均衡和預(yù)加重允許使用30米Cat-5 UTP電纜

在過(guò)去幾年中，由于其可觀的性能和低成本，5 類 （Cat-5） 非屏蔽雙絞線 （UTP） 電纜的使用有所增加。這種類型的電纜目前用于鍵盤-視頻-鼠標(biāo) （KVM） 網(wǎng)絡(luò)，四根雙絞線中有三根傳輸紅色、綠色和藍(lán)色 （RGB） 視頻信號(hào)。隨著高清電視 （HDTV） 越來(lái)越受歡迎，當(dāng)需要長(zhǎng)達(dá) 30 米的長(zhǎng)距離連接時(shí)，這種類型的電纜可以提供一種廉價(jià)的解決方案。

由于 Cat-5 UTP 電纜是為經(jīng)濟(jì)用途而設(shè)計(jì)的，因此其性能會(huì)隨著距離的延長(zhǎng)而迅速下降。本文介紹了兩種解決方案，當(dāng)使用長(zhǎng)達(dá) 30 m 的電纜和 HDTV 1080p 信號(hào)時(shí)，可以減少傳輸損耗，這需要大約 75 MHz 的視頻帶寬。

圖1顯示了30米電纜的幅度響應(yīng)與頻率的關(guān)系。75 MHz時(shí)的損耗約為6 dB，因此必須在發(fā)射前或接收后施加6 dB的高頻增益。

圖 1：電纜衰減與頻率的關(guān)系（30 米）

表 1 列出了最新的 HDTV 標(biāo)準(zhǔn)和要求。高清藍(lán)光播放器使用 1080p 16：9 高清電視。所需的確切視頻帶寬尚未定義，但 75 MHz 應(yīng)該足以捕獲體驗(yàn)。

表 1：常見(jiàn)視頻分辨率和帶寬

預(yù)加重

圖2所示電路使用帶預(yù)加重功能的AD8148驅(qū)動(dòng)板，通過(guò)30 m Cat-5 UTP電纜補(bǔ)償高頻衰減。在接收器端，AD8145板（設(shè)置為增益為2）在沒(méi)有均衡的情況下使用。

圖2：帶預(yù)加重功能的AD8148

圖3所示為預(yù)加重電路。AD8148差分放大器在內(nèi)部設(shè)置為增益4 （12 dB）;RC網(wǎng)絡(luò)控制總增益，從低頻增益2開(kāi)始，在較高頻率下緩慢增加到增益4，如圖4所示。

圖3：預(yù)加重電路

圖4：預(yù)加重增益與頻率的關(guān)系

一般的想法是使用驅(qū)動(dòng)器的預(yù)加重來(lái)抵消電纜在高頻下的衰減。將接收器添加到電纜輸出不會(huì)影響帶寬，前提是接收器的平坦帶寬超過(guò)100 MHz，AD8145設(shè)置為增益為2時(shí)也是如此。圖5顯示，在6 MHz時(shí)，1 dB時(shí)的增益平坦到100 dB以內(nèi)，證明Cat-5電纜可以傳輸1080p HDTV。

圖 5：預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)和電纜增益與頻率的關(guān)系

該電路的性能針對(duì) 10 m、20 m 和 30 m 電纜長(zhǎng)度進(jìn)行了測(cè)試。但是，如果需要較短（< 5 m）的電纜，則可以在沒(méi)有預(yù)加重的情況下使用驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)樗鼘⒛軌蛱幚磔^短的距離。

均衡器

圖6所示電路使用不帶預(yù)加重的AD8148板和帶均衡功能的AD8143接收器板。想法是一樣的;長(zhǎng)電纜的高頻衰減必須通過(guò)提高更高頻率的信號(hào)增益來(lái)抵消。AD8148驅(qū)動(dòng)器的增益設(shè)置為4，AD8143接收器的增益設(shè)置為低頻時(shí)為1，高頻時(shí)的增益設(shè)置為2。

圖6：具有均衡功能的AD8143

圖7所示為均衡器電路，該電路將低頻增益設(shè)置為1，將高頻增益設(shè)置為2，如圖8所示。小于2 MHz時(shí)，增益為0.5 dB，在6 MHz時(shí)達(dá)到約50 dB。

圖7：均衡電路

添加 30 m 電纜后，幅度保持在 1 dB 以內(nèi)，最高可達(dá) 80 MHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 1080p 高清電視所需的幅度。圖9顯示了2 MHz時(shí)的峰值約為40 dB。這將使高頻信號(hào)稍微變亮，但其效果在屏幕上并不明顯。

為了考慮輸入和輸出端接，需要增益4。AD8143的增益設(shè)置為1，因此驅(qū)動(dòng)器必須處理4的增益，并且仍然具有超過(guò)100 MHz的平坦頻帶。增益為4時(shí)，AD8148驅(qū)動(dòng)器可提供約500 MHz的平坦響應(yīng)，從而支持1080p HDTV應(yīng)用中的接收器。

圖 8：不帶電纜的均衡器幅度響應(yīng)

圖 9：使用 30 m 電纜的均衡器幅度響應(yīng)

結(jié)論

隨著對(duì)更好圖像的需求，對(duì)可以支持高清的廉價(jià)電纜的需求正在上升。Cat-5 UTP 電纜正在成為最佳的替代解決方案。針對(duì)長(zhǎng)距離需求提出的兩種解決方案，只需使用AD8148驅(qū)動(dòng)器以及AD8145或AD8143接收器，即可輕松轉(zhuǎn)換為更短的電纜。在所有情況下，所提出的解決方案始終保持從驅(qū)動(dòng)器輸入到接收器輸出的單位增益，所有內(nèi)部增益補(bǔ)償輸入和輸出端接損耗。這些獨(dú)立的解決方案允許使用廉價(jià)的Cat-5電纜進(jìn)行高清傳輸，取代當(dāng)今市場(chǎng)上更昂貴的電纜。

審核編輯：郭婷