4 超五類(lèi)雙絞線(xiàn)的視頻信號(hào)傳輸
以上分析了利用雙絞線(xiàn)傳輸視頻信號(hào)的一般原理。但是，要利用雙絞線(xiàn)傳輸視頻信號(hào)，尚有兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題需要解決：一，信號(hào)衰減問(wèn)題。二，圖象分色問(wèn)題。
4.1信號(hào)衰減與補(bǔ)償
根據(jù)3.2.2節(jié)的討論結(jié)果，可畫(huà)出超五類(lèi)雙絞線(xiàn)的傳輸頻率特性曲線(xiàn)，見(jiàn)圖8的曲線(xiàn)1。由于縱坐標(biāo)為增益，所以傳輸特性為負(fù)值。
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圖8 |
由于結(jié)構(gòu)和材料的因素，超五類(lèi)雙絞線(xiàn)的衰減相當(dāng)于73-3同軸電纜的2倍，傳輸RGB信號(hào)，一般不可超過(guò)20米，因此必須采取補(bǔ)償放大措施。超五類(lèi)雙絞線(xiàn)的衰減特性呈二次曲線(xiàn)狀，隨著頻率的升高，衰減也增大。線(xiàn)路的這一衰減特性表現(xiàn)在圖象上是：一，圖象細(xì)節(jié)模糊。二，圖象有拖尾現(xiàn)象。普通放大器的在通帶內(nèi)提供的是一平直的特性，是不能起到有效的補(bǔ)償作用的。要有效的補(bǔ)償線(xiàn)路損耗，放大器的增益頻率特性在通帶內(nèi)必須與線(xiàn)路傳輸特性相反。圖8的曲線(xiàn)2是一個(gè)頻率補(bǔ)償放大器的特性曲線(xiàn)。曲線(xiàn)1和曲線(xiàn)2迭加，得到曲線(xiàn)3，即為補(bǔ)償放大后的頻率特性。fc為-3dB頻率點(diǎn)，也即帶寬。
4.2圖象分色與解決方法
4.2.1 圖象分色產(chǎn)生的原因
根據(jù)第2節(jié)分析，超五類(lèi)雙絞線(xiàn)為了消除干擾和相互間的串?dāng)_，4對(duì)線(xiàn)采取不同的扭距，見(jiàn)表2。于是產(chǎn)生了一個(gè)新的問(wèn)題，即圖象分色問(wèn)題。這是由于4對(duì)線(xiàn)的扭距不同，各自的增長(zhǎng)系數(shù)也就不同，根據(jù)測(cè)試，超五類(lèi)雙絞線(xiàn)藍(lán)、棕、橙、綠四對(duì)線(xiàn)的實(shí)際長(zhǎng)度差值依次為百分之一。如以綠線(xiàn)的長(zhǎng)度為基準(zhǔn)值L，則4對(duì)線(xiàn)的長(zhǎng)度見(jiàn)表2。
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表2 |
如利用超五類(lèi)雙絞線(xiàn)傳輸復(fù)合視頻信號(hào)，電纜長(zhǎng)度差是不會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響的，這是因?yàn)閺?fù)合視頻信號(hào)是用一對(duì)線(xiàn)來(lái)傳輸?shù)摹５牵獋鬏敺至恳曨l信號(hào)，情況就不同了。現(xiàn)以計(jì)算機(jī)VGA信號(hào)的傳輸為例分析如下。要用一條超五類(lèi)雙絞線(xiàn)電纜傳輸VGA信號(hào)，RGB信號(hào)需分別占用一對(duì)線(xiàn)，行同步和場(chǎng)同步轉(zhuǎn)換為復(fù)合同步信號(hào)S，占用一對(duì)線(xiàn)。由于雙絞線(xiàn)有長(zhǎng)度差，R、G、B三路信號(hào)到達(dá)終端就會(huì)有時(shí)間差，在圖象上出現(xiàn)了RGB三色的錯(cuò)位，也即分色。這種分色在線(xiàn)路較短時(shí)影響不大，但當(dāng)線(xiàn)路達(dá)到一定長(zhǎng)度時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重影響觀看效果。
4.2.2 圖象分色的矯正
矯正RGB分色的根本方法是使用一種等長(zhǎng)雙絞線(xiàn)電纜。這種電纜通過(guò)一定的制造工藝，使一條電纜中的4對(duì)雙絞線(xiàn)長(zhǎng)度相等。但是等長(zhǎng)雙絞線(xiàn)電纜的價(jià)格很高，難以推廣。本文要討論的是，如何基于現(xiàn)有的超五類(lèi)雙絞線(xiàn)電纜，通過(guò)一定的方法，減小或消除分色，實(shí)現(xiàn)VGA信號(hào)的傳輸。以下介紹兩種矯正方法。
4.2.2.1 優(yōu)化組合
在傳輸RGB信號(hào)時(shí)，可將4對(duì)雙絞線(xiàn)優(yōu)化組合，使分色降到最小。根據(jù)表2，超五類(lèi)雙絞線(xiàn)電纜的4對(duì)線(xiàn)中，最長(zhǎng)的是藍(lán)線(xiàn)，最短的是綠線(xiàn)。只要避免同時(shí)使用最長(zhǎng)的和最短的兩條線(xiàn)傳RGB信號(hào)，就可達(dá)到減小分色的目的。表3列出的兩種組合方案。
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表3 |
通過(guò)優(yōu)化組合的方法，傳輸效果究竟如何，現(xiàn)以分辨率1024×768@60HZ信號(hào)為例，作一分析。
據(jù)計(jì)算，信號(hào)點(diǎn)頻為70MHZ，點(diǎn)周期為14.3 ns。一般的說(shuō)，RGB三色錯(cuò)位時(shí)間t不超過(guò)0.5倍點(diǎn)周期是可用的，即：t≤7.15ns。
根據(jù)表3，RGB的最大長(zhǎng)度差為0.02L。電磁波在線(xiàn)路上傳播速度可近似等于光速（30萬(wàn)公里／秒），則傳輸1米所需的時(shí)間是3.3ns，則RGB信號(hào)的最大時(shí)間差是：
t=3.3×0.02L=0.066L(ns) （式１）
將t≤7.15ns代入式１，得到：
Ｌ≤108米
以上計(jì)算結(jié)果說(shuō)明，按照RGB錯(cuò)位時(shí)間t不超過(guò)0.5倍點(diǎn)周期的要求，使用超五類(lèi)雙絞線(xiàn)電纜傳輸計(jì)算機(jī)1024×768@60HZ的信號(hào)，最大傳輸距離為108米。表4列出了使用超五類(lèi)雙絞線(xiàn)電纜，幾種分辨率信號(hào)的最大傳輸距離。
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表4 |
4.2.2.1 延時(shí)矯正
所謂延時(shí)矯正，就是通過(guò)延時(shí)電路的調(diào)整，使RGB信號(hào)到達(dá)的時(shí)間相同，消除分色。這種方法比優(yōu)化組合更為有效。只要電路設(shè)計(jì)得好，可以基本消除分色。延時(shí)矯正通常在發(fā)送器內(nèi)進(jìn)行。延時(shí)矯正的量值必須可調(diào)，以適應(yīng)不同長(zhǎng)度線(xiàn)路。
5. 雙絞線(xiàn)傳輸?shù)膽?yīng)用
5.1 雙絞線(xiàn)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)
與同軸電纜比較，雙絞線(xiàn)傳輸具有以下優(yōu)點(diǎn)。第一，雙絞線(xiàn)布線(xiàn)與施工簡(jiǎn)便，線(xiàn)路造價(jià)低。第二，可抑制系統(tǒng)中的電源和地線(xiàn)干擾。這是由于雙絞線(xiàn)收發(fā)器采用差分方式傳輸信號(hào)，對(duì)共模干擾具有很強(qiáng)的抑制能力。
雙絞線(xiàn)傳輸?shù)囊陨蟽蓷l優(yōu)點(diǎn)，使其在某些場(chǎng)合具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。尤其是在系統(tǒng)地線(xiàn)復(fù)雜，存在嚴(yán)重干擾的情況下，使用雙絞線(xiàn)傳輸，可有效地消除干擾。雙絞線(xiàn)也有傳輸衰減較大的不足一面，但是，通過(guò)電路補(bǔ)償放大，也是可以解決的。在強(qiáng)調(diào)雙絞線(xiàn)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)時(shí)，不可否定同軸電纜傳輸，應(yīng)當(dāng)說(shuō)，在線(xiàn)路衰減和抗空間電磁波干擾方面，同軸電纜要占優(yōu)勢(shì)。但是，有一點(diǎn)是可以肯定的，這就是雙絞線(xiàn)傳輸豐富了我們的傳輸手段，增加了一種傳輸系統(tǒng)解決方案。雙絞線(xiàn)傳輸作為一個(gè)新的傳輸方法，需要經(jīng)過(guò)更多的工程檢驗(yàn)，有待人們?nèi)フJ(rèn)識(shí)和了解。
5.2 雙絞線(xiàn)傳輸?shù)膽?yīng)用
雙絞線(xiàn)和同軸電纜傳輸具有互補(bǔ)性。在工程應(yīng)用中，要根據(jù)實(shí)際情況，合理地運(yùn)用，以達(dá)到最佳的傳輸效果。這里推薦三種應(yīng)用系統(tǒng)，見(jiàn)圖9。
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圖9 |
一．雙絞線(xiàn)／同軸傳輸系統(tǒng)。
系統(tǒng)中配置一臺(tái)雙絞線(xiàn)／同軸矩陣切換器，矩陣的輸入為雙絞線(xiàn)，輸出為VGA或5BNC。所有的信號(hào)源均經(jīng)過(guò)發(fā)送器轉(zhuǎn)換為雙絞線(xiàn)，與矩陣連接。該系統(tǒng)要求矩陣切換器與投影機(jī)必須共地，矩陣切換器宜與投影機(jī)就近安裝。由于信號(hào)源與矩陣通過(guò)雙絞線(xiàn)連接，因此，信號(hào)源的地線(xiàn)不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。
二．同軸／雙絞線(xiàn)傳輸系統(tǒng)
系統(tǒng)中配置一臺(tái)同軸／雙絞線(xiàn)矩陣切換器，矩陣的輸入為VGA或5BNC，輸出為雙絞線(xiàn)。該系統(tǒng)要求矩陣切換器與所有的信號(hào)源必須共地，矩陣切換器宜與信號(hào)源就近安裝。由于矩陣與投影機(jī)通過(guò)雙絞線(xiàn)連接，因此，投影機(jī)的地線(xiàn)不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。
三．雙絞線(xiàn)／雙絞線(xiàn)傳輸系統(tǒng)
該系統(tǒng)中矩陣切換器輸入輸出均為雙絞線(xiàn)，因此適用于信號(hào)源、矩陣切換器和投影機(jī)三者地線(xiàn)相互沖突的場(chǎng)合。
北京兆科恒業(yè)電子技術(shù)有限公司
趙家鳳
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