(接上期)
HD-SDI光传输装置的选择方法
在引进HD-SDI光传输装置的时候，必须要注意选择的产品是否符合SMPTE标准。另外，即使是按照SMPTE规格生产的装置之间也有可能发生匹配方面的问题，这是需要注意的。还有一点是必须考虑的，那就是作为SDI的检测，要根据SMPTE PR198的规定使用包含许多直流成分的、称为检查过滤信号的检测信号，并能够无误的将其进行传输。
因此装置必须是面向广播传输、在传输带宽或比特率、编码方式的设计与其他通信设备有所不同，不同的装置设计就不能使用。
如上所述，必须事先了解HD-SDI光传输装置是否能够传输以上的检测信号。
首先要了解一下HD-SDI光传输装置的一般构成。对于用于HD-SDI的装置或模组，需要考虑是否存在带宽不足，或者有无内置进行波形补偿的电缆均衡器及进行波形整形的时钟恢复器等问题。
另外，有时可能需要请厂家对装置进行实际性能的演示或进行测定评价。
除了以上要求外，还需要考虑装置是否满足其他方面的要求规格。比如说装置的大小尺寸、要传输的信道数等等。再进一步，还可能考虑除了HD-SDI信号以外、能否同时满足传输SD-SDI、AES/EBU信号或MPEG2-TS信号等规格要求。
HD-SDI光传输装置的标准构成
信号发射机（E/O：电-光转换器）、信号接收器（O/E：光电转换器）的标准方框图如图6所示。
在此就各个部分进行说明。
·电缆均衡器（Cable Equalizer）
通过同轴电缆传输高频信号的时候，信号与频率平方根成反比进行衰减。所以衰减量根据所用电缆的长度而变化。为了补偿这种衰减量就要用到电缆均衡器。
图7表示的是衰减造成的损失与补偿的关系。另外，图8是经由50m同轴电缆传输的HD-SDI的波形与被电缆均衡器均衡过的波形的示意图。
电缆均衡器将电缆中发生的抖动成分直接输出。
·时钟恢复器（Reclocker）
时钟恢复器的作用是通过对信号波形进行整形，使眼图的开口变大。
时钟恢复器将输入的HD-SDI信号使用PLL（锁相环路）提取时钟信号进行再生，利用再生的时钟信号对时间再度进行调整，从而使波形得到整形。
此时PLL的带宽决定了低频的抖动成分得以直接输出，而高频的抖动成分由于被抑制，结果是抖动能够被除去。但是这个高频抖动的振幅如果超过0.2UI就会引起闭锁时间错误，结果可能造成数据的误码。
图10是通过时钟恢复器使眼图开口变大，高频抖动被除去的波形示意图。
·激光二极管（LD）与激光驱动器（LD driver）
激光二极管的作用是将电信号转换成光信号，通过注入电流就能够容易的进行光的连续发射。另外通过电流的ON/OFF可以实现对光输出ON/OFF的控制。根据这样的特征，将本来是1和0的连续信号的HD-SDI信号借助激光驱动器调制成光的ON/OFF信号。
激光驱动器不只是把电流注入到LD中，还进行APC（自动功率控制）控制，稳定光输出。一般来说因为LD模组进行APC，内置有监视LD发光功率的光电二极管（Photo Diode），将此监视输出反馈到激光驱动器使输出功率得以稳定。
因为APC反馈时间常数对传输带宽与响应有影响，所以需要具备能够传输SDI信号的特征。
·光电二极管（PD）与TIA（转移阻抗放大器）
在信号接收一端，把以光的形式传输的HD-SDI信号转换成电信号。作为光接收元件需要使用与信号发送器一端的发光元件（LD）相同光波长与波长感度特性的二极管，根据射入光的水平输出相应的电流。另一方面TIA将从二极管接收的电流转换成电压并进行低阻抗的输出。因为光接收器发生的杂音（热杂音、发射杂音）会使信噪比发生劣化，对光的接收灵敏度造成重大影响，所以要求具备低噪声特性。
通常二极管与TIA集成在一个模组里面，根据规格的不同可能有的低频滤波不能满足前述检测过滤信号的带宽要求，而无法传输，这是需要注意的。
·限制放大器（后级放大器）
对在TIA转换成电压的信号增幅到规定的水平。此增幅的信号要在后段的时钟恢复器进行波形的整形。
·电缆驱动器
电缆驱动器按照SPMT292的规定对信号的振幅、上升下降时间进行调整，以75Ω的阻抗输出HD-SDI信号。
HD-SDI光传输装置的评价与测定
即使对于同样按照SMPTE292进行制造，性能方面也会因厂家或产品而异。换言之就是良莠不齐。为了更透彻的认识，需要采用一定的方法对HD-SDI光传输装置的性能进行评价和测定。
·眼图测定
串行数字视频信号的品质确认中要用到眼图的测定。这对于评价通过光传输装置或回路的信号品质是有用的。
由HD-SDI信号发生器将彩条信号输入到被测光传输装置，最后用HD-SDI波形监视器对恢复的SDI电信号进行测定。波形监视器不显示基带模拟波形，而是测定眼图。
在此测定信号的上升、下降时间、过冲、下冲、振幅水平等是否符合规格（SMPTE292）。
·抖动测定
SDI中规定有2种抖动。一种是定时抖动，这是包含在信号中的抖动的总称，规定为包含从10Hz到时钟频率的1/10即HD-SDI的场合为148MHz的频率成分的抖动。10Hz以下的抖动可以因漂移而除外。原因是测量装置难以生成不受10Hz以下的漂移影响的稳定的基准时钟。
SDI的另外一种抖动是校准抖动。规定为包含从100Hz到与定时抖动一样148MHz的频率成分的抖动。因为以时钟再生为目的的PLL通常不能跟踪过高的频率，所以测量的目的是验出有对数据有影响的、难以跟踪的有代表性的抖动数值。
作为容许抖动值，定时抖动值规定为1UI、校准抖动值规定为0.2UI（Unit Interval）。1UI是一个时钟周期，在HD-SDI的场合按照1.485Gb/s计算1UI=673.4psec，0.2UI就相当于134psec。[Page]
抖动的测定与眼图一样采用波形监视器进行。
关于抖动
对于像HD-SDI这样的连续传输系统，以下列举的特性会影响数字信号的矩形波形，数据由“0”变“1”或者由“1”变“0”的时间点的变化称之为抖动，表现为从时间的理想位置的微小变动。
1.振幅水平的衰减
2.因带宽限制造成的波形位移
3.传输路径的群迟延时间位移
4.阻抗不匹配造成的波形位移
5.因为半导体元件造成的非线形位移或杂音
6.耦合造成的直流偏置
7.串扰或者外来噪音等等
一般来说，数据即使包含了这样的抖动，只要电缆均衡器的输出能够充分确保眼图，并且能够获得稳定的时钟信号的话，在信号接收端就可以对数据进行正确的再生。实际上因为时钟要从传输的连续信号中提取，所以再生时包含了信号中的抖动。像这样包含抖动的再生时钟因为边缘位置向眼图开口部位的中心附近移动，对时间进行修正，所以在包含低频成分的抖动较大的场合信号接收数据也不会发生误码。但是随着抖动的频率增高，时钟的跟踪难度也会加大，就会最终不能对时间进行修正而发生数据的误码。基于这样的理由对抖动的测定，对装置、回路或信号的品质进行评价是重要的。
·光传输的抖动
上面所说的是由电气原因造成的抖动，另一方面在光纤中存在光插入损失或分散等低品质情况，也以抖动的形式表现出来。分散中又包括波长分散与模分散，在SMPTE规定的SM（单模）光纤中的问题不是模分散，而只有波长分散。
波长分散是因为光纤内部各种波长的传播速度存在极微小的差异而造成的，这相当于同轴电缆的群迟延。标准光纤的波长分散在1310nm的场合呈现零特性，所以使用1310nm的光传输装置由于波长分散的损失是最小的。
·通过检查过滤信号进行疲劳试验
SMPTE292中规定的测试信号为彩条测试信号，使用检查过滤信号会给传输回路造成很大的负担，由此可以对回路或系统是否出现动作错误进行诊断。
诊断方法是使用带有CRC验出机能的波形监视器。通过该机能可以验证接收到的信号中是否有错误。
检查过滤信号（病态信号）
SDI的信道编码方式采用扰频NRZI，这样作的目的是减少信号传输中的直流成分（连续的1或者0）。但是，对于某些特殊的数据排列还是会发生连续的1或者0的情形。这种场合下的直流成分可能会引起HD-SDI光传输装置以下问题。
1.引起电缆均衡的变动而使抖动增加、信号劣化。
2.由于信号的变化点少而使时钟恢复器的再生时钟频率的稳定性劣化。
3.LD驱动器的APC时间常数的相关信号水平的稳定性劣化。
4.由于光信号接收模组（PD/TIA）的低通带宽特性而使信号劣化。
5.因为限制放大器的DC偏置取消的带宽特性造成的信号劣化。
6.其他因信号的耦合时间常数的影响造成的信号劣化。
由于上述信号的劣化或者回路的稳定性劣化，结果可能造成信号接收端产生误码，对于这样的状态有必要进行检测。
SMPTE RP198中规定有这样的检测信号，通过故意加重直流成分，以对其影响进行评价，这样的信号称之为检查过滤信号或者病态（Pathological）信号。
这种负担有2种形式，一种是电缆均衡器试验用的一个“1”后面连续跟着19个“0”，另一种是20个“1”后面连续跟着20个“0”，信号的变化点很少，时钟信号难以提取，故用作锁相环路（PLL）性能的检测。
这样的状态发生一次以后至下一个EAV之前会连续发生，成为强大的疲劳信号，在EAV肯定要进行重新设定，所以最长连续1行，从概率来看，HD-SDI的加扰次数为9次，发生率为1行/512行。
紫色的上半部分是电缆均衡器试验用的疲劳波形发生的信号画面，灰色的下半部分是数据变化点少的时钟恢复器试验用的疲劳波形发生的信号画面。
关于CRC（Cyclic Redundancy Check）
HD-SDI使用CRC校验活动数字行或与之连接的EAV数据错误。
该方法专业性强，有难以理解的地方，在此进行简单的说明。
首先，在信号发送端把活动数字行的连续数据以及EAV数据约38000比特与既定的18比特数据相除，计算出余数，作为CRC数据一起进行传输。
在信号接收端对接收的数据进行同样的计算，求得CRC，如果传送过来的CRC与信号接收端计算出来的CRC一致的话就可以说数据没有错误。
CRC分别计算亮度信号与色差信号，能够检测出各行的每个数据错误。
·嵌入音频测定
有的类型的波形监视器搭载有嵌入音频信号的监视机能或者水平表示机能，通过SDI信号的状态就能够嵌入音频信号。
装置评价的举例
下边介绍一下实际使用波形监视器测定的波形。
此波形是由信号发生器通过10m的同轴电缆直接输入到波形监视器而观测到的波形。可以看出被噪音埋没，眼图完全溃乱了。
该波形是刚才的信号（经由100m同轴电缆）通过EO（佳耐美电气制造EO-100）转换成光信号，再经过20km的光纤通过OE（佳耐美电气制造OE-101）重新转换成电信号以后的波形。因为E/O搭载的电缆均衡器以及E/O、O/E双方搭载的时钟恢复器的作用，波形的眼图得以完全的展开。
图14是附加有2MHz的抖动成分约0.4UI的波形。
图15表示的是图14的信号通过EO与OE，然后再与刚才一样通过20km的光纤进行传输的波形。
因为E/O、O/E中搭载的时钟恢复器对抖动起到抑制作用，所以抖动值由340psec变成了122psec，得到了改善。
SMPTE规格以外的光传输装置
以上的陈述都是针对SMPTE规格的光传输装置进行的，根据具体情况有时要求将HD-SDI信号进行更长距离更大容量的传输，这时要用到SMPTE接口规格中未被定义的规格。比如说为了使用功率预算而必须提高发光功率，或者为了现有回路及有效利用回路条数而需要使用1310nm以外的发光波长的激光，或者是不经压缩而直接以IP数据包的形式利用SDH/SONET网进行长距离传输等。（全文完）[Page]