劉力：高級(jí)工程師；畢業(yè)于清華大學(xué)無線電系，后進(jìn)入中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所工作；曾參加國家重點(diǎn)科技項(xiàng)目的研發(fā)，現(xiàn)任北京利國電子公司總經(jīng)理。聯(lián)系作者：liguo@liguo.com.cn

    當(dāng)前，數(shù)字信號(hào)(DVI信號(hào)和HDMI信號(hào))應(yīng)用日趨成熟，在傳輸方式上，有利用電纜(DVI電纜和HDMI電纜)傳輸?shù)模灿欣镁W(wǎng)線(Cat5e和Cat6)傳輸，再就是利用光纖傳輸，一般針對不同的傳輸距離會(huì)選擇不同的傳輸方式，但在實(shí)際應(yīng)用中，每種傳輸方式都有其各自的特點(diǎn)及缺陷。同時(shí)，不知大家注意到了沒有，在應(yīng)用中電磁干擾問題也日漸突出，尤其是針對網(wǎng)線傳輸，本文就實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品在不同情況下的表現(xiàn)進(jìn)行一些分析。

    一般而言，DVI和HDMI信號(hào)利用電纜線傳輸是最基本也是應(yīng)用最多的一種方式，在以前的文章中分析過，電纜線的傳輸距離有限并且傳輸距離和線纜的質(zhì)量關(guān)系極大。廠家要降低成本，因此在選用線材時(shí)往往不會(huì)按照要求選配線材(如例用28或30甚至32AWG的線材，替代26AWG線材，在接頭鍍金時(shí)，未按照30μ的標(biāo)準(zhǔn)鍍，甚至只鍍3-5μ的厚度，這使得接觸損耗大增)，某現(xiàn)場應(yīng)用中，用我公司帶去的電纜和轉(zhuǎn)換接頭時(shí)圖像正常，但用現(xiàn)場的電纜或是轉(zhuǎn)接頭時(shí)都出現(xiàn)錯(cuò)點(diǎn)。因此在使用時(shí)，未必能按照標(biāo)準(zhǔn)距離(DVI1,600×1,200按7米、1,280×1,024按10米、1,024×768按13米、HDMI1080p按15米、1080i按25米左右)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一定要留有余量。我們專門研究過DVI電纜，其內(nèi)部采用的雙屏蔽方式，應(yīng)該對電磁干擾有較好的效果，但當(dāng)DVI電纜較長時(shí)(如大于15米)，手機(jī)等電磁干擾也能表現(xiàn)出來。

    因?yàn)椋珼VI和HDMI信號(hào)的頻率在1G左右范圍內(nèi)，而我們手機(jī)的頻率也在1G左右，因此手機(jī)對數(shù)字信號(hào)傳輸產(chǎn)生的干擾就不能忽視，在實(shí)際應(yīng)用中，一般的工程人員對這種現(xiàn)象見到不多，一旦出現(xiàn)往往無法下手解決。其實(shí)要解決這類問題最根本的辦法是選擇好傳輸方式。本文主要針對Cat5e和Cat6傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)抗干擾的情況進(jìn)行分析，同時(shí)也對其他一些現(xiàn)象進(jìn)行一些分析和解釋。

    當(dāng)前的數(shù)字信號(hào)網(wǎng)線傳輸都是利用專門的芯片將DVI信號(hào)(HDMI信號(hào))進(jìn)行均衡驅(qū)動(dòng)，并作一些處理將其通過網(wǎng)線進(jìn)行傳輸，以DVI信號(hào)為例一般用一條網(wǎng)線(四芯)傳輸，而HDMI信號(hào)有利用雙網(wǎng)線(八芯)傳輸?shù)模灿欣脝尉W(wǎng)線(四芯)傳輸?shù)模浠驹矶家粯樱话阍O(shè)備都會(huì)強(qiáng)調(diào)可利用網(wǎng)線傳輸多遠(yuǎn)，據(jù)稱目前在1080p的情況下一般可達(dá)60米，但工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)該明白，這個(gè)數(shù)據(jù)有較大的水分，并且除了距離外，在傳輸中還有其他許多情況會(huì)出現(xiàn)。

    原則上講，數(shù)字信號(hào)在傳輸中，是按照高、低電平(0到1)傳輸?shù)模灰诮邮斩藢?和1的判斷沒有出錯(cuò)，信號(hào)就算完整地傳輸過去了，而造成0、1出錯(cuò)的可能性有幾種，一是信號(hào)傳輸損耗過大，造成上升下降沿傾斜過大，在判別時(shí)無法正確判出。由于數(shù)字信號(hào)頻率較高，因此無法單就某一波形進(jìn)行分析，而是利用許多波形重迭在一起觀察其統(tǒng)計(jì)學(xué)上的情況，如果傳輸過程中損失小(如左右的抖動(dòng)及電平的波動(dòng))那么重迭的波形形成的圖像的中間位置較大并干凈(如下圖中灰色的菱形部分)。

    這一部分稱之為“眼”，重迭圖也稱為“眼圖”，因?yàn)樵O(shè)備是要利用時(shí)鐘“敲”出波形中的數(shù)據(jù)(是0或1 )，如果“眼”太小，即波形進(jìn)入了“眼”內(nèi)，“敲”的時(shí)候往往“敲”到上升或下降沿，該數(shù)據(jù)到底是0還是1就有可能出錯(cuò)，如出錯(cuò)數(shù)據(jù)也就出錯(cuò)了。因此DVI與HDMI設(shè)備測試中對“眼圖”有指標(biāo)上的要求。實(shí)際應(yīng)用中數(shù)字信號(hào)傳輸往往不可能一個(gè)錯(cuò)都不出，因此有個(gè)“誤碼率”的概念，即出現(xiàn)誤碼的多少。如果誤碼出現(xiàn)在圖像信號(hào)上，而且是在高Bit位上，在圖像上就有可能看到一個(gè)閃爍的錯(cuò)點(diǎn)，如果在低Bit位上，人眼就不一定能看到，同時(shí)由于人眼對速度的反應(yīng)有限，如果只出現(xiàn)在某一位置上一兩次(每秒)的錯(cuò)點(diǎn)，人眼也不易分辨出，只有較有規(guī)律地出現(xiàn)在同一位置附近，人眼才能看到。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，誤碼率在幾十的時(shí)候，人眼很難看到，在幾百時(shí)較容易看到，在幾千時(shí)基本上都能看到，這是誤碼產(chǎn)生在圖像上的情況。如果誤碼發(fā)生在同步數(shù)據(jù)上時(shí)問題就較明顯，由于影響到了新的時(shí)序系統(tǒng)，因此圖像會(huì)出現(xiàn)跳動(dòng)，即短時(shí)“失步”圖像會(huì)閃爍一下，有時(shí)甚至?xí)谄粒^幾秒鐘再顯示出來。如果誤碼發(fā)生在EDID等“握手”信號(hào)上時(shí)，會(huì)造成通訊錯(cuò)誤，也會(huì)造成黑屏。

    另一種錯(cuò)誤在強(qiáng)干擾，如果有強(qiáng)干擾出現(xiàn)，造成收端在判斷0或1時(shí)，判到了干擾點(diǎn)上，那就直接造成0和1的錯(cuò)誤，而且這種錯(cuò)誤往往一出就是一段時(shí)間，出現(xiàn)量較大，會(huì)明顯干擾到數(shù)據(jù)，出現(xiàn)一定面積的錯(cuò)點(diǎn)或是黑屏，雖然DVI電纜和網(wǎng)線都有屏蔽層(DVI電纜還是雙屏蔽的)，但手機(jī)等干擾還是會(huì)耦合進(jìn)去造成干擾，尤其是利用網(wǎng)線接頭部分耦合。下面的報(bào)告是我們檢測人員檢測市面上的某款DVI網(wǎng)線傳輸產(chǎn)品時(shí)的報(bào)告，大家可以看到，針對不同的信號(hào)源(PS3和PC機(jī)，不同PC機(jī)中顯卡不同現(xiàn)象也會(huì)不同)，不同的接收器(如海信和三星的液晶電視，戴爾的液晶顯示器)，不同的線材Cat5e和Cat6不同的距離(20-60米)，該設(shè)備在不同分辨率下的表現(xiàn)各不相同。

    總結(jié)：

    1、短線、長線性能都不好。(35~45米之間性能比長的、短的都好)

    2、不屏蔽的網(wǎng)線比屏蔽網(wǎng)線性能好，非常不符合邏輯。

    3、Cat6比Cat5性能好，穩(wěn)定性也好。

    4、受干擾程度因手機(jī)的不同而不同，基本上都有干擾。

    5、性能和設(shè)備說明書描述不一致(說明書中說1080p能到60米，實(shí)際60米性能只到1,024×768@60)。

    6、整機(jī)設(shè)備溫度：50℃左右

    以上分析大致可得到下述結(jié)論：

    1、不同長度的網(wǎng)線的電磁干擾情況不同。一般情況下，網(wǎng)線越長干擾越大，而且和手機(jī)的型號(hào)也有關(guān)系，分析認(rèn)為，應(yīng)該是發(fā)射功率不同，有時(shí)距線纜一米以上時(shí)都會(huì)出現(xiàn)干擾。

    2、不同的顯示設(shè)備對信號(hào)的要求也不同，有些監(jiān)視器可能很糟，有些又可以使用，就像不同的品牌兼容性不同一樣，估計(jì)是顯示器內(nèi)部的均衡電路不同。

    3、一般規(guī)律，距離長分辨率高，信號(hào)質(zhì)量和抗干擾性就差。一般的設(shè)備中，會(huì)含有均衡電路，但由于無法預(yù)知線纜長度，因此均衡值無法調(diào)節(jié)，只能給出一個(gè)固定的均衡值，因此會(huì)出現(xiàn)可能短距離時(shí)信號(hào)好、長距離時(shí)效果不好的現(xiàn)象，因此其均衡值只對某一區(qū)間的長度有較好的效果。不要相信產(chǎn)品宣傳，其標(biāo)稱的距離等數(shù)據(jù)可信程度差。

    我們看過許多品牌的同類產(chǎn)品，情況大體相同，應(yīng)該是共性特點(diǎn)。由于利用網(wǎng)線傳輸信號(hào)有上述若干不確定性，因此在工程中不建議在設(shè)計(jì)中使用網(wǎng)線傳輸方式。因?yàn)槟苓_(dá)到的傳輸距離不是很遠(yuǎn)，而且現(xiàn)場無法控制別人使用手機(jī)，并且除手機(jī)外，日光燈(尤其是電子節(jié)能燈)等干擾也存在，對現(xiàn)場的信號(hào)源，顯示器也無法事先確認(rèn)。北京利國公司幾年前曾大量生產(chǎn)DVI的網(wǎng)線傳輸產(chǎn)品并出口，后來由于上述問題無法解決，現(xiàn)在基本放棄網(wǎng)線傳輸方案，而力推光纖傳輸方案了。