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AV系統(tǒng)集成工程中常見(jiàn)信號(hào)模糊拖尾現(xiàn)象分析

來(lái)源:彩訊科技triolion        編輯:數(shù)字音視工程    2009-05-27 00:00:00     加入收藏

AV系統(tǒng)集成工程中常見(jiàn)信號(hào)模糊拖尾現(xiàn)象分析

    目前系統(tǒng)集成工程中,尤其是VGA信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸是工程中較為常見(jiàn)的問(wèn)題,所謂傳輸系統(tǒng)是指從計(jì)算機(jī)出口到顯示部分入口之間的所有環(huán)節(jié),包括分配器、矩陣、電纜及圖形控制器等等,由于信號(hào)傳輸距離較遠(yuǎn),傳輸系統(tǒng)的參數(shù)及周?chē)姶怒h(huán)境對(duì)信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生的影響不容忽視,

    常見(jiàn)到的現(xiàn)象表現(xiàn)為:圖像模糊、變暗,拖尾和重影,以及圖像顯示不穩(wěn)定(如:跳動(dòng)或黑屏等)等

    以上現(xiàn)象產(chǎn)生的原因不同,解決的方法不同。我們將其分為四大類:

    由于傳輸系統(tǒng)的幅頻特性及群延時(shí)特性造成的圖像模糊、變暗、拖尾;
    由于設(shè)備產(chǎn)生自激或環(huán)境電磁干擾產(chǎn)生的高頻干擾;
    由于系統(tǒng)電源地線處理不當(dāng)造成的低頻干擾; 
    由于設(shè)備或傳輸系統(tǒng)或接插件等阻抗不匹配而引起的重影反射及顯示不穩(wěn)定。
    本文先對(duì)模糊拖尾現(xiàn)象做出原理分析并提供一些解決方案,其他幾種情況將在今后加以論述。

造成模糊拖尾和變暗現(xiàn)象的原因從原理上可分為兩部分,一是信號(hào)在傳輸過(guò)程中的幅頻特性既帶寬不夠而引起的模糊和變暗;二是傳輸過(guò)程中的群延時(shí)特性造成的拖尾現(xiàn)象。幅頻特性,簡(jiǎn)言之就是不同頻率分量與幅度衰減之間的關(guān)系,以1024x768分辨率為例,一般認(rèn)為其帶寬在90)120MHz之間,所以我們關(guān)心100米100MHz的衰減情況。就矩陣切換器和分配器而言,本身均帶有一定的提升和驅(qū)動(dòng)能力,滿足信號(hào)傳輸不是問(wèn)題,但考慮到接插件的損耗,此部分的提升和驅(qū)動(dòng)能力在傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析時(shí)不予考慮。目前造成模糊、變暗、拖尾現(xiàn)象的問(wèn)題主要集中在傳輸?shù)碾娎|上,因?yàn)閭鬏斨惺褂玫碾娎|,就幅頻特性而言,其衰減呈反對(duì)數(shù)型。(如圖1-1中A曲線)

即頻率越高衰減越大,具體指標(biāo)祥見(jiàn)下表

- SYV-75-2 SYV-75-3 SYV-75-5-1 LG-RG59/5
1MHZ/100米 -3dB -2.2dB -1.2dB -1dB
100MHZ/100米 -22dB -15dB -10dB -8Db
200MHZ/100米 -38dB -24dB -15dB -12dB
外徑尺寸 - 15mm 22mm 18mm

由于各頻率分變量的衰減,所以造成圖像變暗(亮度不夠)和模糊,為改善該種情況,應(yīng)使傳輸設(shè)備的特性曲線呈對(duì)數(shù)型,如圖1-1中的B曲線。但在電路實(shí)踐中不可能達(dá)到這種理想狀態(tài),一般呈拋物線型如圖1-1中的C曲線。合成的結(jié)果呈如圖1-1中的D曲線。我們一般關(guān)心合成后的整形帶寬,可保證線路傳輸帶寬為80)120MHz,能夠明顯地改善變暗、模糊等情況,確保其高頻分量的傳輸與顯示。也有一些其它品牌的驅(qū)動(dòng)器,由于設(shè)計(jì)及各種原因,其帶寬較窄,在30)50 MHz左右,這樣雖有提升改善,但并未解決根本問(wèn)題。

群延時(shí)特性(Group Delay)是指:信號(hào)傳輸過(guò)程中,由于分布參數(shù)的存在,傳輸系統(tǒng)的特性參數(shù)不是純阻的,而是由電阻、電容、電感組成的網(wǎng)絡(luò),因此不同的頻率分量在同一介質(zhì)傳輸時(shí),到達(dá)的時(shí)間不同或有相位差,具體數(shù)學(xué)模型及分析這里不作詳細(xì)論述,就其產(chǎn)生的實(shí)際結(jié)果而言。這種群延時(shí)特性會(huì)造成信號(hào)波形的后延,即造成拖尾。如圖2-1。在傳輸設(shè)備中,要解決群延時(shí)問(wèn)題,就要對(duì)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)加重,即預(yù)失真,如圖2-2,合成后的波形將有明顯改善,如圖2-3。不同的電纜和不同的傳輸距離其幅頻特性和群延時(shí)特性不同,應(yīng)根據(jù)不同情況進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)我們的研究,傳輸系統(tǒng)幅頻特性越好,其群延時(shí)特性也越好。即一般而言的線越粗衰減和拖尾就越小。

在無(wú)補(bǔ)償情況下,65HZ 1024x768分辨率的RGBHV信號(hào)(100MHZ)理論上用SYV-75-3的電纜傳輸僅僅為20米,SYV-75-5-1的電纜也只能傳輸30多米。但在工程實(shí)踐中多數(shù)工程商和用戶認(rèn)為-6dB帶內(nèi)損耗傳輸?shù)膱D像可以接受,-9dB帶內(nèi)損耗傳輸?shù)膱D像能夠容忍,但群延時(shí)特性則必須進(jìn)行延時(shí)預(yù)加重調(diào)整,以解決拖尾問(wèn)題。

用于補(bǔ)償電纜幅頻特性和群延時(shí)特性的長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償分配器(Line Driver),以解決工程中對(duì)信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯?wèn)題,一般認(rèn)為,3+2或3+4電纜,距離應(yīng)控制在20 m左右,75-5電纜應(yīng)控制再50m左右,如大于此距離,就應(yīng)用長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行補(bǔ)償。因工程中使用的電纜規(guī)格型號(hào)不同,其直流阻抗、等效阻抗、分布電容、電感等參數(shù)不同,因此,必須對(duì)不同的情況進(jìn)行補(bǔ)償,理論上講,通過(guò)對(duì)電容、電感和電阻的調(diào)整可以解決,但實(shí)際應(yīng)用中,電容、電感的可調(diào)范圍較小,而且要對(duì)R、G、B三路信號(hào)同時(shí)調(diào)整,且調(diào)整量要一致,因此要想實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)難度很大,目前多采用預(yù)先設(shè)計(jì)好的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行迭加,即進(jìn)行分檔調(diào)整而不采用連續(xù)調(diào)整,但必須是可調(diào)整的,如果采用固定電路進(jìn)行一定的補(bǔ)償,不可能符合現(xiàn)場(chǎng)的不同情況,不應(yīng)稱為長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器。

長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備可根據(jù)不同規(guī)格電纜的衰減特性及電纜的不同長(zhǎng)度,仿真電纜的反對(duì)數(shù)曲線特性,進(jìn)行了分檔位的增益補(bǔ)償和群延時(shí)調(diào)整,大部分設(shè)備補(bǔ)償最多達(dá)8/16級(jí)(每級(jí)約15米),設(shè)備帶寬可達(dá)200MHz(未加補(bǔ)償),調(diào)整后傳輸系統(tǒng)帶寬可達(dá)80)120MHz。VGAD-1x2CC/L 8檔調(diào)整補(bǔ)償器針對(duì)10dB/100米、100MHz電纜,對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,在20m時(shí)起步調(diào)整,100m時(shí)達(dá)到最大,而VGAD-1x2CC/LT 16檔調(diào)整設(shè)備,在50m時(shí)起步調(diào)整,300m時(shí)達(dá)到最大,從目前看能滿足實(shí)際工程使用要求。

針對(duì)圖像不穩(wěn)定乃至黑頻等現(xiàn)象,長(zhǎng)線補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)器還可以對(duì)同步信號(hào)進(jìn)行了數(shù)字校正(ADSP,該技術(shù)非本文討論重點(diǎn),這里不做細(xì)述)。長(zhǎng)線補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)器操作便捷,設(shè)備前面板上設(shè)計(jì)了觸摸按鍵進(jìn)行補(bǔ)償檔位操作,此外,有的設(shè)備還增加了RS-232接口控制(VGAD-1x2CC/LT),便于客戶利用中控或PC機(jī)對(duì)其控制,并能節(jié)省設(shè)備,如圖3-1,例中對(duì)矩陣切換器而言,輸入線的長(zhǎng)度與輸出線的長(zhǎng)度各不相等,進(jìn)行補(bǔ)償時(shí),原則上應(yīng)在輸入部分采用不同的補(bǔ)償,以使輸入信號(hào)在矩陣入口時(shí)保持一致,由于輸出線長(zhǎng)度又不一致,也應(yīng)針對(duì)其采取不同的補(bǔ)償,設(shè)備較多,如果采用圖3-2的方案,在完成切換的同時(shí),將輸入、輸出線長(zhǎng)度的信息通知長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器,令其按不同的長(zhǎng)度進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整,可節(jié)省設(shè)備,減少投資。

以上僅是我們對(duì)工程應(yīng)用及相關(guān)原因分析的引玉之見(jiàn),如有不足之處敬請(qǐng)指正!

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