借助均衡和预加重技术使用30米5类UTP电缆

     过去几年，由于5类非屏蔽双绞线（UTP）电缆具有可观的性能和 低成本优势，其使用范围有所增加。此类电缆目前用于键盘-视 频 -鼠标（KVM）网络，四根双绞线中的三根传送红、绿、蓝（RGB）视频信号。随着高清电视（HDTV）越来越普及，在需要长距离连接（远30米）时，此类电缆可提供一种廉价的解决方案。

　　5类UTP电缆经济实惠，但其性能会随着距离加长而迅速下降。本文针对使用长30米电缆传输HDTV 1080p 信号的应用（需要约75 MHz 的视频带宽），提出两种可以降低传输损耗的解决 方案。

　　图1显示了30米电缆的幅度响应与频率的关系。75 MHz时的损 耗约为6dB，因此必须在传输之前或接收之后增加6dB的高频 增益。

图 1：电缆衰减与频率的关系（30 米）

　　表1列出了的HDTV标准和要求。高清蓝光播放机使用1080p 16:9 HDTV。所需的确切视频带宽未明确定义，但75MHz 应足以满足体验需要。

表 1：常见视频分辨率和带宽

　　预加重

　　图2所示电路利用带预加重的AD8148驱动板来补偿30米5类 UTP电缆所引起的衰减。接收端使用无均衡的AD8145板，其增 益设置为2

图 2：带预加重的 AD8148

　　图3显示预加重电路。差分放大器AD8148内部设置增益4（12 dB）；RC网络控制总增益，低频时的起始增益为2，然后缓慢增加到高频时的增益4，如图4所示。

图 3：预加重电路

　图 4：预加重增益与频率的关系

　　一般构想是利用驱动器的预加重来抵消电缆在高频时的衰减。如 果接收器的平坦度带宽高于100 MHz，AD8145的增益设为2就是这种情况，将接收器添加到电缆输出端不会影响带宽。图5显示6 dB增益时1 dB平坦度带宽可达100 MHz，证明5类电缆可以传输1080p HDTV信号。

图 5：预加重网络以及电缆增益与频率的关系

　　此电路的性能已针对10米、20米和30米电缆进行过测试。不过， 如果所需电缆较短（5米以下），则可以不使用预加重，驱动器本身就能够应付较短的距离。

　　均衡器

　　AD8143接收器板。其原理相同：必须通过提升高频时的信号增益来抵消长电缆的高频衰减。AD8148驱动器的增益设为4； AD8143接收器的增益在低频时设为1，在高频时设为2。

　图 6：带均衡的AD8143

　　图7显示了均衡器电路；低频时增益设为1，高频时增益设为2， 如图8所示。当频率低于2 MHz 时，增益为0.5 dB；当频率为50 MHz时，增益达到约6 dB。

图 7：均衡电路

　　添加30米电缆后，幅度仍然平坦，1 dB平坦度带宽可达80 MHz， 超过1080p HDTV信号所需的带宽。图9显示在40 MHz时出现约2 dB峰化。这会使高频信号更亮一点，但在屏幕上难以注意到 其影响。

　　考虑到输入和输出端接，增益需为4。AD8143的增益设为1，因此驱动器必须提供4的增益，同时平坦度带宽仍需高于100 MHz。 增益为4时，AD8148驱动器提供约500 MHz的平坦度带宽，可以支持1080p HDTV应用中的接收器。

图 8：无电缆的均衡器幅度响应

图 9：带 30 米电缆的均衡器幅度响应

　　结束语

　　随着人们不断追求更高画质，对能够支持高清信号的廉价电缆的 需求也不断上升。5类UTP电缆日渐成为的替代解决方案。 本文针对较长距离传输需要提出的两种解决方案，只需使用无预 加重的AD8148驱动器和AD8145或AD8143接收器，便很容易 转用于较短的电缆。无论何种情况，所提出的解决方案都能使驱 动器的输入到接收器的输出保持单位增益，所有内部增益用于补 偿输入和输出端接损耗。这些独立的解决方案允许采用廉价的5类电缆进行高清传输，从而取代当今市场上较贵的电缆。