利用雙絞線傳輸視頻信號，是近年來發展起來的一項新技術。這里所說的視頻，包括復合視頻（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。而用于傳輸視頻信號的雙絞線，則主要是超五類雙絞線（CAT5）。本文著重討論視頻信號的超五類雙絞線傳輸與應用。
1． 視頻信號的雙絞線傳輸原理
按照線路的形式，傳輸線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，雙絞線屬于平衡傳輸線。視頻設備，包括信號源及顯示設備，其接口通常是非平衡式，因此，可直接與同軸電纜匹配連接。要用雙絞線傳輸視頻信號，必需在發送端將非平衡信號轉換為平衡信號；以便驅動雙絞線，在接收端再將平衡信號轉換為非平衡信號，與顯示設備連接。一個基本的雙絞線視頻傳輸系統如圖１所示。圖中的A1是差分信號發送放大器，完成非平衡到平衡的轉換，A2是差分信號接收放大器，完成平衡到非平衡的轉換。
|
|
|
圖1 |
2．超五類雙絞線（CAT5）消除串擾的原理
作為信號傳輸的媒介，我們要求傳輸線不僅能有效地傳輸信號，同時具有很好的抑制干擾的能力。在雙絞線中，干擾主要來自以下兩方面：第一，外部干擾。第二，同一電纜內部各線對之間的相互串擾。下面，我們對雙絞線消除干擾的原理作一分析。
2.1 雙絞線對外部干擾的抑制
2.1.1 干擾信號對未扭絞的雙線回路的干擾，見圖2。Ue為干擾信號源，干擾電流Ie在雙線回路的兩條導線L1、L2上產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
干擾信號對扭絞的雙線回路的干擾，見圖3。與圖2不同的是，雙線回路在中點位置進行了一次扭絞。在中點的兩邊，各自存在干擾電流I1和I2，I1＝I11―I21，I2=I22―I12。由于兩段線路的條件完全相同，所以I1=I2。總干擾電流I3=I1―I2=0。通過分析，可以得出結論：只要合理地設置線路的扭絞，就能達到消除了干擾的目的。
|
|
|
圖3 |
2.2同一電纜內部各線對之間的串擾
2.2.1兩個未作扭絞的雙線回路間的串擾，見圖4。其中回路1為主串回路，回路2為被串回路�；芈�1的導線L1上的電流I1在被串回路L3和L4中產生感應電流I13和I14。由于L1與L3的距離較近，所以I13>I14，二者方向相對，抵消后尚余差值I4。同樣，回路1的導線L2上的電流I2在被串回路L3和L4中產生感應電流I23和I24，I23>I24。二者相互抵消后，余下差值I3。由于導線L2與回路2的距離比導線L1近，其差值電流I3一定大于I4， I3與I4的差為I5，在回路2內形成干擾。
|
|
|
圖4 |
2.2.2 兩個扭絞相同的回路如圖5所示�；芈�1和回路2同時在線路中點位置作扭絞，因此，兩個回路的4根導線之間的相對關系與未作扭絞是完全相同的，根據以上分析可知，是不能起到消除回路間串擾的作用的。Us1和Us2分別在對方回路中產生干擾電流I12和I21，見圖5。由此可得出結論：兩個絞合的雙線回路扭距相同時，不能消除串擾。
|
|
|
圖5 |
2.2.3 兩個扭距不同的雙線回路見圖6�；芈�1在線路的中點作扭絞�；芈�2除在線路的中點作扭絞外，還在A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。我們將整個線路分為A、B兩段，先分析A段的串擾。在A段內，回路1未作扭絞，而回路2在二分之一處作扭絞。我們進一步來看回路1的導線L1對回路2的干擾的情況，不難發現，與2.1.2節討論的情況完全相同。根據2.1.2的分析可知，由于回路2在A段的中點扭絞，干擾電流為零。同樣道理，導線L2對回路2的干擾電流也為零。因此，在A段，回路1對回路的串擾電流為零。
B段的情況與A段完全相同，在B段串擾電流也為零。因此，回路1對回路2的總串擾為零。由此可以得出結論：兩個各自扭絞雙線回路，只要合理的設計扭距，可以消除相互串擾。
|
|
|
圖6 |
3
超五類雙絞線的結構與技術指標
3.1超五類雙絞線的結構
一條超五類雙絞線電纜由4對線組成。每對線各自按反時針方向扭絞。4對線的扭距是各不相同的。采取這些措施，不僅可消除外部干擾，同時可消除線對間的串擾。超五類雙絞線各線對的扭距見下。
|
|
|
表1 |
3.2 超五類雙絞線的主要技術指標
超五類雙絞線的主要技術指標有特性阻抗、衰減與回路串擾。
3.2.1 特性阻抗
特性阻抗是指在雙絞線輸入端施以交流信號電壓時，輸入電壓與電流的比值。線路的特性阻抗與線路的直流電阻是完全不同的兩個概念。線路的直流電阻與線路的長度成正比。而線路的特性阻抗完全由線路的結構和材料決定，與線路的長度無關。傳輸線的分布參數在高頻狀態下的等效電路如圖7。由圖可見，線路的分布電阻和分布電感串聯在回路中，分布電容和分布電漏并聯在回路中。線路可以認為是由無數個這樣的基本節連接起來的。這樣的一個混聯電路，不論線路多長，輸入阻抗是一個定值。根據分析，在信號達到一定頻率時，線路阻抗Z的值是:
式中：L為一個基本節的電感，C為一個基本節的電容。通常使用的非屏蔽超五類雙絞線的阻抗為100歐姆。
|
|
|
圖7 |
3.2.2 衰減
信號通過雙絞線會產生衰減。雙絞線的衰減B是頻率的函數：
式中頻率f的單位是MHZ，B的單位是dB.
3.2.3回路串擾防衛度
雙絞線的回路串擾擾防衛度是表示同一電纜中的一個回路對來自另一個回路的干擾的防衛能力，用Bc表示。
式中，Us為主串回路信號電壓，Uc為被串回路干擾電壓。雙絞線的串擾與頻率有關。隨著頻率的增高，回路串擾防衛度降低。
超五類雙絞線的特性阻抗、衰減、串擾數據見表2。
 |
| 表2 |
北京兆科恒業電子技術有限公司
趙家鳳
|
