建筑电气电缆的选型应用

摘要：电缆由于应用在很多不同的环境，以致在外形上看起来由很大的区别。但不论任

何的电缆类型，它们都是作为信号传输的一种导体。这些不同类型的电缆，在传输不同信号

的质量表现也有区别，除了部分特殊的应用，目前应用于音视频传输的电缆大致以单根导线、

双绞线、同轴线和光纤为主。

关键词：电气电缆选型

中图分类号：F407.6文献标识码：A

1、电缆的类型

1.1.单根导线

单根导线是电缆最基本的一种类型（如电线），它由一条或一组在被塑料保护层包

围的导线组成，这种电缆普遍用于传输低频的信号，比如电源、音频、计算机的ID码。

1.2.双绞线

双绞线是一个通用的称呼，导线的数量和绞合的类型并没有限制，但在电缆的结构

上只有两种类型：带屏蔽网的双绞线（STP：ShieldedTwistedPair）和不带屏蔽网的双绞线

（UTP：UunshieldedTwistedPair）。

双绞线普遍在电信、互联网、专业音响中普遍应用，这种电缆由两条或两条以上独

立的、互相绝缘的线缆连续绞合组成，被互相绞合的其中两条电缆称为组，传输阻抗一般为

100_，单根导线的直径规格在20AWG（美国线缆标准：0.91mm）到24AWG（0.61mm）之间。

双绞线是一种比较廉价的电缆，每一组导线具备同等的抗干扰能力，可以有效抑制外界的电

磁干扰（EMI），也有效屏蔽了传输信号对外界的电磁干扰。

UTP电缆最普遍应用在电信传输和计算机网络环境，根据绞合的类型不同分为五类、

超五类和六类电缆，一般可以达到100Mbps（每秒100百万位）的传输率。STP电缆在导线

组的增加了一层编织金属网或锡箔，更有利于提高信号抑制外界无线电电波的冲击。S

TP电缆的每个连接头的金属外壳都必须保持与屏蔽网的良好接触。

1.3.同轴电缆

同轴电缆（Coaxial）是一种由两个导体组成的合成物，同轴电缆的中心导线用于

传输信号，金属屏蔽网起了两个作用：一是作为信号的公共地线为信号提供电流回路，二是

作为信号的屏蔽网，抑制电磁噪音对信号的干扰。中心导线与屏蔽网介于半发泡的聚丙烯绝

缘层之间，绝缘层决定了电缆的传输特性，而且有效保护了中间的导线。

同轴电缆被广泛应用于音视频或射频的传输，传输阻抗一般为75_，已经成为视频

的标准阻抗（早期也会利用50_阻抗特性进行视频传输）。优质标准的同轴电缆一般比双绞

线的价格更昂贵，因为同轴电缆可靠的物理特性，能够提供优良的音视频表现。信号的频率、

分辨率以及电缆的有效传输距离在音视频系统中起了决定作用。

1.4.光纤

光纤电缆（OpticCable）信号长距离传输的最好选择，光纤传输是一种基于光电转

换取代电子传输的技术手段。光纤传输的简易原理是：模拟电信号传给光发射机，经信号缓

冲电路和驱动电路，将输入的电压信号转变成电流信号，驱动发光管或者激光器。这样，输

入的电信号转换为光信号，通过精确光对准和引导，耦合进入光纤。

光信号经光纤传输后，在接收端光信号被一个波长相配的光电二极管转换成原来的

电子源，经低噪声线性放大器放大后再输出。

光纤信号传输避免了传统电缆传输的许多缺点，具备很多电缆传输无法比拟的优

点；

优异的抗电磁干扰：长距离电缆传输中，电缆自身就是一根巨大的天线，会拾取周

围空间存在的电磁波信号，特别是在显示系统更为突出，这类干扰信号在图像显示中表现出

无法消除的颗粒噪音，光纤电缆的核心是玻璃，而且传输的是光信号，不容易受外界电磁波

的干扰。

很小的体积：大多数的光纤与人体的头发一般粗细。

很低的衰减：因为光纤传输是依靠玻璃导管完成，不存在信号因为电缆电阻、容抗

引起的大幅度衰减，光纤极大的提高了传输的带宽能力和传输距离。光纤的高度安全：光纤

传输的信号内容不容易被窃听。

虽然光纤似乎是信号传输的终极方法，但也有一些不利点；

较高的价格：光缆、发射器、接收器价格昂贵

较高的人工：在光缆的布管布线过程，需要众多的人力资源和特殊工具。虽然光信

号在光纤中传输损耗很低，但是在发射端和接收端进行的电光、光电转换对信号的衰减却很

厉害。所以要保证无插损传输，就必须在传输中加入高增益多级放大器，还要保证电路能稳

定工作。

2、电缆的结构

多数的视频电缆只是在两个相邻设备之间连接，这么短的距离，似乎没有很多需要

考虑的问题。但是在一个完善的视频系统中，这些视频设备甚至遍布于建筑的每一个角落，

传输线缆完全成了至关重要的因素。传输线缆的那些因素会最直接影响视频信号的最终效

果？我们以同轴电缆的单一传输为例进行说明。

2.1.导线的结构类型

导线指电缆中心用于传输电子的导体，最普遍使用的材料是铜。铜线是最经济有效

的传输方式之一，其他的材料包括铝、银和黄金。

同轴电缆根据线径的不同，外形的大小有差异。导线的结构分为两种：单根电缆和

多根电缆组合。单根电缆的结构容易成型，但保护外皮和绝缘层比较坚硬，所以显得没有什

么柔性。多根电缆由许多小线径的电缆绞合成型，增加了线缆的柔性。一般认为单根电缆的

传输质量要优于多根组合的模式。

2.2.导线直径的计量

原则上，同等的条件越粗的电缆越能进行更长距离的传输，因为同样的长度，粗电

缆比细电缆具备更低的直流阻抗。

2.3.电介体

电介体也即是电缆的绝缘体，在同轴电缆中担任了双重的角色：一是电介体介于导

线与屏蔽网之间，形成了保护导线的重要组织；另一个更重要的角色是它确定了电缆的物理

特性。比如电缆的阻抗和容抗。阻抗为75_电缆的电介体通常是半发泡的聚乙烯。

2.4.屏蔽网

屏蔽网在电缆中把导线和电介体严密的包围阻抗和容抗。阻抗为75电缆的电介体

通常是半发泡的聚乙烯。

2.5.屏蔽网屏蔽网在电缆中把导线和电介体严密的包围起来，起了两个作用：一是

作为信号的公共地线为信号提供电流回路，二是作为信号的屏蔽网，抑制电磁噪音对信号的

干扰。

屏蔽网的结构以金属编织网和锡箔最常见。金属编织网比锡箔具备更低的直流阻

抗，但对电磁干扰的屏蔽率只有90%，锡箔对电磁干扰的屏蔽率高达100%.所以很多专业的

线缆会采取金属编织网与锡箔双重屏蔽结构，可以更有效的提高信号的信噪比。

2.6.保护层保护层是对电缆内部所有成份进行全面保护的一层外皮，很容易受气

温、化学药品、液体和日光的影响。电缆的保护层必须适应任何条件的安装环境。这些标准

被NEC（NationalElectricCode）管理而且有UL（美国保险商实验所）认证：阻燃认证：电

缆保护层的常用原料是绝缘良好且廉价的PVC（聚氯乙烯），阻燃认证要求电缆不但有特殊

的防火保护层，而且要使用特别的绝缘材料，可以防止电缆暴露产生的烟火事件。通过阻燃

认证的电缆可以在户外空间使用，室内应用可以不需要管道防护。

3、电缆的性能和规格

3.1.长度信号的衰减与电缆的长度成正比，电缆越长，衰减越大，这是电缆的物理

定律。电缆的长度一般用英尺或公尺来标注，音视频信号通过长距离的电缆会造成信号的衰

减，对最终效果的影响体现在噪比降低、亮度降低、图像模糊和同步不良，这些明显的差异

也成了对比电缆质量的依据（单位长度的电缆对传输同等信号的不同衰减量）。

3.2.频率电缆的容抗和导线材料决定了传输信号频率的范围，在合适的传输距离

内，如果出现图像模糊，多数是电缆没有达到高频传输的要求，造成信号的高频段损失（图

像的细节）。

3.3.干扰电缆同时也是一条巨大的天线，会吸收空间存在的电磁波。如果电缆没有

屏蔽或屏蔽效果不良，任何类型的电磁干扰都会直接作用于有用的信号，降低信号的信噪比

3.4.温度如同所有的电子电路一样，电缆的物理特性也会受环境温度的影响，电缆的物理参

数在不同的温度范围有不同的表现。在工程应用时，电缆典型在墙壁、天花板和仪器架上覆

设，因为这些地方的通风条件不会很理想，容易产生较高的温度。因此，选择电缆的允许使

用温度范围应该适用于这些环境。

结束语

综上所述，笔者对于电气电缆的选型及应用做了详细的介绍，对于电缆的选型及应用一

定要严格对待，避免选择不当所造成的严重损失。