音视频设计必须了解的线缆知识

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音视频设计必须了解的线缆知识

音视频系统中设备与设备之间需要信号传输，就需要连接线（音频线缆）和接口，它在整个音视频系统中占据着非常重要的角色。


一、导线材质的要求



无论是音频线还是视频线都要求有良好的导电性能，也就是导线材质本身的电阻率要尽量小。从表1可以看出：常态下导电性能最好的依次是银、铜、金、铝。金、银的价格偏贵，因此铜用的最为广泛，几乎所有应用的导线都是铜制作的（铝由于密度比铜小，所以常用作高压电线）。而塑料和橡胶的电阻率较大，常用作绝缘材料。插头最常见的是银白色的和铜黄色的，银色的是铜镀银，铜黄色的就是铜。所以市场上有些插头表面镀金反而比铜的导电性能差，只有镀银的插头导电性能才会有所提高。





表1 几种常用材料在20oC时的电阻率列表



图1 表面镀金的莲花插头×


图2 表面镀银的大二芯插头√



二、减少噪声干扰的方法



话筒线和音频信号线因为这些信号源的电平比较低，对于来自电磁场的干扰非常地敏感。信号在传输过程中会拾取到一些不需要的干扰信号，影响音质效果。比如经过有起伏变化的磁场（比如交流电源引线）附近，就会感应到噪声信号，在音箱中听到交流声。减少干扰信号的措施主要有：



1、增加屏蔽层

通常情况下，音频线的中心部分是导线（一般使用铜线），导线外部覆盖着不导电的塑料或橡胶，再外面是由导体构成的屏蔽层，用于隔绝外界的干扰信号（有时也会做为信号的地线）。国标GB/T8734.5-2006规定屏蔽的编织密度不应小于80%，铜丝直径不应小于0.15mm。 屏蔽层的做法见表2：


表2 屏蔽层的常用做法列表

2、采用平衡线缆

增加屏蔽层可以隔绝掉大部分外界噪声干扰，但并非万无一失。平衡传输是一种应用非常广泛的音频信号传输方式，它是利用相位抵消的原理将音频信号传输过程中所受的干扰降至最低。平衡传输是一种通过在相同的电缆中传输与原始信号反相位的副本信号，然后对副本信号做反相处理后，将原始信号和副本信号合二为一的传输方法。两个导线绞合在一起，能够确保沿途遇到的任何噪声都会被两条线缆均匀地拾取到，而且还有助于电缆整体的稳定性。在第二个设备的输入端，负极上的反向副本信号会被反转回原本的正极，而原本的两个信号中存在的噪音的相位差则是180度。叠加后噪音会因为相位相反而被清除掉，原始信号得以保持纯净。平衡线缆采用3根线，分别为热端线(Hot，传输原始信号)、冷端线(Cold，传输与原始信号反相位的副本信号)和地线(Gnd)。



3、采用4芯绞线

4芯绞线得名于它的双平衡对线结构，这种结构使得电缆的环状电磁干扰区减至最小，大大减少了相邻线缆电磁感应引起的噪声。双平衡对线采用5根线，分别为2根热端线和2根冷端线和1根地线，其中2根热端线和2根冷端线需交叉布置，不能相邻布置。



图3 4芯绞线和卡侬头的连接示意图



图4 4芯和2芯绞线的磁场分布示意图



三、流动演出对线缆和接口的要求



流动演出线缆要求易收放和抗拉扯（很容易被人不小心拉扯到），因此要求：

1、导线柔韧性要比较好，易弯曲，采用多股细铜丝（直径约0.1mm）绞合而成。

2、绝缘材料采用弹性较好的橡胶，抗拉抗扭。

3、线缆内部填充绳、纤维或钢丝，提高线缆的抗拉性。

4、屏蔽建议采用编织屏蔽层，抗变形能力比较强。

5、接口必须有锁定装置，防止插头脱落。



四、音视频线缆的种类



用来传输由音源（信号源）所产生的音频信号的线材，统称为音频线缆。大致可以分为3类：话筒线（连接话筒和其它设备的线材），音频信号线、音响线（连接功放和音箱的线材）、乐器专用线和同轴线。音频信号主要分为模拟信号和数字信号，用来传输模拟信号的线缆有模拟音频信号线，用于传输数字信号的线缆有数字音频信号线、网线、光纤。



话筒线、音频信号线和同轴线传输的是小功率、小电流的信号，而且阻抗高，容易受干扰。所以为了阻抗相匹配，此类线一般比较细（电阻会相应地大一些）；同时需要设置屏蔽层，以避免外界信号的干扰。



音响线主要传输的是大功率、大电流的信号，所以要求音响线要具有优秀的导电性能，即电阻足够小。


表3 音视频线缆的常用种类列表



五、接口的要求和种类



接口要求插头和插座接触面比较大且紧密，插头和插座可以镀银，以提高导电性能。



表4 接口的要求和常用种类列表