AV系統(tǒng)集成工程中常見信號模糊拖尾現(xiàn)象分析
來源:彩訊科技triolion 編輯:數(shù)字音視工程 2009-05-27 00:00:00 加入收藏
目前系統(tǒng)集成工程中,尤其是VGA信號遠距離傳輸是工程中較為常見的問題,所謂傳輸系統(tǒng)是指從計算機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,由于信號傳輸距離較遠,傳輸系統(tǒng)的參數(shù)及周圍電磁環(huán)境對信號質(zhì)量產(chǎn)生的影響不容忽視,
常見到的現(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,一是信號在傳輸過程中的幅頻特性既帶寬不夠而引起的模糊和變暗;二是傳輸過程中的群延時特性造成的拖尾現(xiàn)象。幅頻特性,簡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)動能力,滿足信號傳輸不是問題,但考慮到接插件的損耗,此部分的提升和驅(qū)動能力在傳輸系統(tǒng)設(shè)計和分析時不予考慮。目前造成模糊、變暗、拖尾現(xiàn)象的問題主要集中在傳輸?shù)碾娎|上,因為傳輸中使用的電纜,就幅頻特性而言,其衰減呈反對數(shù)型。(如圖1-1中A曲線)
即頻率越高衰減越大,具體指標祥見下表
- | 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)備的特性曲線呈對數(shù)型,如圖1-1中的B曲線。但在電路實踐中不可能達到這種理想狀態(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)動器,由于設(shè)計及各種原因,其帶寬較窄,在30)50 MHz左右,這樣雖有提升改善,但并未解決根本問題。
群延時特性(Group Delay)是指:信號傳輸過程中,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,到達的時間不同或有相位差,具體數(shù)學(xué)模型及分析這里不作詳細論述,就其產(chǎn)生的實際結(jié)果而言。這種群延時特性會造成信號波形的后延,即造成拖尾。如圖2-1。在傳輸設(shè)備中,要解決群延時問題,就要對傳輸系統(tǒng)進行預(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特性不同,應(yīng)根據(jù)不同情況進行調(diào)整。根據(jù)我們的研究,傳輸系統(tǒng)幅頻特性越好,其群延時特性也越好。即一般而言的線越粗衰減和拖尾就越小。
在無補償情況下,65HZ 1024x768分辨率的RGBHV信號(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。但在工程實踐中多數(shù)工程商和用戶認為-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,但群延時特性則必須進行延時預(yù)加重調(diào)整,以解決拖尾問題。
用于補償電纜幅頻特性和群延時特性的長線驅(qū)動補償分配器(Line Driver),以解決工程中對信號遠距離傳輸?shù)膯栴},一般認為,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)用長線驅(qū)動器進行補償。因工程中使用的電纜規(guī)格型號不同,其直流阻抗、等效阻抗、分布電容、電感等參數(shù)不同,因此,必須對不同的情況進行補償,理論上講,通過對電容、電感和電阻的調(diào)整可以解決,但實際應(yīng)用中,電容、電感的可調(diào)范圍較小,而且要對R、G、B三路信號同時調(diào)整,且調(diào)整量要一致,因此要想實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)難度很大,目前多采用預(yù)先設(shè)計好的網(wǎng)絡(luò)進行迭加,即進行分檔調(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行一定的補償,不可能符合現(xiàn)場的不同情況,不應(yīng)稱為長線驅(qū)動器。
長線驅(qū)動補償設(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度,仿真電纜的反對數(shù)曲線特性,進行了分檔位的增益補償和群延時調(diào)整,大部分設(shè)備補償最多達8/16級(每級約15米),設(shè)備帶寬可達200MHz(未加補償),調(diào)整后傳輸系統(tǒng)帶寬可達80)120MHz。VGAD-1x2CC/L 8檔調(diào)整補償器針對10dB/100米、100MHz電纜,對參數(shù)進行優(yōu)化,在20m時起步調(diào)整,100m時達到最大,而VGAD-1x2CC/LT 16檔調(diào)整設(shè)備,在50m時起步調(diào)整,300m時達到最大,從目前看能滿足實際工程使用要求。
針對圖像不穩(wěn)定乃至黑頻等現(xiàn)象,長線補償驅(qū)動器還可以對同步信號進行了數(shù)字校正(ADSP,該技術(shù)非本文討論重點,這里不做細述)。長線補償驅(qū)動器操作便捷,設(shè)備前面板上設(shè)計了觸摸按鍵進行補償檔位操作,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機對其控制,并能節(jié)省設(shè)備,如圖3-1,例中對矩陣切換器而言,輸入線的長度與輸出線的長度各不相等,進行補償時,原則上應(yīng)在輸入部分采用不同的補償,以使輸入信號在矩陣入口時保持一致,由于輸出線長度又不一致,也應(yīng)針對其采取不同的補償,設(shè)備較多,如果采用圖3-2的方案,在完成切換的同時,將輸入、輸出線長度的信息通知長線驅(qū)動器,令其按不同的長度進行補償調(diào)整,可節(jié)省設(shè)備,減少投資。
以上僅是我們對工程應(yīng)用及相關(guān)原因分析的引玉之見,如有不足之處敬請指正!
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