借助均衡和预加重技术使用30米5类UTP电缆
出处:jiwei.net 发布于:2011-01-25 10:27:10
过去几年,由于5类非屏蔽双绞线(UTP)电缆具有可观的性能和 低成本优势,其使用范围有所增加。此类电缆目前用于键盘-视 频 -鼠标(KVM)网络,四根双绞线中的三根传送红、绿、蓝(RGB)视频信号。随着高清电视(HDTV)越来越普及,在需要长距离连接(远30米)时,此类电缆可提供一种廉价的解决方案。
5类UTP电缆经济实惠,但其性能会随着距离加长而迅速下降。本文针对使用长30米电缆传输HDTV 1080p 信号的应用(需要约75 MHz 的视频带宽),提出两种可以降低传输损耗的解决 方案。
图1显示了30米电缆的幅度响应与频率的关系。75 MHz时的损 耗约为6dB,因此必须在传输之前或接收之后增加6dB的高频 增益。
图 1:电缆衰减与频率的关系(30 米)
表1列出了的HDTV标准和要求。高清蓝光播放机使用1080p 16:9 HDTV。所需的确切视频带宽未明确定义,但75MHz 应足以满足体验需要。
表 1:常见视频分辨率和带宽
预加重
图2所示电路利用带预加重的AD8148驱动板来补偿30米5类 UTP电缆所引起的衰减。接收端使用无均衡的AD8145板,其增 益设置为2
图 2:带预加重的 AD8148
图3显示预加重电路。差分放大器AD8148内部设置增益4(12 dB);RC网络控制总增益,低频时的起始增益为2,然后缓慢增加到高频时的增益4,如图4所示。
图 3:预加重电路
图 4:预加重增益与频率的关系
一般构想是利用驱动器的预加重来抵消电缆在高频时的衰减。如 果接收器的平坦度带宽高于100 MHz,AD8145的增益设为2就是这种情况,将接收器添加到电缆输出端不会影响带宽。图5显示6 dB增益时1 dB平坦度带宽可达100 MHz,证明5类电缆可以传输1080p HDTV信号。
图 5:预加重网络以及电缆增益与频率的关系
此电路的性能已针对10米、20米和30米电缆进行过测试。不过, 如果所需电缆较短(5米以下),则可以不使用预加重,驱动器本身就能够应付较短的距离。
均衡器
AD8143接收器板。其原理相同:必须通过提升高频时的信号增益来抵消长电缆的高频衰减。AD8148驱动器的增益设为4; AD8143接收器的增益在低频时设为1,在高频时设为2。
图 6:带均衡的AD8143
图7显示了均衡器电路;低频时增益设为1,高频时增益设为2, 如图8所示。当频率低于2 MHz 时,增益为0.5 dB;当频率为50 MHz时,增益达到约6 dB。
图 7:均衡电路
添加30米电缆后,幅度仍然平坦,1 dB平坦度带宽可达80 MHz, 超过1080p HDTV信号所需的带宽。图9显示在40 MHz时出现约2 dB峰化。这会使高频信号更亮一点,但在屏幕上难以注意到 其影响。
考虑到输入和输出端接,增益需为4。AD8143的增益设为1,因此驱动器必须提供4的增益,同时平坦度带宽仍需高于100 MHz。 增益为4时,AD8148驱动器提供约500 MHz的平坦度带宽,可以支持1080p HDTV应用中的接收器。
图 8:无电缆的均衡器幅度响应
图 9:带 30 米电缆的均衡器幅度响应
结束语
随着人们不断追求更高画质,对能够支持高清信号的廉价电缆的 需求也不断上升。5类UTP电缆日渐成为的替代解决方案。 本文针对较长距离传输需要提出的两种解决方案,只需使用无预 加重的AD8148驱动器和AD8145或AD8143接收器,便很容易 转用于较短的电缆。无论何种情况,所提出的解决方案都能使驱 动器的输入到接收器的输出保持单位增益,所有内部增益用于补 偿输入和输出端接损耗。这些独立的解决方案允许采用廉价的5类电缆进行高清传输,从而取代当今市场上较贵的电缆。
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