的傳輸介質(zhì)之一。它用來傳遞信息的一對(duì)導(dǎo)體是按照一層圓筒式的外導(dǎo)體套在內(nèi)導(dǎo)體(一根細(xì)芯)外面，兩個(gè)導(dǎo)體間用絕緣材料互相隔離的結(jié)構(gòu)制選的，外層導(dǎo)體和中心軸芯線的圓心在同一個(gè)軸心上，所以叫做同軸電纜，同軸電纜之所以設(shè)計(jì)成這樣，也是為了防止外部電磁波干擾異常信號(hào)的傳遞。
 

　　同軸電纜根據(jù)其直徑大小可以分為：粗同軸電纜與細(xì)同軸電纜。粗纜適用于比較大型的局部網(wǎng)絡(luò)，它的標(biāo)準(zhǔn)距離長，可靠性高，由于安裝時(shí)不需要切斷電纜，因此可以根據(jù)需要靈活調(diào)整計(jì)算機(jī)的入網(wǎng)位置，但粗纜網(wǎng)絡(luò)必須安裝收發(fā)器電纜，安裝難度大，所以總體造價(jià)高。相反，細(xì)纜安裝則比較簡單，造價(jià)低，但由于安裝過程要切斷電纜，兩頭須裝上基本網(wǎng)絡(luò)連接頭(BNC)，然后接在T型連接器兩端，所以當(dāng)接頭多時(shí)容易產(chǎn)生不良的隱患，這是目前運(yùn)行中的以太網(wǎng)所發(fā)生的最常見故障之一。
 

　　無論是粗纜還是細(xì)纜均為總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即一根纜上接多部機(jī)器，這種拓?fù)溥m用于機(jī)器密集的環(huán)境，但是當(dāng)一觸點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，故障會(huì)串聯(lián)影響到整根纜上的所有機(jī)器。故障的診斷和修復(fù)都很麻煩，因此，將逐步被非屏蔽雙絞線或光纜取代。
 

　　同軸電纜的優(yōu)點(diǎn)是可以在相對(duì)長的無中繼器的線路上支持高帶寬通信，而其缺點(diǎn)也是顯而易見的：一是體積大，細(xì)纜的直徑就有3/8英寸粗，要占用電纜管道的大量空間；二是不能承受纏結(jié)、壓力和嚴(yán)重的彎曲，這些都會(huì)損壞電纜結(jié)構(gòu)，阻止信號(hào)的傳輸；最后就是成本高，而所有這些缺點(diǎn)正是雙絞線能克服的，因此在現(xiàn)在的局域網(wǎng)環(huán)境中，基本已被基于雙絞線的以太網(wǎng)物理層規(guī)范所取代。
 

　　分為細(xì)纜RG-58　和粗纜RG-11　兩種。
 

　　細(xì)纜的直徑為0.26厘米，最大傳輸距離185米，使用時(shí)與50Ω終端電阻如圖5　、T型連接器(如圖6)、BNC接頭與網(wǎng)卡相連，線材價(jià)格和連接頭成本都比較便宜，而且不需要購置集線器等設(shè)備，十分適合架設(shè)終端設(shè)備較為集中的小型以太網(wǎng)絡(luò)。纜線總長不要超過185米，否則信號(hào)將嚴(yán)重衰減。細(xì)纜的阻抗是50Ω。
 

　　粗纜(RG-11)的直徑為1.27厘米，最大傳輸距離達(dá)到500米。由于直徑相當(dāng)粗，因此它的彈性較差，不適合在室內(nèi)狹窄的環(huán)境內(nèi)架設(shè)，而且RG-11連接頭的制作方式也相對(duì)要復(fù)雜許多，并不能直接與電腦連接，它需要通過一個(gè)轉(zhuǎn)接器轉(zhuǎn)成AUI接頭，然后再接到電腦上。由于粗纜的強(qiáng)度較強(qiáng)，最大傳輸距離也比細(xì)纜長，因此粗纜的主要用途是扮演網(wǎng)絡(luò)主干的角色，用來連接數(shù)個(gè)由細(xì)纜所結(jié)成的網(wǎng)絡(luò)。粗纜的阻抗是75Ω。
 

　　視頻同軸電纜英文簡稱SYV,常有的有75-7，75-5，75-3，75-1等型號(hào)，特性阻抗都是75歐姆，以適應(yīng)不同的傳輸距離。是以非對(duì)稱基帶方式傳輸視頻信號(hào)的主要介質(zhì)。
 

　　主要應(yīng)用范圍如：設(shè)備的支架連線，閉路電視(CCTV)，共用天線系統(tǒng)(MATV) 以及彩色或單色射頻監(jiān)視器的轉(zhuǎn)送。這些應(yīng)用不需要選擇有特別嚴(yán)格電氣公差的精密視頻同軸電纜。視頻同軸電纜的特征電阻是75 歐姆，這個(gè)值不是隨意選的。物理學(xué)證明了視頻信號(hào)最優(yōu)化的衰減特性發(fā)生在77 歐姆。在低功率應(yīng)用中，材料及設(shè)計(jì)決定了電纜的最優(yōu)阻抗為75 歐姆。
 

　　標(biāo)準(zhǔn)視頻同軸電纜既有實(shí)心導(dǎo)體也有多股導(dǎo)體的設(shè)計(jì)。建議在一些電纜要彎曲的應(yīng)用中使用多股導(dǎo)體設(shè)計(jì)，如CCTV 攝像機(jī)與托盤和支架裝置的內(nèi)部連接，或者是遠(yuǎn)程攝像機(jī)的傳送電纜。

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一、概述

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1、基帶同軸電纜

　　同軸電纜以硬銅線為芯，外包一層絕緣材料。這層絕緣材料用密織的網(wǎng)狀導(dǎo)體環(huán)繞，網(wǎng)外又覆蓋一層保護(hù)性材料。有兩種廣泛使用的同軸電纜。一種是50歐姆電纜，用于數(shù)字傳輸，由于多用于基帶傳輸，也叫基帶同軸電纜；另一種是75歐姆電纜，用于模擬傳輸，即寬帶同軸電纜。這種區(qū)別是由歷史原因造成的，而不是由于技術(shù)原因或生產(chǎn)廠家。
 

　　同軸電纜的這種結(jié)構(gòu)，使它具有高帶寬和極好的噪聲抑制特性。同軸電纜的帶寬取決于電纜長度。1km的電纜可以達(dá)到1Gb/s~2Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。還可以使用更長的電纜，但是傳輸率要降低或使用中間放大器。目前，同軸電纜大量被光纖取代，但仍廣泛應(yīng)用于有線電視和某些局域網(wǎng)。

2、寬帶同軸電纜

　　使用有限電視電纜進(jìn)行模擬信號(hào)傳輸?shù)耐S電纜系統(tǒng)被稱為寬帶同軸電纜?！皩拵А边@個(gè)詞來源于電話業(yè)，指比4kHz寬的頻帶。然而在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，“寬帶電纜”卻指任何使用模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)碾娎|網(wǎng)。
 

　　由于寬帶網(wǎng)使用標(biāo)準(zhǔn)的有線電視技術(shù)，可使用的頻帶高達(dá)300MHz(常常到450MHz)；由于使用模擬信號(hào)，需要在接口處安放一個(gè)電子設(shè)備，用以把進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的比特流轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并把網(wǎng)絡(luò)輸出的信號(hào)再轉(zhuǎn)換成比特流。
 

　　寬帶系統(tǒng)又分為多個(gè)信道，電視廣播通常占用6MHz信道。每個(gè)信道可用于模擬電視、CD質(zhì)量聲音(1.4Mb/s)或3Mb/s的數(shù)字比特流。電視和數(shù)據(jù)可在一條電纜上混合傳輸。
 

　　寬帶系統(tǒng)和基帶系統(tǒng)的一個(gè)主要區(qū)別是：寬帶系統(tǒng)由于覆蓋的區(qū)域廣，因此，需要模擬放大器周期性地加強(qiáng)信號(hào)。這些放大器僅能單向傳輸信號(hào)，因此，如果計(jì)算機(jī)間有放大器，則報(bào)文分組就不能在計(jì)算機(jī)間逆向傳輸。為了解決這個(gè)問題，人們已經(jīng)開發(fā)了兩種類型的寬帶系統(tǒng)：雙纜系統(tǒng)和單纜系統(tǒng)。
 

　　1)雙纜系統(tǒng)
 

　　雙纜系統(tǒng)有兩條并排鋪設(shè)的完全相同的電纜。為了傳輸數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)通過電纜1將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娎|數(shù)根部的設(shè)備，即頂端器(head-end)，隨后頂端器通過電纜2將信號(hào)沿電纜數(shù)往下傳輸。所有的計(jì)算機(jī)都通過電纜1發(fā)送，通過電纜2接收。
 

　　2)單纜系統(tǒng)
 

　　另一種方案是在每根電纜上為內(nèi)、外通信分配不同的頻段。低頻段用于計(jì)算機(jī)到頂端器的通信，頂端器收到的信號(hào)移到高頻段，向計(jì)算機(jī)廣播。在子分段(subsplit)系統(tǒng)中，5MHz~30MHz頻段用于內(nèi)向通信，40MHz~300MHz頻段用于外向通信。在中分(midsplit)系統(tǒng)中，內(nèi)向頻段是5MHz~116MHz，而外向頻段為168MHz~300MHz。這一選擇是由歷史的原因造成的。
 

　　3)寬帶系統(tǒng)有很多種使用方式。在一對(duì)計(jì)算機(jī)間可以分配專用的永久性信道；另一些計(jì)算機(jī)可以通過控制信道，申請(qǐng)建立一個(gè)臨時(shí)信道，然后切換到申請(qǐng)到的信道頻率；還可以讓所有的計(jì)算機(jī)共用一條或一組信道。從技術(shù)上講，寬帶電纜在發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)上比基帶(即單一信道)電纜差，但它的優(yōu)點(diǎn)是已被廣泛安裝。

3、同軸電纜網(wǎng)絡(luò)

　　同軸電纜網(wǎng)絡(luò)一般可分為三類：
 

　　1.主干網(wǎng)。主干線路在直徑和衰減方面與其他線路不同,前者通常由有防護(hù)層的電纜構(gòu)成。
 

　　2.次主干網(wǎng)。次主干電纜的直徑比主干電纜小。當(dāng)在不同建筑物的層次上使用次主干電纜時(shí),要采用高增益的分布式放大器,并要考慮電纜與用戶出口的接口。
 

　　3.線纜。
 

　　同軸電纜不可絞接,各部分是通過低損耗的連接器連接的。連結(jié)器在物理性能上與電纜相匹配。中間接頭和耦合器用線管包住,以防不慎接地。若希望電纜埋在光照射不到的地方,那么最好把電纜埋在冰點(diǎn)以下的地層里。如果不想把電纜埋在地下,則最好采用電桿來架設(shè)。同軸電纜每隔100米設(shè)一個(gè)標(biāo)記,以便于維修。必要時(shí)每隔20米要對(duì)電纜進(jìn)行支撐。在建筑物內(nèi)部安裝時(shí),要考慮便于維修和擴(kuò)展,在必要的地方還需提供管道,保護(hù)電纜。
 

　　同軸電纜一般安裝在設(shè)備與設(shè)備之間。在每一個(gè)用戶位置上都裝備有一個(gè)連接器,為用戶提供接口。接口的安裝方法如下:
 

　　(1)細(xì)纜 將細(xì)纜切斷,兩頭裝上BNC頭,然后接在T型連接器兩端。
 

　　(2)粗纜 粗纜一般采用一種類似夾板的Tap裝置進(jìn)行安裝,它利用Tap上的引導(dǎo)針穿透電纜的絕緣層,直接與導(dǎo)體相連。電纜兩端頭設(shè)有終端器,以削弱信號(hào)的反射作用。

二、參數(shù)指標(biāo)

1、主要電氣參數(shù)

　　(1)同軸電纜的特性阻抗 同軸電纜的平均特性阻抗為50±2Ω,沿單根同軸電纜的阻抗的周期性變化為正弦波,中心平均值±3Ω,其長度小于2米。
 

　　(2)同軸電纜的衰減 一般指500米長的電纜段的衰減值。當(dāng)用10MHz的正弦波進(jìn)行測量時(shí),它的值不超過8.5db(17db/公里);而用5MHz的正弦波進(jìn)行測量時(shí),它的值不超過6.0db(12db/公里)。
 

　　(3)同軸電纜的傳播速度 需要的最低傳播速度為0.77C(C為光速)。
 

　　(4)同軸電纜直流回路電阻 電纜的中心導(dǎo)體的電阻與屏蔽層的電阻之和不超過10毫歐/米(在20℃下測量)。

2、同軸電纜的物理參數(shù)

　　同軸電纜是由中心導(dǎo)體、絕緣材料層、網(wǎng)狀織物構(gòu)成的屏蔽層以及外部隔離材料層組成．
 

　　同軸電纜具有足夠的可柔性,能支持254mm(10英寸)的彎曲半徑。中心導(dǎo)體是直徑為2.17mm±0.013mm的實(shí)芯銅線。絕緣材料必須滿足同軸電纜電氣參數(shù)。屏蔽層是由滿足傳輸阻抗和ECM規(guī)范說明的金屬帶或薄片組成,屏蔽層的內(nèi)徑為6.15mm,外徑為8.28mm。外部隔離材料一般選用聚氯乙烯(如PVC)或類似材料。

3、對(duì)電纜進(jìn)行測試的主要參數(shù)

　　(1)導(dǎo)體或屏蔽層的開路情況。
 

　　(2)導(dǎo)體和屏蔽層之間的短路情況。
 

　　(3)導(dǎo)體接地情況。
 

　　(4)在各屏蔽接頭之間的短路情況。

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三、規(guī)格型號(hào)

　　同軸電纜按用途可分為兩種基本類型：基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。目前基帶常用的電纜,其屏蔽線是用銅做成的網(wǎng)狀的,特征阻抗為50(如RG-8、RG-58等);寬帶同軸電纜常用的電纜的屏蔽層通常是用鋁沖壓成的,特征阻抗為75(如RG-59等)。
 

　　按同軸電纜的直徑大小分為：粗同軸電纜與細(xì)同軸電纜。粗纜適用于比較大型的局部網(wǎng)絡(luò),它的標(biāo)準(zhǔn)距離長、可靠性高。由于安裝時(shí)不需要切斷電纜,因此可以根據(jù)需要靈活調(diào)整計(jì)算機(jī)的入網(wǎng)位置。但粗纜網(wǎng)絡(luò)必須安裝收發(fā)器和收發(fā)器電纜,安裝難度大,所以總體造價(jià)高。相反,細(xì)纜安裝則比較簡單,造價(jià)低,但由于安裝過程要切斷電纜,兩頭須裝上基本網(wǎng)絡(luò)連接頭(BNC),然后接在T型連接器兩端,所以當(dāng)接頭多時(shí)容易產(chǎn)生接觸不良的隱患,這是目前運(yùn)行中的以太網(wǎng)所發(fā)生的最常見故障之一。
 

　　為了保持同軸電纜的正確電氣特性,電纜屏蔽層必須接地。同時(shí)兩頭要有終端器來削弱信號(hào)反射作用。
 

　　無論是粗纜還是細(xì)纜均為總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),即一根纜上接多部機(jī)器,這種拓?fù)溥m用于機(jī)器密集的環(huán)境。但是當(dāng)一觸點(diǎn)發(fā)生故障時(shí),故障會(huì)串聯(lián)影響到整根纜上的所有機(jī)器,故障的診斷和修復(fù)都很麻煩,因此,將逐步被非屏蔽雙絞線或光纜取代。
 

　　最常用的同軸電纜有下列幾種：
 

　　·RG-8或RG-11
 

　　50Ω
 

　　·RG-58
 

　　50Ω
 

　　·RG-59
 

　　75Ω
 

　　·RG-62
 

　　93Ω
 

　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一般選用RG-8以太網(wǎng)粗纜和RG-58以太網(wǎng)細(xì)纜。RG-59 用于電視系統(tǒng)。RG-62 用于ARCnet網(wǎng)絡(luò)和IBM3270網(wǎng)絡(luò)。

四、布線結(jié)構(gòu)

　　在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)中,對(duì)同軸電纜的粗纜和細(xì)纜有三種不同的構(gòu)造方式,即細(xì)纜結(jié)構(gòu)、粗纜結(jié)構(gòu)和粗/細(xì)纜混合結(jié)構(gòu)。

1、細(xì)纜結(jié)構(gòu)

　　1)硬件配置
 

　　(1)網(wǎng)絡(luò)接口適配器:網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要一塊提供BNC接口的以太網(wǎng)卡、便協(xié)式適配器或PCMCIA卡。
 

　　(2)BNC-T型連接器:細(xì)纜Ethernet上的每個(gè)結(jié)點(diǎn)通過T型連接器與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接,它水平方向的兩個(gè)插頭用于連接兩段細(xì)纜,與之垂直的插口與網(wǎng)絡(luò)接口適配器上的BNC連接器相連。
 

　　(3)電纜系統(tǒng):用于連接細(xì)纜以太網(wǎng)的電纜系統(tǒng)包括：
 

　　·細(xì)纜(RG-58 A/U):直徑為5毫米,特征阻抗為50歐姆的細(xì)同軸電纜。
 

　　·BNC連接器插頭:安裝在細(xì)纜段的兩端。
 

　　·BNC桶型連接器:用于連接兩段細(xì)纜。
 

　　·BNC 終端匹配器:BNC 50歐姆的終端匹配器安裝在干線段的兩端,用于防止電子信號(hào)的反射。干線段電纜兩端的終端匹配器必須有一個(gè)接地。
 

　　(4)中繼器:對(duì)于使用細(xì)纜的以太網(wǎng),每個(gè)干線段的長度不能超過185米,可以用中繼器連接兩個(gè)干線段,以擴(kuò)充主干電纜的長度。每個(gè)以太網(wǎng)中最多可以使用四個(gè)中繼器,連接五個(gè)干線段電纜。
 

　　2)技術(shù)參數(shù)
 

　　·最大的干線段長度:185米。
 

　　·最大網(wǎng)絡(luò)干線電纜長度:925米。
 

　　·每條干線段支持的最大結(jié)點(diǎn)數(shù):30。
 

　　·BNC-T型連接器之間的最小距離:0.5米。
 

　　3)特點(diǎn)

　　·容易安裝。
 

　　·造價(jià)較低。
 

　　·網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力強(qiáng)。
 

　　·網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和擴(kuò)展比較困難。
 

　　·電纜系統(tǒng)的斷點(diǎn)較多,影響網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性。

2、粗纜結(jié)構(gòu)

　　1)硬件配置
 

　　建立一個(gè)粗纜以太網(wǎng)需要一系列硬件設(shè)備,包括:
 

　　(1)網(wǎng)絡(luò)接口適配器:網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要一塊提供AUI接口的以太網(wǎng)卡、便提式適配器或PCMCIA卡。
 

　　(2)收發(fā)器(Transceiver):粗纜以太網(wǎng)上的每個(gè)結(jié)點(diǎn)通過安裝在干線電纜上的外部收發(fā)器與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。在連接粗纜以太網(wǎng)時(shí),用戶可以選擇任何一種標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)(IEEE802.3)類型的外部收發(fā)器。
 

　　(3)收發(fā)器電纜:用于連接結(jié)點(diǎn)和外部收發(fā)器,通常稱為AUI電纜。
 

　　(4)電纜系統(tǒng):連接粗纜以太網(wǎng)的電纜系統(tǒng)包括:
 

　　·粗纜(RG-11 A/U):直徑為10毫米,特征阻抗為50歐姆的粗同軸電纜,每隔2.5米有一個(gè)標(biāo)記。
 

　　·N-系列連接器插頭:安裝在粗纜段的兩端。
 

　　·N-系列桶型連接器:用于連接兩段粗纜。
 

　　·N-系列終端匹配器:N-系列50歐姆的終端匹配器安裝在干線電纜段的兩端,用于防止電子信號(hào)的反射。干線電纜段兩端的終端匹配器必須有一個(gè)接地。
 

　　(5)中繼器:對(duì)于使用粗纜的以太網(wǎng),每個(gè)干線段的長度不超過500米,可以用中繼器連接兩個(gè)干線段,以擴(kuò)充主干電纜的長度。每個(gè)以太網(wǎng)中最多可以使用四個(gè)中繼器,連接五段干線段電纜。
 

　　2)技術(shù)參數(shù)
 

　　·最大干線段長度:500米。
 

　　·最大網(wǎng)絡(luò)干線電纜長度:2500米。
 

　　·每條干線段支持的最大結(jié)點(diǎn)數(shù):100。
 

　　·收發(fā)器之間最小距離:2.5米。
 

　　·收發(fā)器電纜的最大長度:50米。
 

　　3)特點(diǎn)
 

　　·具有較高的可靠性,網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力強(qiáng)。
 

　　·具有較大的地理覆蓋范圍,最長距離可達(dá)2500米。
 

　　·網(wǎng)絡(luò)安裝、維護(hù)和擴(kuò)展比較困難。
 

　　·造價(jià)高。

3、粗/細(xì)纜混合結(jié)構(gòu)

　　1)硬件配置
 

　　在建立一個(gè)粗/細(xì)混合纜以太網(wǎng)時(shí),除需要使用與粗纜以太網(wǎng)和細(xì)纜以太網(wǎng)相同的硬件外,還必須提供粗纜和細(xì)纜之間的連接硬件。連接硬件包括：
 

　　·N-系列插口到BNC插口連接器。
 

　　·N-系列插頭到BNC插口連接器。
 

　　2)技術(shù)參數(shù)
 

　　·最大的干線長度:大于185米,小于500米。
 

　　·最大網(wǎng)絡(luò)干線電纜長度:大于925米,小于2500米。
 

　　為了降低系統(tǒng)的造價(jià),在保證一條混合干線段所能達(dá)到的最大長度的情況下,應(yīng)盡可能使用細(xì)纜?？梢杂孟旅娴墓接?jì)算在一條混合的干線段中能夠使用的細(xì)纜的最大長度t= ( 500 - L ) / 3.28，其中:L為要構(gòu)造的干線段長度,t為可以使用的細(xì)纜最大長度。例如,若要構(gòu)造一條400米的干線段,能夠使用的細(xì)纜的最大長度為:(500 - 400 ) / 3.28 = 30(米)。
 

　　3)特點(diǎn)

　　·造價(jià)合理。
 

　　·網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力強(qiáng)。
 

　　·系統(tǒng)復(fù)雜。
 

　　·網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和擴(kuò)展比較困難。
 

　　·增加了電纜系統(tǒng)的斷點(diǎn)數(shù),影響網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

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