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。