最后一周电影下载:VGA信号传输中的数值分析

VGA信号根据不同的分辨率和场频（刷新频率），其像素的点时钟不同或者说折合的模拟宽带不同，如表1：

根据理论分析，方波是由1、3、5……等奇次谐波组成，如果能保证3次谐波通过，可保留其信息量的80%左右，如果保证 5次谐波通过，可报留其信息量的90%以上。一般而言，在折算模拟宽带时至少应保证3次谐波通过。另外，根据奈奎斯特采样原理，在A/D和D/A过程中，最大模拟带宽为采样率的1/2，因此由点（像素）时钟折算带宽时，考虑到D/A的过程，计算公式为：点时钟×3/2（如果要保证5次谐波则为点时钟× 5/2），例：1024×768×70，带宽为100MHZ左右，1280×1024×60，带宽为150MHZ左右，1600×1280，带宽为 240MHZ左右，在系统分析设计中首先要考虑的是信号的带宽。
   VGA信号由于带宽较宽（或者说频谱较宽），在传输过程中会表现出两种特性，第一，幅频特性，第二群延时特性，两种特性对图象质量影响的表现不同，解决的方式也不相同。
一． 幅频特性：简言之，就是传输过程中不同频率分量与幅度的关系，如图1：

上图是电缆的典型传输曲线，可以看出，频率越高，衰减就越大，即高频分量损失越多，通常定义幅度衰减3db时的频率为带宽，其中db=20lg幅度比或10lg功率比，3db意味着幅度比为0.707，功率比为1/2。  
传输系统中不仅只有电缆，如分配，切换，转换等过程都是传输过程，但一般这些过程都会有相应指标保障（仅幅频特性而言），传输的瓶颈主要在线缆方面。一般比较典型的电缆的幅频特性，如表2：
以上参数为100米/100MHZ时的参数。许多电缆的标称指标较高，但实际使用时效果很差，估计是指标参数不准确，故不可过于相信厂家（尤其是非正规厂家）的指标。SYV标准的电缆在拖尾等方面不如RG标准的电缆，在选型时可参考，以RG59电缆为例，表3是一组典型的参数：
    仅就幅频特性而言，1024×768×70的信号，要保证3db的带宽，用RG59的电缆，不加其他补偿措施的传输距离仅在30—40米左右，高分辨率的图像传输距离会更短。有一种较实际的估算方法评估图象质量：3db带宽为图像质量的理论值，工程实际中6db衰减时是可以认可的，9db衰减是能容忍的，再大就无法容忍了，这在数值分析时是一组可参考的数据。
二．群延时特性：理论上讲，不同的频率分量在同一介质中传输时，到达的时间不同。这是由于传输系统的分布参数引起的。形象地说，一个胖子和一个瘦子跑百米，不出意外的话，瘦子会先跑到。且不说VGA信号中频率分量很多，就单一波形而言，基波与多次谐波到达的时间就不同，这将造成波形的后延性失真，在图象表现上为“拖尾”。这在工程中很常见，比如有一色块，在其后有由深到浅的虚图像。线缆越细，距离越长，表现越明显。
要解决传输问题，不仅要解决幅频特性的问题，也要解决群延特性的问题，长线驱动器就因此而生，就幅频特性而言，要解决的问题如图2：
   就幅频特性而言，以利国的长线驱动为例，补偿后可达到150MHZ/100米；而针对群延时特性而言，就要对分布参数作出预校整（预失真），消除拖尾现象，长线驱动时根据线缆的参数和传输距离，分档进行不同的补偿调整，如8级或16级调整。值得说明的是，补偿是针对已破坏的图像而言，可使其看起来在亮度、模糊和拖尾等方面没有明显的缺陷，但比原装信号还是要差一些的。在系统设计时，首先要搞清楚信号的分辨率，最长的传输距离，才好决定使用什么线缆及选用何种设备，何种接口，一般而言，以1024×768分辨率为例，可进行如下选择：（仅供参考）
   如果距离大于300米，则要考虑其它传输方式，如光纤传输等。需要说明的一点是关于网络线传输，网络线比75-2等要细的多，因此就线缆特性而言要差，因此补偿也很大，即便如此，所能保证的带宽也较小，一般在70MHZ /100米以内，故应用范围应在100米左右距离，短时从成本考虑未必合算，距离长时图像质量无法保障，该方式的主要优点在于利用平衡传输解决了隔离问题，而不是在于提高图像质量。
75-2或更细的线缆可以焊在DB15的接头中，再粗一些的只好利用BNC接头，因此根据距离选线缆，随之也就可以确定何种接口形式了。

   利用网线（CAT5或CAT6等）传输VGA信号有几个优点：1.由于在传输过程中信号是利用平衡方式传输的，因此能根本解决设备之间不共地产生的低频干扰或击穿设备的问题，这在工程现场中是常见但难处理的问题；2.施工过程中走线问题得以简化，甚至可在综合布线时一起解决；3.在某些传输距离时，其性价比要优于传统VGA或RGB电缆，一般情况下，其价格也是可接受的，从综合评价上讲，网线传输是有其可用价值的。
    网线传输的原理是将R.G.B.H.V信号经过组合后，变为四组信号，利用网线的四对双绞线进行平衡方式的传输。优点主要是利用平衡方式的特点（隔离和抗干扰）。但网线又有其很致命的弱点，即带宽不够，双绞线的幅频特性（传输带宽）一般在100MHZ，这就根本限制了VGA信号（不同分辨率，尤其是高分辨率时）传输的应用范围，但对于分辨率在1024×768（75MHZ左右）或1280×1024（105MHZ左右）以下的信号还是有实用意义的，以本公司所设计的VGAD-1*2L5为例。未补偿时带宽93MHZ左右（100米）最大补偿时为75MHZ（这是由放大器的带宽增益积限定的）。
    由于双绞线同时存在幅频特性（带宽）问题和群延时问题，因此与长线驱动器类似，要作幅频持性与群延时调整，以补偿传输过程中的变暗，模糊和拖尾现象。利国公司的VGAD-1*2L5有16级调整，在100米时利用1024×768和1280×1024图象进行主观评价，效果是完全可接受的，没有拖尾等现象。由于不同分辨率的信号所占带宽不同，因此不能一概而论网络线传输的距离，比如300米或多少米，在640×480时有可能，如果1600×1200的信号能传50米就不错了，因此我公司产品的指标是给出100米网线时的带宽指标。
   网线传输还存在另一个问题，就是不等长问题，由于CAT5等网线在生产时考虑到网络信号的同频干扰，故意在生产时将各对线之间长度作成非等长的（有1%左右的长度差）这种结构在VGA信号传输时就造成了R.G.B信号到达的时间不一致，画面会出现分色。如果用专用的等长网线，对工程施工造成很大麻烦，并使网线传输的优点大打折扣，因此一般都采取长度补偿的办法，即对各组线进行长度补偿。但按1%进行补偿，在长距离时补偿线会很长，因此VGAD-1*2L5 中设计了分段补偿，即采用内部补偿加外部补偿，可缩短外部补偿线的长度。以我公司产品的经验，100米网线，补偿线分别为20cm-50cm左右，这在工程中是完全可以接受。
VGAD-1*2L5功能介绍：
1.幅频持性及群延时特性补偿调整，幅频特性调整：16级，无补偿时100米网线带宽，93MHZ，最大补偿时为75MHZ；
2.允许对H、V极性进行调整；
3.长度补偿：内置三段补偿，分别对60-100m，100-150m及150-220m进行补偿，利用内置各段补偿同时，外部补偿最大≤0.5m。