遠(yuǎn)距離CAT5電纜傳輸信號(hào)的優(yōu)勢(shì)

對(duì)于近距離視頻傳輸系統(tǒng)，采用單端信號(hào)即可提供較高的圖像質(zhì)量。但是，當(dāng)傳輸距離達(dá)到數(shù)百米時(shí)，發(fā)送器與接收器之間的地電位差以及注入電纜的噪聲將對(duì)單端視頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)造成很大干擾，這些噪聲疊加到單端信號(hào)上時(shí)，將造成視頻信號(hào)的嚴(yán)重失真，這一現(xiàn)象在工作環(huán)境比較惡劣的汽車及工業(yè)環(huán)境下尤其嚴(yán)重。

在長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，差分線對(duì)比傳統(tǒng)的單端方式具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具有更高的噪聲抑制能力，能夠在視頻傳輸系統(tǒng)（特別是在惡劣的工作環(huán)境下）中提供更高的圖像質(zhì)量。

差分視頻傳輸?shù)娜秉c(diǎn)是成本較高，因?yàn)椴罘中盘?hào)傳輸通常采用價(jià)格昂貴的差分同軸電纜。CAT5電纜比最普通的同軸電纜也要便宜許多，利用這種電纜可大大降低成本。使用CAT5電纜傳輸視頻信號(hào)時(shí)，需要考慮兩個(gè)參數(shù)。首先，CAT5電纜有四對(duì)雙絞線，如果使用一對(duì)以上的雙絞線同時(shí)承載視頻信號(hào)，通道之間將會(huì)引入一定的串?dāng)_。如果差分驅(qū)動(dòng)器的共模均衡（CMB）和接收器的共模抑制比（CMRR）在視頻帶寬（0Hz～5MHz）內(nèi)能夠達(dá)到30dB甚至更高，則可將串?dāng)_信號(hào)降到可接受的水平，能夠保持完好的圖像質(zhì)量。使用CAT5的第二個(gè)問(wèn)題是高頻衰減，其衰減幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于視頻同軸電纜。當(dāng)圖像傳輸距離超過(guò)3.3米時(shí)，需要設(shè)計(jì)人員在系統(tǒng)中增加電纜均衡電路，用于補(bǔ)償損耗，提高高頻增益以補(bǔ)償CAT5電纜的衰減。

由于差分線對(duì)本身能夠抑制串?dāng)_，本文將以NTSC多脈沖群信號(hào)為例，主要討論均衡問(wèn)題。

電視圖像通過(guò)遠(yuǎn)距離CAT5電纜傳輸，如150米的距離，會(huì)造成相位和帶寬失真，圖像比較模糊，對(duì)比度降低。

文采用了Maxim的MAX9546和MAX9547，由此說(shuō)明對(duì)收發(fā)器增加均衡網(wǎng)絡(luò)后的視頻傳輸效果。圖1為差分收發(fā)器的信號(hào)傳輸架構(gòu)，基本均衡電路跨接在電阻Zt兩端，均衡電路對(duì)增益的提升可以使上述頻點(diǎn)下的信號(hào)幅度恢復(fù)到正常值。當(dāng)然，不同廠商提供的電纜可能具有不同的衰減，需要對(duì)具體的均衡網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，以獲得最好的圖像質(zhì)量。

典型均衡網(wǎng)絡(luò)如圖2所示，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)分支通過(guò)設(shè)置電阻、電容調(diào)整相應(yīng)頻率處的增益。選擇電容C1、C2、C3設(shè)置頻率時(shí)，電阻R1、R2和R3也會(huì)影響頻響特性。利用增益電阻R4和R5調(diào)節(jié)整體的補(bǔ)償增益，R5設(shè)置為75Ω時(shí)，增益為2V/V。

實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明，均衡網(wǎng)絡(luò)可以補(bǔ)償147米CAT5電纜的衰減。傳輸距離更遠(yuǎn)時(shí)，可以利用高增益器件（例如MAX4444、MAX4145）進(jìn)行均衡，進(jìn)一步補(bǔ)償圖像衰減。使用高增益器件和額外的均衡可能在視頻信號(hào)中引入過(guò)高的噪聲，對(duì)于圖像質(zhì)量要求不是很高的應(yīng)用，該方案可以在長(zhǎng)距離視頻傳輸中提供可以接受的圖像質(zhì)量。

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