安科特长线驱动器远距离信号传输的解决方案

    工程中构建一个VGA信号传输、分配系统时，长距离传输是一个常见问题。 由于信号传输距离较远，传输系统的参数及周围电磁环境对信号质量产生的影响不容忽视，常见到的现象表现为：图像模糊、变暗、 拖尾和重影，以及图像显示不稳定（如：跳动或黑屏等）等，以上现象产生的原因不同，解决的方法不同。我们将其分为四大类：

    一、由于传输系统的幅频特性及群延时特性造成的图像模糊、变暗、拖尾；

    二、由于设备产生自激或环境电磁干扰产生的高频干扰；

    三、由于系统电源地线处理不当造成的低频干扰；

    四、由于设备、传输系统或接插件等阻抗不匹配而引起的重影反射及显示不稳定。

    造成模糊拖尾和变暗现象的原因从原理上可分为两部分，一是信号在传输过程中的幅频特性既带宽不够而引起的模糊和变暗；二是传输过程中的群延时特性造成的拖尾现象。幅频特性，简言之就是不同频率分量与幅度衰减之间的关系，以1024*768分辨率为例，一般认为其带宽在90~120MHz之间，所以我们关心100米100MHz的衰减情况。就矩阵切换器和分配器而言，本身均带有一定的提升和驱动能力，满足信号传输不是问题，但考虑到接插件的损耗，此部分的提升和驱动能力在传输系统设计和分析时不予考虑。目前造成模糊、变暗、拖尾现象的问题主要集中在传输的电缆上，因为传输中使用的电缆，就幅频特性而言，其衰减呈反对数型。（如下图中1曲线）

即频率越高衰减越大，具体指标祥见下表

	SYV-75-2	SYV-75-3	SYV-75-1
1MHZ/100米	-3dB	-2.2dB	-1.2dB
100MHZ/100米	-22dB	-15dB	-10dB
200MHZ/100米	-38dB	-24dB	-15dB
外径尺寸		15mm	22mm

    由于各频率分变量的衰减，所以造成图像变暗（亮度不够）和模糊，为改善该种情况，应使传输设备的特性曲线呈对数型，如上图中的2曲线。但在电路实践中不可能达到这种理想状态，一般呈抛物线型如上图中的3曲线。合成的结果呈如上图中的4曲线。我们一般关心合成后的整形带宽，如：安科特的长线驱动器（ANT-BT200）。可保证每100m线路传输带宽为80~120MHz ，能够明显地改善变暗、模糊等情况，确保其高频分量的传输与显示。也有一些其它品牌的驱动器，由于设计及各种原因，其带宽较窄，在30~50 MHz左右，这样虽有提升改善，但并未解决根本问题。

    群延时特性（Group Delay）是指：信号传输过程中，由于分布参数的存在，传输系统的特性参数不是纯阻的，而是由电阻、电容、电感组成的网络，因此不同的频率分量在同一介质传输时，到达的时间不同或有相位差，具体数学模型及分析这里不作详细论述，就其产生的实际结果而言。 这种群延时特性会造成信号波形的后延，即造成拖尾。如图2-1。在传输设备中，要解决群延时问题，就要对传输系统进行预加重，即预失真，如图2-2，合成后的波形将有明显改善，如图2-3。不同的电缆和不同的传输距离其幅频特性和群延时特性不同，应根据不同情况进行调整。根据我们的研究，传输系统幅频特性越好，其群延时特性也越好。即一般而言的线越粗衰减和拖尾就越小。

    在无补偿情况下，60HZ 1024*768分辨率的RGBHV信号（100MHZ）理论上用SYV-75-3的电缆传输仅仅为20米，SYV-75-5-1的电缆也只能传输30多米。但在工程实践中多数工程商和用户认为-6dB带内损耗传输的图像可以接受，-9dB带内损耗传输的图像能够容忍，但群延时特性则必须进行延时预加重调整，以解决拖尾问题。

    安科特公司专门研制和生产了用于补偿电缆幅频特性和群延时特性的长线驱动补偿器（ANT-BT200），以解决工程中对信号远距离传输的问题，一般认为，3+2或3+4电缆，距离应控制在20 m左右，75-5电缆应控制再50m左右，如大于此距离，就应用长线驱动器进行补偿。因工程中使用的电缆规格型号不同，其直流阻抗、等效阻抗、分布电容、电感等参数不同，因此，必须对不同的情况进行补偿，理论上讲，通过对电容、电感和电阻的调整可以解决，但实际应用中，电容、电感的可调范围较小，而且要对R、G、B三路信号同时调整，且调整量要一致，因此要想实现连续可调难度很大，目前多采用预先设计好的网络进行迭加，即进行分档调整而不采用连续调整，但必须是可调整的，如果采用固定电路进行一定的补偿，不可能符合现场的不同情况，不应称为长线驱动器。该长线驱动补偿设备根据不同规格电缆的衰减特性及电缆的不同长度，仿真电缆的反对数曲线特性，进行了分档位的增益补偿和群延时调整，该设备（ANT-BT200）补偿最多达16级（每级约15米），调整后传输系统带宽可达80~120MHz。

 

     由于同轴电缆自身的特性，当视频信号在同轴电缆内传输时其受到的衰减与传输距离和信号本身的频率有关。视频信号在同轴电缆内传输时不仅信号整体幅度受到衰减，而且各频率分量衰减量相差很大，特别是色彩部分衰减最大，因此75-5同轴电缆只适合于传输距离300米以内的视频信号，若传输控制信号还需另外布线，并且抗干扰能力也较差。

    光纤是为了解决远距离的视频信号传输而使用的。由于光纤整体传输系统价格太高，光纤铺设、连接需要专门设备，并且安装调试困难，故障难找，损坏不易维修等缺陷，对于2公里以内近距离视频传输而言，光纤并不是一个很好的选择。

    寻求一种经济、传输质量高、传输距离远的解决方案十分必要。北京安科特科技有限公司根据这种情况，结合国外近年的视频音频计算机VGA传输的发展趋势，较早开发出双绞线视频音频数据及计算机VGA信号传输设备（ANT-BT201），可以将双绞线应用于监控传输系统中。

    安科特ANT-BT201视频信号长距离传输设备可以在五类非屏蔽双绞线上传输一路高质量的RGBHV、RGBS或RGsB信号，或多路复合视频信号，最远可达1000英尺（约305米），同时实现一个双工串口通路。

    随着电脑网络的普及，网络成为新一代中控的资源和信号平台，具有成本轻、布线容易、兼容性好等特点。并且网络双绞线(UTP Cable)传输送视频信号已经被广泛使用。安科特科技研发出VGA信号双绞线传输收发器“ANT-BT201”，采用数字方式，对VGA信号进行编码、压缩和传输， 在接收端收到后，再进行解码和输出，并直接输出到投影机，完成VGA信号由双绞线的传输过程。

    对于视频信号而言，带宽达到6MHz，如果直接在双绞线内传输，也会衰减很大，因此视频信号在双绞线上要实现远距离传输，必须进行放大和补偿，双绞线传输设备就是完成这种功能。加上一对双绞线收发设备后，可以同时将三路图象传输到1500m远，传输图象的质量可以与光端机媲美。双绞线和双绞线传输设备价格都很便宜，并且施工方便，不但没有增加系统造价，反而在距离增加时其造价与同轴电缆相比下降了许多。所以，监控系统中使用双绞线进行传输具有明显的优势。

    由于在双绞线收发器中采用了先进的处理技术，极好地补偿了双绞线对视频信号幅度的衰减以及不同频率间的衰减差，保持了原始图象的亮度和色彩以及实时性，在传输距离达到1km或更远时，图象信号基本无失真。

    布线方便、线缆利用率高。楼宇大厦内广泛铺设的5类非屏蔽双绞线中任取一对就可以传送一路视频信号，无须另外布线；即使是重新布线，5类电缆也比同轴电缆及光纤容易的多。一根5类电缆内有4对双绞线，如果使用一对线传送视频信号，另外的几对线还可以用来传输音频信号、控制信号、或其它信号；若全部用来传送视频，可传送3路视频 ，提高了线缆利用率，同时避免了各种信号单独布线带来的麻烦，减少了工程造价。 

    抗干扰能力强。双绞线能有效抑制共模干扰，即使在强干扰环境下，双绞线也能传送极好的图象信号。而且，使用一根缆内的几对双绞线分别传送不同的信号，相互之间不会发生干扰。

    可靠性高、使用方便。安科特的双绞线传输设备带有多级防外界冲击措施，并且按工业级设计，使用起来也很简单，无需专业知识，也无太多的操作，一次安装，长期稳定工作。

    价格便宜，取材方便。由于使用的是目前广泛使用的5类非屏蔽双绞线，购买容易，而且价格也很便宜，给工程应用带来极大的方便。国外大量使用双绞线传输设备来传输视频音频数据及计算机VGA信号，给国内的双绞线传输设备的应用带来了广阔的前景。