通過1kft(300m) CAT-5 電纜傳輸SXGA 視頻信號

概述
隨著個人電腦系統(tǒng)在全世界的流行，人們對于遠
程分量視頻傳輸?shù)男枨笳钥涨暗乃俣仍鲩L。其中
需求最大的應(yīng)用領(lǐng)域包括KVM系統(tǒng)、服務(wù)器機房、信
息板和教學(xué)教室。本應(yīng)用筆記將深刻地闡述相關(guān)傳
輸物理特性的支持技術(shù)及制約特性，并展現(xiàn)CAT-5電
纜的特性、SXGA視頻標(biāo)準(zhǔn)、視頻放大器/線路驅(qū)動
器、接收器帶寬和壓擺要求，還詳細討論了差分線
路驅(qū)動器和接收器拓撲結(jié)構(gòu)。此外，本應(yīng)用筆記還
闡述了匹配技術(shù)和視頻均衡方法，并討論了相關(guān)供
電方案和視頻時鐘傳輸?shù)纳钊朐O(shè)計問題。
本應(yīng)用筆記的目的是為了展示通過長距離CAT-5
電纜（300 米以上）來傳輸高帶寬SXGA 視頻信號的
最常用的設(shè)計方法。文中還將談到CAT-5 電纜明顯
的成本優(yōu)勢：比如，一段100 米的CAT-5 電纜平均
成本只要20 美元，而100 米的同軸電纜成本則要超
過240 美元。另外，采用CAT-5 電纜，還可以將布
線從3 根復(fù)雜笨重的銅軸電纜布改成1 根。而且，
CAT-5 電纜有第4 對合線，可用于KVM 信號、音頻、
時鐘或控制信號傳輸。
SXGA視頻標(biāo)準(zhǔn)
表格1展示了76Hz SXGA視頻信號的關(guān)鍵參數(shù)。
信號帶寬通過等式1得出：
此時，BWS = 信號帶寬，而K = Kell參數(shù)。
由于某些視頻信號可能會在掃描線的折回而不是
有效部分顯示，視訊信息會被丟失。假設(shè)有30％的
視訊信號被丟失，那么K=0.7。
AR = 縱橫比( 顯示高度和寬度的比值) =1.33
VLT = 垂直像素總數(shù) = 1067
FR = 幀頻或刷新率 = 76
KH = 總垂直像素與有源像素之比值，等于
1720/1280 = 1.34
KV = 總垂直線與有源線之比值= 1.04

放大器帶寬和壓擺率要求
為了確保視頻信號的完整性，我們需要將信號帶
寬（BWS）保持在0.1dB。在選擇放大器時，必須特
別注意放大器的頻率響應(yīng)特征；對于一個單極信號
放大器，需要用來處理一個51.9MHz頻率信號的3dB
帶寬應(yīng)為6.5*51.9MHz = 337MHz。對于多極放大器
（當(dāng)今最先進的高速放大器為多極放大器），3dB
帶寬必須設(shè)置為信號帶寬的3倍，就前面提及的頻率
而言，帶寬則為155.7MHz。壓擺率可以通過信號幅
度和像素率來計算。因此，為了以139.5MHz的像素
率確保視頻信號完整性，同時讓信號能夠在?個時鐘
周期內(nèi)完成轉(zhuǎn)換，需要使用等式2:
VESA DMT標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了60Hz的刷新率和80Hz的刷
新率，但最常用的刷新率是76Hz。

CAT-5電纜特征
圖1展示了標(biāo)準(zhǔn)CAT-5 電纜橫截面，其中包含了4
對AWG 24雙絞線對，交流特性阻抗為100Ω. 其DC銅
阻是10Ω/100m，電容為4.6nF/100m. SXGA 視頻傳
輸?shù)囊粋€重要特征就是高頻率電纜衰減，它隨著頻
率和距離的增加而大幅增加。圖2展示了信號頻率和
電纜長度對于信號衰減的影響。電纜衰減和信號頻
率及電纜長度之間的關(guān)系可由等式3來表示：