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有源与无源UTP技术的比较

2004-11-11 Extron Electronics InfoAV China


    前,将UTP(非屏蔽双绞线)线缆用于某些具体的高清晰度A/V应用,如较长的线缆长度、利用现有的基础设施以及有限的空间等的可行性已经得到人们的公认,然而,在我们做出使用UTP的决策之后,我们还存在着究竟是选择有源(即带电源)技术还是选择无源(即不带电源)技术来实现这一决策的问题。我们将会遇到的问题包括平衡信号、阻抗匹配和信号损耗。成本无疑是我们决策过程中需要考虑的一个因素,但作为A/V专业人士,信号质量必须是我们首先要考虑的问题。本文将讨论影响我们决策的几个因素。

有源与无源UTP技术的比较
图1
有源与无源UTP技术的比较
图2
有源与无源UTP技术的比较
图3
有源与无源UTP技术的比较
图4

    平衡信号
    UTP线缆的制造方法决定了它比同轴电缆更容易受噪声的影响。在大多数设备环境中,存在着来自电机、变压器、荧光灯以及其它公共噪声源的共模噪声,而由于UTP线缆没有屏蔽层,这些共模噪声会形成干扰。由于多个导线对距离很近而带来的邻近线对的串扰也是一个潜在的问题。最大限度地减少这种类型的干扰需要使用一种称之为差动信号的特殊信号类型,这种信号要求使用专用的发射机和接收机。
    下面是它的基本工作原理。在差动模式下(如图1和图2),当发射机接收到一个源信号时,它就会生成一个反向对等(镜像)信号,然后将这一平衡信号对发送到接收机。差动式接收机接收这一对平衡的正负输入信号,并利用两者之差生成一个输出信号。所有来自其它噪声源的感生共模噪声都导致相同的噪声信号被对等感生到两条导线中。接收机处理这一共模噪声的方式与其处理信号的方式相同,然而,由于两条导线中感生噪声的振幅和极性完全相同,所以其中的噪声相互抵消,只有原始信号被接收机输出。有源方案(发射机/接收机对)和无源方案(平衡-不平衡转换器)中使用的都是这一原理。
    例如,在图3中,发射机将输入信号转化成一个平衡的模拟信号,并沿着双绞线将其向前传送。差动式接收机利用两个信号之差来生成输出信号,结果就是获得无噪声的信号。

    阻抗匹配
    除了与若干种有关线缆的物理接头的连接问题外,还必须对阻抗匹配问题予以考虑。同轴电缆和视频信号的阻抗都是75欧姆,显示器的输入阻抗也是75欧姆。UTP线缆的阻抗通常为100欧姆(如如图4)。如果阻抗不匹配,其结果就是从信号源传输到目标的功率不是最大。这将会造成一部分能量被反射到信号源,导致出现重影并使得图像质量变差。有源方案和无源方案都必须解决这一问题。

    信号损耗
    信号损耗也叫信号衰减,是以dB(分贝)为单位来测量的。衰减量越大,接收机处的信号质量越差。衰减是UTP线缆的一个问题,因为绞合力度和绞合速率的差异、线缆中的弯曲及其它不均匀性、无屏蔽层和绝缘层类型/厚度的变化,都导致这种线缆天生缺乏均匀性——所有这些问题在同轴电缆中均不存在。无源平衡-不平衡转换器并不能解决这些问题。就其本质而言,无源发射机和接收机对解决信号损耗问题毫无帮助。实际上,无源装置会进一步衰减视频信号,从而使问题更加严重。最令人满意的是使用有源发射机/接收机对,有源发射机/接收机对不存在这种局限性,它们通过信号放大,辅之以针对信号的优化而设计的变量电平与峰值控制来解决信号损耗问题。

 

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