高清制作系統(tǒng)中的傳輸損耗問(wèn)題(二)
2009-08-10 葉志云 《傳播與制作》
(接上期)
回波損耗
是指設(shè)備(或器件,含電纜)輸入端對(duì)信號(hào)接受的程度,即輸入阻抗與傳輸線(含電纜及上端設(shè)備輸出端)阻抗匹配的程度。所以,回波損耗與插入損耗整相反,其絕對(duì)值越大越好。也可以理解為:對(duì)反射波吸收的能力越強(qiáng)越好。這就要求設(shè)備間(含電纜)的匹配一定要好。
回波損耗會(huì)對(duì)接收機(jī)接收的信號(hào)的幅值產(chǎn)生影響,從而縮短了線纜的有效傳輸距離。良好的回波損耗性能是保證高頻/高數(shù)率傳輸性能的關(guān)鍵,可將比特誤差控制在系統(tǒng)所允許的水平范圍內(nèi)。
傳輸系統(tǒng)的回波損耗與采用的頻率/數(shù)據(jù)傳輸速率成一定的函數(shù)關(guān)系。并且,頻率/數(shù)據(jù)傳輸速率越高,回波損耗就越難以控制。
回波損耗在國(guó)標(biāo)GB 3659-83《電視視頻通道測(cè)試方法》中的用語(yǔ)是“反射損耗”,有如下文字描述:電視設(shè)備或視頻通道作為一個(gè)單元在相互連接的輸入、輸出點(diǎn)上對(duì)地不平衡阻抗的標(biāo)稱(chēng)值應(yīng)為75Ω。
在頻域中
ρ= 20log | 75 + Z(f)/ 75 - Z(f)| dB
式中 Z(f)—任意頻率f處的阻抗
在時(shí)域中
ρ= 20log | A1 / A2 | dB
式中 A1 —入射信號(hào)幅度的峰-峰值
A2 —反射信號(hào)幅度的峰-峰值
ρ —反射損耗
由時(shí)域所用的公式可見(jiàn),入射信號(hào)A1在分子上,反射信號(hào)A2在分母上。顯然,無(wú)論從數(shù)學(xué)意義上,還是從物理意義上來(lái)看都說(shuō)明A1越大越好,A2越小越好。
傳輸信道的回波損耗不僅受電纜性能的影響,還與連接器及發(fā)送/接收設(shè)備有很大關(guān)系。
高清晰度電視(HDTV)對(duì)電纜帶寬的要求是750MHz。同時(shí),還要求在三次諧波頻率為2.25GHz(3×750)時(shí),電纜仍具有良好的回波損耗性能。
減小回波損耗產(chǎn)生的方法
為了保證線纜具有較高的電氣可靠性,必須對(duì)每一捆線纜都進(jìn)行100%的回波損耗掃頻測(cè)試。在安裝數(shù)字傳輸電纜(尤其是高清同軸電纜)時(shí),更要特別注意。因?yàn)椴涣歼B接器、操作不當(dāng)或不正確的線纜拖拉和安裝方式都會(huì)使線纜產(chǎn)生變形,從而引起回波損耗問(wèn)題的發(fā)生。
保持良好回波損耗的要點(diǎn):
·線纜制造工藝
·制造過(guò)程的一致性
·高速擠壓絕緣材料
2.線纜的處理
·請(qǐng)正確操作,并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄍ侠€纜。
3.線纜的安裝
·請(qǐng)按制造商說(shuō)明書(shū)安裝線纜,其彎曲半徑不能小于推薦的 彎曲半徑,并按規(guī)定的方法捆扎線纜。
4.連接器
·只限使用高質(zhì)量的75歐姆連接器
連接器損耗
在接觸數(shù)字標(biāo)清(SDTV)初始階段,曾經(jīng)用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量過(guò)市售無(wú)型號(hào)連接器的衰耗值。粗略的方法是:串聯(lián)5段短線(5厘米)兩頭均接上BNC頭,再用五個(gè)直通頭連接,構(gòu)成10個(gè)接點(diǎn),共有2dB衰耗。平均每個(gè)接點(diǎn)衰減0.2dB。
KINGS公司提供的一組測(cè)試數(shù)據(jù)。專(zhuān)門(mén)為配合BELDEN公司的電纜179DTW / 2065-26-9s(一種外徑細(xì)到2.8mm的新產(chǎn)品)而生產(chǎn)的BNC新產(chǎn)品,將其相連接 而測(cè)量的“插入損耗”和“回波損耗”值。與其形式相近的曲線還有多幅,這里僅將相關(guān)數(shù)據(jù)集中起來(lái)列表如下:
插入損耗 回波損耗 頻點(diǎn)
20米電纜(兩端含BNC) - 17.75dB - 23dB 1.5GHz
2.86米電纜(兩端含BNC) - 2.75dB - 22.5dB 同上
7段2.86米電纜(含BNC) - 20dB - 22.5dB 同上
每個(gè)BNC接點(diǎn)損耗 -(0.1875 ~ 0.24 )dB 取- 0.21dB
表2
從對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)中分析可得出:
① 20米插入損耗 (-17.75dB )
② 2.86米插入損耗 (-2.75dB )
③ 7段2.86米加6個(gè)直通頭的總插入損耗 (-20dB )
欲求接點(diǎn)損耗:
③ - ① = -20dB - 17.75dB = -2.25dB (6×2個(gè)接點(diǎn))
∴每個(gè)接點(diǎn)的損耗為 - 2.25dB÷12 = -0.1875dB ④
還原求法:
② - ④×2 = -2.75dB+0.1875dB×2 = -2.375dB(每段電纜)
③-(-2.375dB×7) = - 20dB - (-16.6dB) = -3.39dB
∴每個(gè)接點(diǎn)的損耗為 - 3.39dB÷14個(gè)接點(diǎn)= -0.24dB
值得注意的是“三通頭”不能借做“直通頭”用!
均衡
一個(gè)實(shí)際的基帶傳輸系統(tǒng)不可能完全滿(mǎn)足理想的波形傳輸無(wú)失真條件,因而串?dāng)_幾乎是不可避免的。當(dāng)串?dāng)_造成嚴(yán)重時(shí),必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)進(jìn)行校正,使其接近無(wú)失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件。這種校正是在頻域進(jìn)行的,稱(chēng)為頻域均衡。如果這種校正是在時(shí)域進(jìn)行的,既直接校正系統(tǒng)的沖激響應(yīng),稱(chēng)為時(shí)域均衡。隨著數(shù)字信號(hào)處理理論和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,時(shí)域均衡已成為如今高速數(shù)據(jù)傳輸中所使用的主要方法。
數(shù)字視頻通道的指標(biāo)要求是:各設(shè)備輸出端必需達(dá)到800mv(指眼圖幅度標(biāo)稱(chēng)值,可略微正負(fù)10%)。但是并沒(méi)有要求輸入端必須是800mv。實(shí)際上由于電纜線路損耗較大(特別是頻率高端)也確實(shí)達(dá)不到。
在標(biāo)清數(shù)字視頻制作系統(tǒng)中,由于SDI信號(hào)傳輸?shù)拇a流相對(duì)低,系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)傳輸?shù)木嚯x不長(zhǎng),因此一般不太注意制作系統(tǒng)內(nèi)的傳輸損耗問(wèn)題。以Belden數(shù)字視頻電纜傳輸視頻基帶信號(hào)為例:
根據(jù)Belden公司的報(bào)告上述這幾種電纜的推薦使用長(zhǎng)度如表:
高清基帶信號(hào)傳輸?shù)木嚯x僅是標(biāo)清SDI信號(hào)傳輸距離的1/3,因此在高清數(shù)字視頻制作系統(tǒng)中,應(yīng)注意傳輸中的衰減問(wèn)題。
視頻制作系統(tǒng)的構(gòu)成
視頻切換臺(tái),視頻矩陣、攝像機(jī)、磁帶錄像機(jī)、硬盤(pán)錄像機(jī)、幀同步器、字幕機(jī)、外接口盤(pán)、播出系統(tǒng)、光端機(jī)、衛(wèi)星車(chē)、數(shù)字微波、同步機(jī)。
以上設(shè)備之間的連接是通過(guò)視頻電纜完成的,為靈活地進(jìn)行信號(hào)調(diào)度在完整的制作系統(tǒng)中,設(shè)備之間的輸入輸出連接都需通過(guò)視頻跳線盤(pán)。在這樣的系統(tǒng)構(gòu)成中,視頻信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)有電纜損耗、連接器損耗、跳線盤(pán)的插入損耗和扎線損耗。電纜損耗是指設(shè)備連接中所用視頻電纜由于線徑、材料品質(zhì)和長(zhǎng)度不同所產(chǎn)生的損耗,相同材料品質(zhì)的電纜線徑越粗對(duì)信號(hào)的損失越小,目前常用的視頻電纜線徑大約分為Φ3、Φ4、Φ5和Φ7四種規(guī)格。以Belden數(shù)字電纜為例:相應(yīng)的型號(hào)分別為1855A、1505A、1694A和7731A。
測(cè)量的目的
隨著高清電視頻道的開(kāi)播,使用高清電視轉(zhuǎn)播車(chē)在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)直播的要求日益增加,現(xiàn)場(chǎng)直播時(shí),需要將高清數(shù)字信號(hào)傳回電視臺(tái),傳輸方式有光端機(jī)、衛(wèi)星車(chē)或數(shù)字微波。數(shù)字微波編碼器一般設(shè)在轉(zhuǎn)播車(chē)上,不用考慮電纜傳輸問(wèn)題;而光纜機(jī)房經(jīng)常遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)播車(chē)的停放地從幾十米到幾百米不等;衛(wèi)星車(chē)停放由于受到場(chǎng)地和衛(wèi)星方位的限制,停放位置離轉(zhuǎn)播車(chē)也是從幾十米到幾百米不等。由于使用了嵌入音頻技術(shù),轉(zhuǎn)播車(chē)與光端機(jī)或衛(wèi)星車(chē)之間的信號(hào)連接使用一根視頻電纜即可。另外,在系統(tǒng)集成時(shí),根據(jù)需要使可用不同的型號(hào)規(guī)格的電纜進(jìn)行設(shè)備之間的連接,而不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。此次測(cè)量的目的在于明確在實(shí)際應(yīng)用中,我們?cè)诤畏N場(chǎng)合或條件下,使用何種規(guī)格和長(zhǎng)度的的視頻電纜,既可以滿(mǎn)足高清節(jié)目制作的需要,又可以節(jié)約費(fèi)用和使用空間,可以為我們?cè)趯?shí)際工作中提供應(yīng)用的依據(jù)。
實(shí)際應(yīng)用測(cè)量
以北京電視臺(tái)十八迅道和八訊道高清轉(zhuǎn)播車(chē)為信號(hào)源對(duì)BELDEN 1855A、1505A、1694A和7731A四種型號(hào)的數(shù)字電纜進(jìn)行測(cè)量,主要測(cè)量電纜長(zhǎng)度對(duì)高清基帶信號(hào)的衰減量,用眼圖幅度進(jìn)行量值的表述,另外兼顧測(cè)量插入損耗。北京電視臺(tái)十八迅道高清轉(zhuǎn)播車(chē)使用TEK-TG700同步機(jī)、SONY MVS-8000GSF高清數(shù)字視頻切換臺(tái)、SONY IXS-6700矩陣、SONY HKPF-SP003高清視頻信號(hào)分配放大器。八訊道高清轉(zhuǎn)播車(chē)使用EVERTS-5600同步機(jī)、THOMSON KAYAK-HD-200C高清數(shù)字視頻切換臺(tái)、THOMSON Concerto矩陣、SNELL & WILCOX IQSDA0126-1A高清視頻信號(hào)分配放大器。測(cè)量?jī)x器使用TEKTRONIX WFM7100M示波器。
發(fā)表評(píng)論