(接上期)
回波损耗
是指设备(或器件,含电缆)输入端对信号接受的程度,即输入阻抗与传输线(含电缆及上端设备输出端)阻抗匹配的程度。所以,回波损耗与插入损耗整相反,其绝对值越大越好。也可以理解为:对反射波吸收的能力越强越好。这就要求设备间(含电缆)的匹配一定要好。
回波损耗会对接收机接收的信号的幅值产生影响,从而缩短了线缆的有效传输距离。良好的回波损耗性能是保证高频/高数率传输性能的关键,可将比特误差控制在系统所允许的水平范围内。
传输系统的回波损耗与采用的频率/数据传输速率成一定的函数关系。并且,频率/数据传输速率越高,回波损耗就越难以控制。
回波损耗在国标GB 3659-83《电视视频通道测试方法》中的用语是“反射损耗”,有如下文字描述:电视设备或视频通道作为一个单元在相互连接的输入、输出点上对地不平衡阻抗的标称值应为75Ω。
在频域中
ρ= 20log | 75 + Z(f)/ 75 - Z(f)| dB
式中 Z(f)—任意频率f处的阻抗
在时域中
ρ= 20log | A1 / A2 | dB
式中 A1 —入射信号幅度的峰-峰值
A2 —反射信号幅度的峰-峰值
ρ —反射损耗
由时域所用的公式可见,入射信号A1在分子上,反射信号A2在分母上。显然,无论从数学意义上,还是从物理意义上来看都说明A1越大越好,A2越小越好。
传输信道的回波损耗不仅受电缆性能的影响,还与连接器及发送/接收设备有很大关系。
高清晰度电视(HDTV)对电缆带宽的要求是750MHz。同时,还要求在三次谐波频率为2.25GHz(3×750)时,电缆仍具有良好的回波损耗性能。
减小回波损耗产生的方法
为了保证线缆具有较高的电气可靠性,必须对每一捆线缆都进行100%的回波损耗扫频测试。在安装数字传输电缆(尤其是高清同轴电缆)时,更要特别注意。因为不良连接器、操作不当或不正确的线缆拖拉和安装方式都会使线缆产生变形,从而引起回波损耗问题的发生。
保持良好回波损耗的要点:
·线缆制造工艺
·制造过程的一致性
·高速挤压绝缘材料
2.线缆的处理
·请正确操作,并采用适当的方法拖拉线缆。
3.线缆的安装
·请按制造商说明书安装线缆,其弯曲半径不能小于推荐的 弯曲半径,并按规定的方法捆扎线缆。
4.连接器
·只限使用高质量的75欧姆连接器
连接器损耗
在接触数字标清(SDTV)初始阶段,曾经用网络分析仪测量过市售无型号连接器的衰耗值。粗略的方法是:串联5段短线(5厘米)两头均接上BNC头,再用五个直通头连接,构成10个接点,共有2dB衰耗。平均每个接点衰减0.2dB。
KINGS公司提供的一组测试数据。专门为配合BELDEN公司的电缆179DTW / 2065-26-9s(一种外径细到2.8mm的新产品)而生产的BNC新产品,将其相连接 而测量的“插入损耗”和“回波损耗”值。与其形式相近的曲线还有多幅,这里仅将相关数据集中起来列表如下:
插入损耗 回波损耗 频点
20米电缆(两端含BNC) - 17.75dB - 23dB 1.5GHz
2.86米电缆(两端含BNC) - 2.75dB - 22.5dB 同上
7段2.86米电缆(含BNC) - 20dB - 22.5dB 同上
每个BNC接点损耗 -(0.1875 ~ 0.24 )dB 取- 0.21dB
表2
从对应的数据中分析可得出:
① 20米插入损耗 (-17.75dB )
② 2.86米插入损耗 (-2.75dB )
③ 7段2.86米加6个直通头的总插入损耗 (-20dB )
欲求接点损耗:
③ - ① = -20dB - 17.75dB = -2.25dB (6×2个接点)
∴每个接点的损耗为 - 2.25dB÷12 = -0.1875dB ④
还原求法:
② - ④×2 = -2.75dB+0.1875dB×2 = -2.375dB(每段电缆)
③-(-2.375dB×7) = - 20dB - (-16.6dB) = -3.39dB
∴每个接点的损耗为 - 3.39dB÷14个接点= -0.24dB
值得注意的是“三通头”不能借做“直通头”用!
均衡
一个实际的基带传输系统不可能完全满足理想的波形传输无失真条件,因而串扰几乎是不可避免的。当串扰造成严重时,必须对整个系统的传递函数进行校正,使其接近无失真传输的条件。这种校正是在频域进行的,称为频域均衡。如果这种校正是在时域进行的,既直接校正系统的冲激响应,称为时域均衡。随着数字信号处理理论和超大规模集成电路的发展,时域均衡已成为如今高速数据传输中所使用的主要方法。
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数字视频通道的指标要求是:各设备输出端必需达到800mv(指眼图幅度标称值,可略微正负10%)。但是并没有要求输入端必须是800mv。实际上由于电缆线路损耗较大(特别是频率高端)也确实达不到。
在标清数字视频制作系统中,由于SDI信号传输的码流相对低,系统内信号传输的距离不长,因此一般不太注意制作系统内的传输损耗问题。以Belden数字视频电缆传输视频基带信号为例:
根据Belden公司的报告上述这几种电缆的推荐使用长度如表:

高清基带信号传输的距离仅是标清SDI信号传输距离的1/3,因此在高清数字视频制作系统中,应注意传输中的衰减问题。
视频制作系统的构成
视频切换台,视频矩阵、摄像机、磁带录像机、硬盘录像机、帧同步器、字幕机、外接口盘、播出系统、光端机、卫星车、数字微波、同步机。
以上设备之间的连接是通过视频电缆完成的,为灵活地进行信号调度在完整的制作系统中,设备之间的输入输出连接都需通过视频跳线盘。在这样的系统构成中,视频信号在传输过程中会有电缆损耗、连接器损耗、跳线盘的插入损耗和扎线损耗。电缆损耗是指设备连接中所用视频电缆由于线径、材料品质和长度不同所产生的损耗,相同材料品质的电缆线径越粗对信号的损失越小,目前常用的视频电缆线径大约分为Φ3、Φ4、Φ5和Φ7四种规格。以Belden数字电缆为例:相应的型号分别为1855A、1505A、1694A和7731A。
测量的目的
随着高清电视频道的开播,使用高清电视转播车在进行现场直播的要求日益增加,现场直播时,需要将高清数字信号传回电视台,传输方式有光端机、卫星车或数字微波。数字微波编码器一般设在转播车上,不用考虑电缆传输问题;而光缆机房经常远离转播车的停放地从几十米到几百米不等;卫星车停放由于受到场地和卫星方位的限制,停放位置离转播车也是从几十米到几百米不等。由于使用了嵌入音频技术,转播车与光端机或卫星车之间的信号连接使用一根视频电缆即可。另外,在系统集成时,根据需要使可用不同的型号规格的电缆进行设备之间的连接,而不会对系统产生影响。此次测量的目的在于明确在实际应用中,我们在何种场合或条件下,使用何种规格和长度的的视频电缆,既可以满足高清节目制作的需要,又可以节约费用和使用空间,可以为我们在实际工作中提供应用的依据。
实际应用测量
以北京电视台十八迅道和八讯道高清转播车为信号源对BELDEN 1855A、1505A、1694A和7731A四种型号的数字电缆进行测量,主要测量电缆长度对高清基带信号的衰减量,用眼图幅度进行量值的表述,另外兼顾测量插入损耗。北京电视台十八迅道高清转播车使用TEK-TG700同步机、SONY MVS-8000GSF高清数字视频切换台、SONY IXS-6700矩阵、SONY HKPF-SP003高清视频信号分配放大器。八讯道高清转播车使用EVERTS-5600同步机、THOMSON KAYAK-HD-200C高清数字视频切换台、THOMSON Concerto矩阵、SNELL & WILCOX IQSDA0126-1A高清视频信号分配放大器。测量仪器使用TEKTRONIX WFM7100M示波器。