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视频信号的双绞线传输与应用(二)
   发布时间:2015-08-26    点击数: 554 次

视频信号的双绞线传输与应用(二)


4 超五类双绞线的视频信号传输
以上分析了利用双绞线传输视频信号的一般原理。但是,要利用双绞线传输视频信号,尚有两个技术问题需要解决:一,信号衰减问题。二,图象分色问题。
4.1信号衰减与补偿
根据3.2.2节的讨论结果,可画出超五类双绞线的传输频率特性曲线,见图8的曲线1。由于纵坐标为增益,所以传输特性为负值。

图8

由于结构和材料的因素,超五类双绞线的衰减相当于73-3同轴电缆的2倍,传输RGB信号,一般不可超过20米,因此必须采取补偿放大措施。超五类双绞线的衰减特性呈二次曲线状,随着频率的升高,衰减也增大。线路的这一衰减特性表现在图象上是:一,图象细节模糊。二,图象有拖尾现象。普通放大器的在通带内提供的是一平直的特性,是不能起到有效的补偿作用的。要有效的补偿线路损耗,放大器的增益频率特性在通带内必须与线路传输特性相反。图8的曲线2是一个频率补偿放大器的特性曲线。曲线1和曲线2迭加,得到曲线3,即为补偿放大后的频率特性。fc为-3dB频率点,也即带宽。
4.2图象分色与解决方法
4.2.1 图象分色产生的原因
根据第2节分析,超五类双绞线为了消除干扰和相互间的串扰,4对线采取不同的扭距,见表2。于是产生了一个新的问题,即图象分色问题。这是由于4对线的扭距不同,各自的增长系数也就不同,根据测试,超五类双绞线蓝、棕、橙、绿四对线的实际长度差值依次为百分之一。如以绿线的长度为基准值L,则4对线的长度见表2。

表2

如利用超五类双绞线传输复合视频信号,电缆长度差是不会对信号产生影响的,这是因为复合视频信号是用一对线来传输的。但是,要传输分量视频信号,情况就不同了。现以计算机VGA信号的传输为例分析如下。要用一条超五类双绞线电缆传输VGA信号,RGB信号需分别占用一对线,行同步和场同步转换为复合同步信号S,占用一对线。由于双绞线有长度差,R、G、B三路信号到达终端就会有时间差,在图象上出现了RGB三色的错位,也即分色。这种分色在线路较短时影响不大,但当线路达到一定长度时,将会严重影响观看效果。
4.2.2 图象分色的矫正
矫正RGB分色的根本方法是使用一种等长双绞线电缆。这种电缆通过一定的制造工艺,使一条电缆中的4对双绞线长度相等。但是等长双绞线电缆的价格很高,难以推广。本文要讨论的是,如何基于现有的超五类双绞线电缆,通过一定的方法,减小或消除分色,实现VGA信号的传输。以下介绍两种矫正方法。
4.2.2.1 优化组合
在传输RGB信号时,可将4对双绞线优化组合,使分色降到最小。根据表2,超五类双绞线电缆的4对线中,最长的是蓝线,最短的是绿线。只要避免同时使用最长的和最短的两条线传RGB信号,就可达到减小分色的目的。表3列出的两种组合方案。

表3

通过优化组合的方法,传输效果究竟如何,现以分辨率1024×768@60HZ信号为例,作一分析
据计算,信号点频为70MHZ,点周期为14.3 ns。一般的说,RGB三色错位时间t不超过0.5倍点周期是可用的,即:t≤7.15ns。
根据表3,RGB的最大长度差为0.02L。电磁波在线路上传播速度可近似等于光速(30万公里/秒),则传输1米所需的时间是3.3ns,则RGB信号的最大时间差是:
t=3.3×0.02L=0.066L(ns) (式1)
将t≤7.15ns代入式1,得到:
L≤108米
以上计算结果说明,按照RGB错位时间t不超过0.5倍点周期的要求,使用超五类双绞线电缆传输计算机1024×768@60HZ的信号,最大传输距离为108米。表4列出了使用超五类双绞线电缆,几种分辨率信号的最大传输距离

表4

4.2.2.1 延时矫正
所谓延时矫正,就是通过延时电路的调整,使RGB信号到达的时间相同,消除分色。这种方法比优化组合更为有效。只要电路设计得好,可以基本消除分色。延时矫正通常在发送器内进行。延时矫正的量值必须可调,以适应不同长度线路。
5. 双绞线传输的应用
5.1 双绞线传输的特点
与同轴电缆比较,双绞线传输具有以下优点。第一,双绞线布线与施工简便,线路造价低。第二,可抑制系统中的电源和地线干扰。这是由于双绞线收发器采用差分方式传输信号,对共模干扰具有很强的抑制能力。
双绞线传输的以上两条优点,使其在某些场合具有独到的优势。尤其是在系统地线复杂,存在严重干扰的情况下,使用双绞线传输,可有效地消除干扰。双绞线也有传输衰减较大的不足一面,但是,通过电路补偿放大,也是可以解决的。在强调双绞线传输的优点时,不可否定同轴电缆传输,应当说,在线路衰减和抗空间电磁波干扰方面,同轴电缆要占优势。但是,有一点是可以肯定的,这就是双绞线传输丰富了我们的传输手段,增加了一种传输系统解决方案。双绞线传输作为一个新的传输方法,需要经过更多的工程检验,有待人们去认识和了解。
5.2 双绞线传输的应用
双绞线和同轴电缆传输具有互补性。在工程应用中,要根据实际情况,合理地运用,以达到最佳的传输效果。这里推荐三种应用系统,见图9。

图9

一.双绞线/同轴传输系统。
系统中配置一台双绞线/同轴矩阵切换器,矩阵的输入为双绞线,输出为VGA或5BNC。所有的信号源均经过发送器转换为双绞线,与矩阵连接。该系统要求矩阵切换器与投影机必须共地,矩阵切换器宜与投影机就近安装。由于信号源与矩阵通过双绞线连接,因此,信号源的地线不会对系统产生干扰。
二.同轴/双绞线传输系统
系统中配置一台同轴/双绞线矩阵切换器,矩阵的输入为VGA或5BNC,输出为双绞线。该系统要求矩阵切换器与所有的信号源必须共地,矩阵切换器宜与信号源就近安装。由于矩阵与投影机通过双绞线连接,因此,投影机的地线不会对系统产生干扰。
三.双绞线/双绞线传输系统
该系统中矩阵切换器输入输出均为双绞线,因此适用于信号源、矩阵切换器和投影机三者地线相互冲突的场合。

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