4 超五類雙絞線的視頻信號傳輸
以上分析了利用雙絞線傳輸視頻信號的一般原理。但是，要利用雙絞線傳輸視頻信號，尚有兩個(gè)技術(shù)問題需要解決：一，信號衰減問題。二，圖象分色問題。
4.1信號衰減與補(bǔ)償
根據(jù)3.2.2節(jié)的討論結(jié)果，可畫出超五類雙絞線的傳輸頻率特性曲線，見圖8的曲線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，超五類雙絞線的衰減相當(dāng)于73-3同軸電纜的2倍，傳輸RGB信號，一般不可超過20米，因此必須采取補(bǔ)償放大措施。超五類雙絞線的衰減特性呈二次曲線狀，隨著頻率的升高，衰減也增大。線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)償線路損耗，放大器的增益頻率特性在通帶內(nèi)必須與線路傳輸特性相反。圖8的曲線2是一個(gè)頻率補(bǔ)償放大器的特性曲線。曲線1和曲線2迭加，得到曲線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，超五類雙絞線為了消除干擾和相互間的串?dāng)_，4對線采取不同的扭距，見表2。于是產(chǎn)生了一個(gè)新的問題，即圖象分色問題。這是由于4對線的扭距不同，各自的增長系數(shù)也就不同，根據(jù)測試，超五類雙絞線藍(lán)、棕、橙、綠四對線的實(shí)際長度差值依次為百分之一。如以綠線的長度為基準(zhǔn)值L，則4對線的長度見表2。
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表2 |
如利用超五類雙絞線傳輸復(fù)合視頻信號，電纜長度差是不會對信號產(chǎn)生影響的，這是因?yàn)閺?fù)合視頻信號是用一對線來傳輸?shù)摹５牵獋鬏敺至恳曨l信號，情況就不同了。現(xiàn)以計(jì)算機(jī)VGA信號的傳輸為例分析如下。要用一條超五類雙絞線電纜傳輸VGA信號，RGB信號需分別占用一對線，行同步和場同步轉(zhuǎn)換為復(fù)合同步信號S，占用一對線。由于雙絞線有長度差，R、G、B三路信號到達(dá)終端就會有時(shí)間差，在圖象上出現(xiàn)了RGB三色的錯(cuò)位，也即分色。這種分色在線路較短時(shí)影響不大，但當(dāng)線路達(dá)到一定長度時(shí)，將會嚴(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雙絞線電纜。這種電纜通過一定的制造工藝，使一條電纜中的4對雙絞線長度相等。但是等長雙絞線電纜的價(jià)格很高，難以推廣。本文要討論的是，如何基于現(xiàn)有的超五類雙絞線電纜，通過一定的方法，減小或消除分色，實(shí)現(xiàn)VGA信號的傳輸。以下介紹兩種矯正方法。
4.2.2.1 優(yōu)化組合
在傳輸RGB信號時(shí)，可將4對雙絞線優(yōu)化組合，使分色降到最小。根據(jù)表2，超五類雙絞線電纜的4對線中，最長的是藍(lán)線，最短的是綠線。只要避免同時(shí)使用最長的和最短的兩條線傳RGB信號，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信號為例，作一分析。
據(jù)計(jì)算，信號點(diǎn)頻為70MHZ，點(diǎn)周期為14.3 ns。一般的說，RGB三色錯(cuò)位時(shí)間t不超過0.5倍點(diǎn)周期是可用的，即：t≤7.15ns。
根據(jù)表3，RGB的最大長度差為0.02L。電磁波在線路上傳播速度可近似等于光速（30萬公里／秒），則傳輸1米所需的時(shí)間是3.3ns，則RGB信號的最大時(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)果說明，按照RGB錯(cuò)位時(shí)間t不超過0.5倍點(diǎn)周期的要求，使用超五類雙絞線電纜傳輸計(jì)算機(jī)1024×768@60HZ的信號，最大傳輸距離為108米。表4列出了使用超五類雙絞線電纜，幾種分辨率信號的最大傳輸距離。
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表4 |
4.2.2.1 延時(shí)矯正
所謂延時(shí)矯正，就是通過延時(shí)電路的調(diào)整，使RGB信號到達(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)不同長度線路。
5. 雙絞線傳輸?shù)膽?yīng)用
5.1 雙絞線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)
與同軸電纜比較，雙絞線傳輸具有以下優(yōu)點(diǎn)。第一，雙絞線布線與施工簡便，線路造價(jià)低。第二，可抑制系統(tǒng)中的電源和地線干擾。這是由于雙絞線收發(fā)器采用差分方式傳輸信號，對共模干擾具有很強(qiáng)的抑制能力。
雙絞線傳輸?shù)囊陨蟽蓷l優(yōu)點(diǎn)，使其在某些場合具有獨(dú)到的優(yōu)勢。尤其是在系統(tǒng)地線復(fù)雜，存在嚴(yán)重干擾的情況下，使用雙絞線傳輸，可有效地消除干擾。雙絞線也有傳輸衰減較大的不足一面，但是，通過電路補(bǔ)償放大，也是可以解決的。在強(qiáng)調(diào)雙絞線傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)時(shí)，不可否定同軸電纜傳輸，應(yīng)當(dāng)說，在線路衰減和抗空間電磁波干擾方面，同軸電纜要占優(yōu)勢。但是，有一點(diǎn)是可以肯定的，這就是雙絞線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。雙絞線傳輸作為一個(gè)新的傳輸方法，需要經(jīng)過更多的工程檢驗(yàn)，有待人們?nèi)フJ(rèn)識和了解。
5.2 雙絞線傳輸?shù)膽?yīng)用
雙絞線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)，見圖9。
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圖9 |
一．雙絞線／同軸傳輸系統(tǒng)。
系統(tǒng)中配置一臺雙絞線／同軸矩陣切換器，矩陣的輸入為雙絞線，輸出為VGA或5BNC。所有的信號源均經(jīng)過發(fā)送器轉(zhuǎn)換為雙絞線，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。由于信號源與矩陣通過雙絞線連接，因此，信號源的地線不會對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。
二．同軸／雙絞線傳輸系統(tǒng)
系統(tǒng)中配置一臺同軸／雙絞線矩陣切換器，矩陣的輸入為VGA或5BNC，輸出為雙絞線。該系統(tǒng)要求矩陣切換器與所有的信號源必須共地，矩陣切換器宜與信號源就近安裝。由于矩陣與投影機(jī)通過雙絞線連接，因此，投影機(jī)的地線不會對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。
三．雙絞線／雙絞線傳輸系統(tǒng)
該系統(tǒng)中矩陣切換器輸入輸出均為雙絞線，因此適用于信號源、矩陣切換器和投影機(jī)三者地線相互沖突的場合。
北京兆科恒業(yè)電子技術(shù)有限公司
趙家鳳
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