Мы продолжаем тему, начатую в статье <Критерии выбора видеокабеля>, опубликованной в № 7 2004г. В ней рассматривались аспекты выбора коаксиальных видеокабелей. Теперь коснемся кабеля UTP для передачи видеосигнала.

Конструктивно он состоит из нескольких (чаще всего 4-х) витых пар, объединенных общей оболочкой (рис.1).

Рис. 1 Кабель UTP 2x4.

В силу своей конструкции UTP подвержен наводкам значительно больше, чем коаксиальный кабель. Источниками помех служат электродвигатели, трансформаторы, люминесцентные лампы и другие электроприборы, которые наводят электромагнитные помехи на неэкранированную витую пару. Кроме того, возможны взаимные наводки между соседними парами в кабеле. Минимизация таких наводок требует использования специального типа сигнала, называемого дифференциальным (балансным или симметричным) с использованием специальных приемника и передатчика сигнала (рис.2).

Рис. 2 Дифференциальный способ передачи сигнала по витой паре.

Наведенная помеха компенсируется на входах дифференциального усилителя.
Схема работает следующим образом. Видеосигнал, поступающий от источника, в передатчике преобразуется в симметричный зеркальный, и в таком виде передается по витой паре к приемнику. В приемнике сигнал поступает на балансные входы дифференциального усилителя и двуполярный сигнал, суммируясь на них, проходит на выход приемника. В то же время все внешние паразитные помехи наводятся на оба проводника балансной пары с одинаковой полярностью и амплитудой, поэтому, приходя на балансные входы дифференциального усилителя, помеха компенсируется и на выход поступает только полезный сигнал.

Поясним примером эффект компенсации наведенных помех.

1. Улучшается помехозащищенность линии передачи.


2. Значительно увеличивается длина линии трансляции.


3. Применяется более дешевый кабель.

Для трансляции сигнала, как правило, рекомендуется кабель UTP cat 5, 5e, 6 или специальный UTP.

Рассмотрим некоторые характеристики UTP кабеля и их влияние на качество сигнала.
Impedance (Импеданс или волновое сопротивление) в отличие от коаксиального кабеля (75 Ом) составляет 100 Ом. Соответственно передатчики и приемники сигнала должны соответствовать этому импедансу.
Attenuation (Ослабление или затухание) сигнала. Потери мощности (или напряжения) сигнала в кабеле называются ослаблением. Ослабление измеряется в децибелах (дБ). Ослабление увеличивается с увеличением длины кабеля и возрастанием частоты сигнала. Каждые 6 дБ дают уменьшение амплитуды сигнала вдвое (табл. 1).



Таблица  1. Соответствие относительного (дБ) и абсолютного (В) уровней видеосигнала.

Естественно, что, так же, как и у коаксиального кабеля, допустимая длина кабеля UTP выбирается исходя из потерь сигнала на нем. Но типоразмеров у кабеля UTP меньше, чем у коаксиальных. Так, UTP cat 5 выпускается по стандарту AWG 24, а UTP cat 6 соответствует AWG 23 (См. 625 №9, 2004г., <Критерии выбора видеокабеля>, с.83, табл. 1.). Поэтому максимальная длина кабеля зависит от частотного диапазона сигнала и типа выбранного активного оборудования и указывается в спецификациях на оборудование.

Для большинства информационных сетей время разностной задержки не должно превышать 45нс, что неприемлемо для аналоговых RGB сигналов, т. к. сигналы разных цветов для правильного отображения на экране должны приходить одновременно. Таким образом, параметр разностной задержки для UTP кабеля очень важен, и в идеале время разностной задержки должно стремиться к нулю.

При передаче сигнала с разрешением 1024х768 и тактовой частотой 60 Гц время отображения одного пикселя примерно 15 нс. Если для передачи сигнала использовать информационный кабель Belden c разностной задержкой 25 нс/100м., то при длине кабеля 60 м задержка будет равна времени отображения пикселя. Это будет означать, что на экране будет наблюдаться <несведение> цвета, т.е. рядом с черной точкой будет виден цветной ореол. А поскольку сигналы синхронизации обычно подмешиваются в каналы цветности, то существенная разница в задержке между парами может привести к срыву синхронизации. Чтобы компенсировать разность задержки по каналу более короткой пары, после приемника делается вставка из коаксиального кабеля, которая обеспечит нужное время задержки и выровняет время прихода каналов цветности (рис. 7).

Рис. 7 Метод компенсации задержки сигнала коаксиальной вставкой.

Избежать таких неудобств можно, применив специальный кабель для передачи видеосигнала. Например, Belden 7987P Paired - Brilliance VideoTwist T NanoSkewT, имеющий 2,2 нс разницы задержки или Extron Skew-Free A/V UTP с разницей менее 1,5 нс. Этот кабель пригоден для передачи видеосигналов высокого разрешения на расстояние до 300м.

Рис. 8 Эквалайзер задержки EXTRON SEQ 100 BNC.

Конечно, все вышесказанное относительно задержки сигнала справедливо только для широкополосных многоканальных сигналов. В случае с композитным видеосигналом такая проблема не стоит и можно применять любые кабели UTP категорий 5 и 6.

Рис. 9 Неоднородности на пути прохождения сигнала порождают отражения.

Возвратные потери являются наиболее наглядным показателем конструктивных недостатков как самого кабеля, так и его некачественной инсталляции, например чрезмерные перегибы и вытягивания кабеля, влияющие на его импеданс, а также некачественный обжим RJ-45 разъемов. Визуально возвратные потери могут проявляться как появление на экране блеклых повторов изображения. В этом случае качество инсталляции кабеля можно проверить специальным кабельным тестером.
Вообще инсталляция кабеля - достаточно ответственный этап. Если по каким-то причинам проводники витой пары разъединяются (а это может произойти в результате резкого перегиба кабеля при инсталляции (рис. 10)) то паразитная помеха может наводиться на проводники под разными углами и иметь разные численные значения.

Рис. 10 Разъединение проводников витой пары при резком перегибе.

В результате эта разница будет выделена на дифференциальном приемнике, подмешана к полезному сигналу и отображена на экране.