挑战同轴视频干扰

文章摘要： “干扰”一直是监控工程设计和施工中的一个令人头疼的“心病”。我们愿与业界朋友一起努力，共同向这一工程难题发起挑战。这里把 “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、 同轴电磁干扰传统理论与认识1. 穿过缝隙论：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。2. 趋肤深度穿透论：在视频干扰的低频段，计算电磁波的趋肤深度大于屏蔽层厚度，认为干扰仍会穿透屏蔽层，辐射到芯线上；3. 在这些理论和认识指导下，同轴电缆的结构也逐渐发生变化：从原来只有一个编织层的单屏蔽层同轴电缆，发展到一层铝箔加一层编织

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  　“干扰”一直是监控工程设计和施工中的一个令人头疼的“心病”。我们愿与业界朋友一起努力，共同向这一工程难题发起挑战。这里把 “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、 同轴电磁干扰传统理论与认识

1. 穿过缝隙论：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。

2. 趋肤深度穿透论：在视频干扰的低频段，计算电磁波的趋肤深度大于屏蔽层厚度，认为干扰仍会穿透屏蔽层，辐射到芯线上；

3. 在这些理论和认识指导下，同轴电缆的结构也逐渐发生变化：从原来只有一个编织层的单屏蔽层同轴电缆，发展到一层铝箔加一层编织网的双屏蔽电缆，继而发展到“铝箔+编织网+铝箔+编织网”的“四屏蔽同轴电缆”，力求形成了一个“又厚又无缝”的外导体屏蔽层。但即使这样，当工程中电缆很长时，还是有干扰产生。于是人们觉得，同轴电缆是一种抗干扰性能不太强的传输线。

二、 对电磁干扰形成机制重新认识
eie实验室通过实验和理论分析，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。50Hz干扰电磁波的波长为6百万米或6000Km。电磁理论与实践表明，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64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“无缝面导体”。干扰电磁场在导体表面产生感应电流，表面感应电流又产生相位相反的反电磁场，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，所以干扰电流在电缆外屏蔽层周围是均匀分布的，即任意一个横截面都是等电位的。电磁场理论和实验也已证明，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，如同电磁屏蔽室的原理一样。从同轴传输线基本理论方面看，信号在同轴线内部的传输，是以在内外导体限定的空间内，并以固定场结构模式传输的。外界干扰信号要进入同轴电缆传输，必须有一种有效的输入结构和激励条件，显然对干扰来说，这是不具备的。所以说“干扰穿透”的理论和实践依据似乎不足。

2. 干扰电磁场在同轴电缆外导体纵向阻抗上产生感应电动势。　在充满电磁波的空间环境中，同轴电缆外导体如同一根接收天线（线天线），空间干扰电磁场照样会在外导体表面产生纵向交变感应电流。实际工程中当电缆很长时，外导体纵向电阻（阻抗）虽然很小，但不为零。于是较强的干扰感应电流，便会在外导体纵向电阻上产生一定幅度的感应电动势。用Vi代表这个实际产生的感应电动势。同样，如果电缆两端接地，交流同相地电位差或异相压差环路干扰，也会在外导体纵向电阻上形成干扰电动势。我们统一都用Vi表示这种客观存在的干扰感应电动势。

3. 外界干扰是怎样混到视频信号中的？
同轴电缆，不管具有一层，两层还是四个屏蔽层，电气上都是互相导通的一个同轴外导体屏蔽层，只是具体结构和厚度不同而已。同轴电缆视频传输等效电路如下图所示。
摄像机输出视频幅度Vo=2Vp-p,输出阻抗为75Ω，同轴电缆内导体等效阻抗为Rc, 外导体等效阻抗为Rd, Vi是干扰在同轴外导体纵向阻抗上形成的感应电动势（大小正比于Rd，严格讲正比于纵向电抗Zd），末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）÷[75×2+Rc+Rd)] + (Vi×75) ÷[75×2+Rc+Rd)]
　　　　　　　　　　　　　　　其中，第一项为负载获得的有效视频信号
　　　　　　　　　Voh=（Vo ×75）÷[75×2+Rc+Rd)]，
　　　　　　　　　　　　　　　　　　第二项为负载获得的有效干扰信号
　　　　　　　　　Vih=(Vi×75) ÷[75×2+Rc+Rd)],

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