利用雙絞線傳輸視頻信號，是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。這里所說的視頻，包括復(fù)合視頻（VIDEO）、分離視頻（S-VIDEO）、色差分量視頻（Y V U）、RGB分量視頻（RGBHV）等多種視頻信號。而用于傳輸視頻信號的雙絞線，則主要是超五類雙絞線（CAT5）。本文著重討論視頻信號的超五類雙絞線傳輸與應(yīng)用。
1． 視頻信號的雙絞線傳輸原理
按照線路的形式，傳輸線可分為非平衡式和平衡式兩種。同軸電纜屬于非平衡傳輸線，雙絞線屬于平衡傳輸線。視頻設(shè)備，包括信號源及顯示設(shè)備，其接口通常是非平衡式，因此，可直接與同軸電纜匹配連接。要用雙絞線傳輸視頻信號，必需在發(fā)送端將非平衡信號轉(zhuǎn)換為平衡信號；以便驅(qū)動雙絞線，在接收端再將平衡信號轉(zhuǎn)換為非平衡信號，與顯示設(shè)備連接。一個基本的雙絞線視頻傳輸系統(tǒng)如圖１所示。圖中的A1是差分信號發(fā)送放大器，完成非平衡到平衡的轉(zhuǎn)換，A2是差分信號接收放大器，完成平衡到非平衡的轉(zhuǎn)換。
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圖1 |
2．超五類雙絞線（CAT5）消除串?dāng)_的原理
作為信號傳輸?shù)拿浇椋覀円髠鬏斁�不僅能有效地傳輸信號，同時具有很好的抑制干擾的能力。在雙絞線中，干擾主要來自以下兩方面：第一，外部干擾。第二，同一電纜內(nèi)部各線對之間的相互串?dāng)_。下面，我們對雙絞線消除干擾的原理作一分析。
2.1 雙絞線對外部干擾的抑制
2.1.1 干擾信號對未扭絞的雙線回路的干擾，見圖2。Ue為干擾信號源，干擾電流Ie在雙線回路的兩條導(dǎo)線L1、L2上產(chǎn)生的干擾電流分別是I1和I2。由于L1距離干擾源較近，因此，I1>I2，I3=I1―I2≠0，有干擾電流存在。
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圖2 |
2.1.2
干擾信號對扭絞的雙線回路的干擾，見圖3。與圖2不同的是，雙線回路在中點(diǎn)位置進(jìn)行了一次扭絞。在中點(diǎn)的兩邊，各自存在干擾電流I1和I2，I1＝I11―I21，I2=I22―I12。由于兩段線路的條件完全相同，所以I1=I2。總干擾電流I3=I1―I2=0。通過分析，可以得出結(jié)論：只要合理地設(shè)置線路的扭絞，就能達(dá)到消除了干擾的目的。
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圖3 |
2.2同一電纜內(nèi)部各線對之間的串?dāng)_
2.2.1兩個未作扭絞的雙線回路間的串?dāng)_，見圖4。其中回路1為主串回路，回路2為被串回路。回路1的導(dǎo)線L1上的電流I1在被串回路L3和L4中產(chǎn)生感應(yīng)電流I13和I14。由于L1與L3的距離較近，所以I13>I14，二者方向相對，抵消后尚余差值I4。同樣，回路1的導(dǎo)線L2上的電流I2在被串回路L3和L4中產(chǎn)生感應(yīng)電流I23和I24，I23>I24。二者相互抵消后，余下差值I3。由于導(dǎo)線L2與回路2的距離比導(dǎo)線L1近，其差值電流I3一定大于I4， I3與I4的差為I5，在回路2內(nèi)形成干擾。
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圖4 |
2.2.2 兩個扭絞相同的回路如圖5所示。回路1和回路2同時在線路中點(diǎn)位置作扭絞，因此，兩個回路的4根導(dǎo)線之間的相對關(guān)系與未作扭絞是完全相同的，根據(jù)以上分析可知，是不能起到消除回路間串?dāng)_的作用的。Us1和Us2分別在對方回路中產(chǎn)生干擾電流I12和I21，見圖5。由此可得出結(jié)論：兩個絞合的雙線回路扭距相同時，不能消除串?dāng)_。
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圖5 |
2.2.3 兩個扭距不同的雙線回路見圖6。回路1在線路的中點(diǎn)作扭絞。回路2除在線路的中點(diǎn)作扭絞外，還在A段和B段的二分之一處分別作扭絞。
下面以回路1為主串回路，回路2為被串回路。我們將整個線路分為A、B兩段，先分析A段的串?dāng)_。在A段內(nèi)，回路1未作扭絞，而回路2在二分之一處作扭絞。我們進(jìn)一步來看回路1的導(dǎo)線L1對回路2的干擾的情況，不難發(fā)現(xiàn)，與2.1.2節(jié)討論的情況完全相同。根據(jù)2.1.2的分析可知，由于回路2在A段的中點(diǎn)扭絞，干擾電流為零。同樣道理，導(dǎo)線L2對回路2的干擾電流也為零。因此，在A段，回路1對回路的串?dāng)_電流為零。
B段的情況與A段完全相同，在B段串?dāng)_電流也為零。因此，回路1對回路2的總串?dāng)_為零。由此可以得出結(jié)論：兩個各自扭絞雙線回路，只要合理的設(shè)計(jì)扭距，可以消除相互串?dāng)_。
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圖6 |
3
超五類雙絞線的結(jié)構(gòu)與技術(shù)指標(biāo)
3.1超五類雙絞線的結(jié)構(gòu)
一條超五類雙絞線電纜由4對線組成。每對線各自按反時針方向扭絞。4對線的扭距是各不相同的。采取這些措施，不僅可消除外部干擾，同時可消除線對間的串?dāng)_。超五類雙絞線各線對的扭距見下。
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表1 |
3.2 超五類雙絞線的主要技術(shù)指標(biāo)
超五類雙絞線的主要技術(shù)指標(biāo)有特性阻抗、衰減與回路串?dāng)_。
3.2.1 特性阻抗
特性阻抗是指在雙絞線輸入端施以交流信號電壓時，輸入電壓與電流的比值。線路的特性阻抗與線路的直流電阻是完全不同的兩個概念。線路的直流電阻與線路的長度成正比。而線路的特性阻抗完全由線路的結(jié)構(gòu)和材料決定，與線路的長度無關(guān)。傳輸線的分布參數(shù)在高頻狀態(tài)下的等效電路如圖7。由圖可見，線路的分布電阻和分布電感串聯(lián)在回路中，分布電容和分布電漏并聯(lián)在回路中。線路可以認(rèn)為是由無數(shù)個這樣的基本節(jié)連接起來的。這樣的一個混聯(lián)電路，不論線路多長，輸入阻抗是一個定值。根據(jù)分析，在信號達(dá)到一定頻率時，線路阻抗Z的值是:
式中：L為一個基本節(jié)的電感，C為一個基本節(jié)的電容。通常使用的非屏蔽超五類雙絞線的阻抗為100歐姆。
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圖7 |
3.2.2 衰減
信號通過雙絞線會產(chǎn)生衰減。雙絞線的衰減B是頻率的函數(shù)：
式中頻率f的單位是MHZ，B的單位是dB.
3.2.3回路串?dāng)_防衛(wèi)度
雙絞線的回路串?dāng)_擾防衛(wèi)度是表示同一電纜中的一個回路對來自另一個回路的干擾的防衛(wèi)能力，用Bc表示。
式中，Us為主串回路信號電壓，Uc為被串回路干擾電壓。雙絞線的串?dāng)_與頻率有關(guān)。隨著頻率的增高，回路串?dāng)_防衛(wèi)度降低。
超五類雙絞線的特性阻抗、衰減、串?dāng)_數(shù)據(jù)見表2。
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| 表2 |
北京兆科恒業(yè)電子技術(shù)有限公司
趙家鳳
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