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視頻信號(hào)的雙絞線(xiàn)傳輸與應(yīng)用（一）
中國(guó)投影網(wǎng)資訊 [2005-11-17 8:29:02]
編輯:伊琳
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利用雙絞線(xiàn)傳輸視頻信號(hào)，是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。這里所說(shuō)的視頻，包括復(fù)合視頻（VIDEO）、分離視頻（S-VIDEO）、色差分量視頻（Y
V U）、RGB分量視頻（RGBHV）等多種視頻信號(hào)。而用于傳輸視頻信號(hào)的雙絞線(xiàn)，則主要是超五類(lèi)雙絞線(xiàn)（CAT5）。本文著重討論視頻信號(hào)的超五類(lèi)雙絞線(xiàn)傳輸與應(yīng)用。
１、視頻信號(hào)的雙絞線(xiàn)傳輸原理
按照線(xiàn)路的形式，傳輸線(xiàn)可分為非平衡式和平衡式兩種。同軸電纜屬于非平衡傳輸線(xiàn)，雙絞線(xiàn)屬于平衡傳輸線(xiàn)。視頻設(shè)備，包括信號(hào)源及顯示設(shè)備，其接口通常是非平衡式，因此，可直接與同軸電纜匹配連接。要用雙絞線(xiàn)傳輸視頻信號(hào)，必需在發(fā)送端將非平衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為平衡信號(hào)；以便驅(qū)動(dòng)雙絞線(xiàn)，在接收端再將平衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為非平衡信號(hào)，與顯示設(shè)備連接。一個(gè)基本的雙絞線(xiàn)視頻傳輸系統(tǒng)如圖１所示。圖中的A1是差分信號(hào)發(fā)送放大器，完成非平衡到平衡的轉(zhuǎn)換，A2是差分信號(hào)接收放大器，完成平衡到非平衡的轉(zhuǎn)換。
圖1
2．超五類(lèi)雙絞線(xiàn)（CAT5）消除串?dāng)_的原理
作為信號(hào)傳輸?shù)拿浇椋覀円髠鬏斁�(xiàn)不僅能有效地傳輸信號(hào)，同時(shí)具有很好的抑制干擾的能力。在雙絞線(xiàn)中，干擾主要來(lái)自以下兩方面：第一，外部干擾。第二，同一電纜內(nèi)部各線(xiàn)對(duì)之間的相互串?dāng)_。下面，我們對(duì)雙絞線(xiàn)消除干擾的原理作一分析。
2.1 雙絞線(xiàn)對(duì)外部干擾的抑制
2.1.1 干擾信號(hào)對(duì)未扭絞的雙線(xiàn)回路的干擾，見(jiàn)圖2。Ue為干擾信號(hào)源，干擾電流Ie在雙線(xiàn)回路的兩條導(dǎo)線(xiàn)L1、L2上產(chǎn)生的干擾電流分別是I1和I2。由于L1距離干擾源較近，因此，I1>I2，I3=I1―I2≠0，有干擾電流存在。
圖2
2.1.2 干擾信號(hào)對(duì)扭絞的雙線(xiàn)回路的干擾，見(jiàn)圖3。與圖2不同的是，雙線(xiàn)回路在中點(diǎn)位置進(jìn)行了一次扭絞。在中點(diǎn)的兩邊，各自存在干擾電流I1和I2，I1＝I11―I21，I2=I22―I12。由于兩段線(xiàn)路的條件完全相同，所以I1=I2。總干擾電流I3=I1―I2=0。通過(guò)分析，可以得出結(jié)論：只要合理地設(shè)置線(xiàn)路的扭絞，就能達(dá)到消除了干擾的目的。
圖3
2.2同一電纜內(nèi)部各線(xiàn)對(duì)之間的串?dāng)_
2.2.1兩個(gè)未作扭絞的雙線(xiàn)回路間的串?dāng)_，見(jiàn)圖4。其中回路1為主串回路，回路2為被串回路。回路1的導(dǎo)線(xiàn)L1上的電流I1在被串回路L3和L4中產(chǎn)生感應(yīng)電流I13和I14。由于L1與L3的距離較近，所以I13>I14，二者方向相對(duì)，抵消后尚余差值I4。同樣，回路1的導(dǎo)線(xiàn)L2上的電流I2在被串回路L3和L4中產(chǎn)生感應(yīng)電流I23和I24，I23>I24。二者相互抵消后，余下差值I3。由于導(dǎo)線(xiàn)L2與回路2的距離比導(dǎo)線(xiàn)L1近，其差值電流I3一定大于I4，
I3與I4的差為I5，在回路2內(nèi)形成干擾。
圖4
2.2.2 兩個(gè)扭絞相同的回路如圖5所示�；芈�1和回路2同時(shí)在線(xiàn)路中點(diǎn)位置作扭絞，因此，兩個(gè)回路的4根導(dǎo)線(xiàn)之間的相對(duì)關(guān)系與未作扭絞是完全相同的，根據(jù)以上分析可知，是不能起到消除回路間串?dāng)_的作用的。Us1和Us2分別在對(duì)方回路中產(chǎn)生干擾電流I12和I21，見(jiàn)圖5。由此可得出結(jié)論：兩個(gè)絞合的雙線(xiàn)回路扭距相同時(shí)，不能消除串?dāng)_。
圖5
2.2.3 兩個(gè)扭距不同的雙線(xiàn)回路見(jiàn)圖6�；芈�1在線(xiàn)路的中點(diǎn)作扭絞�；芈�2除在線(xiàn)路的中點(diǎn)作扭絞外，還在A(yíng)段和B段的二分之一處分別作扭絞。
下面以回路1為主串回路，回路2為被串回路。我們將整個(gè)線(xiàn)路分為A、B兩段，先分析A段的串?dāng)_。在A(yíng)段內(nèi)，回路1未作扭絞，而回路2在二分之一處作扭絞。我們進(jìn)一步來(lái)看回路1的導(dǎo)線(xiàn)L1對(duì)回路2的干擾的情況，不難發(fā)現(xiàn)，與2.1.2節(jié)討論的情況完全相同。根據(jù)2.1.2的分析可知，由于回路2在A(yíng)段的中點(diǎn)扭絞，干擾電流為零。同樣道理，導(dǎo)線(xiàn)L2對(duì)回路2的干擾電流也為零。因此，在A(yíng)段，回路1對(duì)回路的串?dāng)_電流為零。
B段的情況與A段完全相同，在B段串?dāng)_電流也為零。因此，回路1對(duì)回路2的總串?dāng)_為零。由此可以得出結(jié)論：兩個(gè)各自扭絞雙線(xiàn)回路，只要合理的設(shè)計(jì)扭距，可以消除相互串?dāng)_。
圖6
3
超五類(lèi)雙絞線(xiàn)的結(jié)構(gòu)與技術(shù)指標(biāo)。
3.1超五類(lèi)雙絞線(xiàn)的結(jié)構(gòu)
一條超五類(lèi)雙絞線(xiàn)電纜由4對(duì)線(xiàn)組成。每對(duì)線(xiàn)各自按反時(shí)針?lè)较蚺そg。4對(duì)線(xiàn)的扭距是各不相同的。采取這些措施，不僅可消除外部干擾，同時(shí)可消除線(xiàn)對(duì)間的串?dāng)_。超五類(lèi)雙絞線(xiàn)各線(xiàn)對(duì)的扭距見(jiàn)下表1。
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藍(lán)白／藍(lán)
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棕白／棕
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橙白／橙
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綠白／綠
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扭距（cm）
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1.2
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1.4
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1.6
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1.8
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表1
3.2 超五類(lèi)雙絞線(xiàn)的主要技術(shù)指標(biāo)
超五類(lèi)雙絞線(xiàn)的主要技術(shù)指標(biāo)有特性阻抗、衰減與回路串?dāng)_。
3.2.1 特性阻抗
特性阻抗是指在雙絞線(xiàn)輸入端施以交流信號(hào)電壓時(shí)，輸入電壓與電流的比值。線(xiàn)路的特性阻抗與線(xiàn)路的直流電阻是完全不同的兩個(gè)概念。線(xiàn)路的直流電阻與線(xiàn)路的長(zhǎng)度成正比。而線(xiàn)路的特性阻抗完全由線(xiàn)路的結(jié)構(gòu)和材料決定，與線(xiàn)路的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。傳輸線(xiàn)的分布參數(shù)在高頻狀態(tài)下的等效電路如圖7。由圖可見(jiàn)，線(xiàn)路的分布電阻和分布電感串聯(lián)在回路中，分布電容和分布電漏并聯(lián)在回路中。線(xiàn)路可以認(rèn)為是由無(wú)數(shù)個(gè)這樣的基本節(jié)連接起來(lái)的。這樣的一個(gè)混聯(lián)電路，不論線(xiàn)路多長(zhǎng)，輸入阻抗是一個(gè)定值。根據(jù)分析，在信號(hào)達(dá)到一定頻率時(shí)，線(xiàn)路阻抗Z的值是:
式中：L為一個(gè)基本節(jié)的電感，C為一個(gè)基本節(jié)的電容。通常使用的非屏蔽超五類(lèi)雙絞線(xiàn)的阻抗為100歐姆。
圖7
3.2.2 衰減
信號(hào)通過(guò)雙絞線(xiàn)會(huì)產(chǎn)生衰減。雙絞線(xiàn)的衰減B是頻率的函數(shù)：
式中頻率f的單位是MHZ，B的單位是dB.
3.2.3回路串?dāng)_防衛(wèi)度
雙絞線(xiàn)的回路串?dāng)_擾防衛(wèi)度是表示同一電纜中的一個(gè)回路對(duì)來(lái)自另一個(gè)回路的干擾的防衛(wèi)能力，用Bc表示。
式中，Us為主串回路信號(hào)電壓，Uc為被串回路干擾電壓。雙絞線(xiàn)的串?dāng)_與頻率有關(guān)。隨著頻率的增高，回路串?dāng)_防衛(wèi)度降低。
超五類(lèi)雙絞線(xiàn)的特性阻抗、衰減、串?dāng)_數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
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頻率(Hz)
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特性阻抗
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衰減值 (dh/100)Max
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串?dāng)_(db)
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1M
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100歐姆
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2
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72
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10M
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6.3
|
57
|
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20M
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8.9
|
52
|
|
50M
|
14.1
|
50
|
|
100M
|
20.0
|
42
|
|
150M
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24.5
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35
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表2
北京兆科恒業(yè)電子技術(shù)有限公司
地址： 北京海淀區(qū)中關(guān)村東路89號(hào)恒興大廈14層B
網(wǎng)址： http://www.zhaoke-etech.com
電話(huà)： 86-010-82872530/31 82623350
郵箱： zhk@zhaoke-etech.com
待續(xù)
感謝北京兆科恒業(yè)電子技術(shù)有限公司總經(jīng)理 趙家鳳 供稿
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