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电缆及连接工艺对系统高清视频指标的影响Cable and connection process on the systeshigh-definition video indicators摘要：在电视信号从标清向高清平滑转换的过程中，各电视台大量的制作、播出系统都在进 行着高清的改造或新建。在此过程中，电缆及连接工艺的因素往往被忽视，但由此造成一 些问题或隐患。通过对系统的高清信号指标的测试，分析出引起指标下降的直接原因和电 缆及连接工艺有关。Summary:During the transition of TV signal quality from standard to high definition, numerous production and broadcast systems have been introduced or renovated by various TV stations. In this process, the factor of cable and connection technology has been often overlooked, which leads to potential problem or damage. The analysis result on high definition signals indicates the cable and connection technology is usually the direct cause of system wide issues.关键词：电视信号高清电缆工艺测试Key word:TV signal, HD, cable, process, testo.引言随着电视技术的发展，电视信号正由标清(SD)向高清(HD)平滑转换，各电视 台大量的演播室、转播车、播出等系统都在进行高清改造或新建。在这一过程， 特别是改造的系统中，如果还是延用原来标清系统的电缆和施工工艺，不可避免 地会对系统的指标产生不同的影响。在我对慈溪广播电视台的高清电视录制车、 北仑三频道数字播控系统的测试中，均发现了因为电缆、工艺等原因引起的系统 高清指标不达标的问题，因此感觉有必要就电缆、工艺对系统高清指标的影响进 行讨论。1. 系统高清视频指标的测试在讨论这一问题以前，我们先来看下在对SDI信号的物理层测试中，我们需 要测哪些；或是说，我们如何去测试SDI的信号物理层的指标。这时，我们用到 的一般都是眼图的测量。下面是TEKTRONIX公司推荐的眼图测量的技术要求和规 范：, -Wff 间 间隔图一：眼图测量的技术要求表一：眼图的技术规范SDHD幅度800mv +/ 10%800mv +/- 10%过冲10%幅度10%幅度上升/下落时间应当不小于0.4 ns,不大于1.50 ns, 且其差异不得超出0.5 ns不得大于270 ps,且其差异不得超出100 ps定时抖动（10Hz）0.2UI (740 ps)1.0UI (673.4 ps ,在 1.485 Gb/s 时)(674 ps,在 1.4835 Gb/s 时)校准抖动0.2UI (740 ps),在 1 kHz 时0.2UI(135ps),在 100 kHz 时在信号传输过程中，信号幅度是很重要的，因为它不仅与噪声相关，同时因 为接收机是按照信号到达时所剩余的半时钟频率能量来作出必需的高频补偿（均 衡），发送端的信号发送幅度不正确可能会使接收端对信号施加不正确的均衡，从 而引起信号失真。应当从跳变沿的20%处至80%点进行上升时间的测量以满足 ECL逻辑器件的要求。不正确的上升时间也会引起信号的失真，例如导致振铃和 过冲的产生。如果上升时间过于缓慢，则在对眼图中心取样时可能因可用时间间 隙太小而带来取样困难。过冲可能是不正确的上升时间所引起的，然而，更常见 的情况是由于阻抗不连续造成的，通常是接收端或发送端的电缆连接处反射损耗 不良所引起的。通过对波形监视器上的眼图和抖动显示进行分析，可以确定与SDI 信号传输相关联的各种可能问题。（1）电缆及连接工艺对系统高清视频指标的影响一般而言，在一个正规的演播室系统及播控系统中，其中所用的设备，就单体而言，其各项指标都是达到设计所规定的指标和相应技术规范的，但当将这些 设备组合成一个系统进行测试的时候，就会出现这样或是那样的问题，由此，首 先将查找问题的第一个方向对准了设备的连接体电缆。2. 1电缆的技术规范不同的电缆种类具有不同的物理属性，它们能够传输数字信号的最大传输距 离也各不相同。电缆制造商一般都会提供电缆的技术规范，给出HD-SDI和SD-SDI 信号最大传输距离的推荐数据。表1是一些常用电缆种类以及它们在传输数据率 分别为270Mb/s (SD)和1. 5Gb/s (HD)时的SDI信号时的推荐传输距离。电缆类型HD-SDISD-SDI英尺米英尺米Belden 8281260791000305Belden 1694A3701131360415Belden 1855A21064750229Belden 1505A300911110338Image 10003841171325404Canare L-5CFB1210 （最大）368表二:常用电缆种类和推荐长度2. 2选用电缆需考虑的因素对于选用什么类型的电缆，可能还要受到其它一些因素的影响，这些因素也 会影响到如何正确地安装电缆。电缆的额定工作温度：它应当适合于使用电缆的环境。电缆的物理尺寸：它决定了在安装电缆时使用BNC连接器的类型。电缆的材料密度：它决定了电缆安装时所允许的弯曲。折扭半径和拉伸张力的大小。还要考虑电缆的自重和多扎电缆的重量，因为它们在安装敷设时可能会给电 缆施加应力。用于支撑电缆的机械夹具应有足够的强度。2. 3电缆对连接工艺对系统高清视频指标的影响下图是一个采用HDSDI信号连接的例子，这里仅用一段仅1米长的短电缆将 波形监视器与测试信号发生器相连接。图二：(a) HD SDI眼图和(b)抖动波形显示，使用长度仅为1米的短电缆。可以看出，在短电缆连接的情况下，眼图的显示框十分“开阔”，发送信号 的幅度也在SMPTE 424技术规范之内。在图中，抖动显示是一条水平线，如果我 们将它放大到仪器的最大限度，可以观察到沿这条水平线分布的随机噪声。实际 上，这种噪声基本上就是系统的底噪声，如图二(b)所示。如果我们在测试信号 发生器和监视器之间再增加长度为50米的Belden 1694电缆，这将使信号高频部 分的幅度受到衰减，使得信号的上升时间和下落时间变长。信号沿着电缆的传输 损耗会使眼开度变窄，在眼图显示中甚至观察不到清晰的眼图，如图三(a)所示。 不过，这样的信号仍然可以正确地被解码。在这种情况下，经过均衡的眼图在 WFM8200/8300波形监视器上将会呈现开放的眼图，如图三(b)所示。这种均衡后的眼图显示表明，带有自适应电缆均衡器的接收机能够解码那些眼图不够清晰的 信号。的眼图显示表明，带有自适应电缆均衡器的接收机能够解码那些眼图不够清晰的 信号。Iqwll/rd I vrt vr Wa%-rformoxrtmM4n400 mV400 mVJlllerl HH lOHi-liminiRKr Krrwhcxit:Approx ( wbk X2 m C ItiUUvcxaJiuaL 皿、. r P |tltcr k 47 |n f f JIHrr iyr Anplltudr: tT RhrtlmrrFalhlmr: LveKkUli:Approx ( able *): 121 mCbW Im* OQc图三：(a)闭合的眼图显示和(b)该信号经过均衡后的眼图显示。utfM laHrMlIbklronHWVMK30D KtmM -TCnv，-3KrJillrf 1 ia*f 1011/Timintlp llv Im WFMK30D5原叱1 a g IM iMWMlleklrnniv101*心TO.MartrlrxeinO： S40 mV对于HD-SDI系统，电缆的终接处是否合适则更为重要。因为HD-SDI数据流 具有很高的传输速率，不合适的终接将意味着发送的能量不能全部被接收终端或 接收器件所吸收，这就是说，剩余的能量将会沿着电缆向上游返回从而使信号波 形失真。这种能量的反射可能会形成信号波形的振铃，用户可以在监视器上观察 到波形的过冲和下冲，如图四所示。在这种情况下SDI源器件的输出端有两路幅 度较小的且相互分开的输出。其中一路是因终接不当而造成的反射输出，它叠加 在另一路被监视的输入信号上，即便它的终接是适当的。对这种未连接的输出采 取适当的终接，可以校正这种异常的情况。这种终接错误不会带来信号接收的问 题。不过它所造成的失真将会沿着信号传输路径附加在其它失真上，使眼开度迅 速变窄，接收机也就更难于恢复输入信号中的时钟和数据。(2)600600WCE05I70TIEye WaveformApprox Cable (HD):Cable I ss (HD): Sour Martin J. Van Der Burgt 和 Carl W. Dole 等.High-Definition Cabling and Return LossM. Belden , 2001o