双绞线视频传输技术分析.doc

双绞线视频传输技术分析双绞线视频传输技术分析--- eie 实验室 老竹[内容提要]：双绞线实测衰减和失真数据与测试照片，标准视频传输通道概念和通道特性照片，产品实现的通道特性，通道缺陷照片与分析，客观的看待双绞线传输第一部分：双绞线视频基带传输衰减和频率失真第一部分：双绞线视频基带传输衰减和频率失真——线缆实测数据；线缆实测数据；测试电缆：宁波一舟电缆，2006.4.30.生产，UTP 超五类 4 对非屏蔽电缆，型号：D135-G 305 米/箱，产品执行标准：YD/T1019-2001测试设备：eie 实验室 TEK-VM700A 视频检测系统，TEK-TSG271 标准视频信号源等典型超 5 类双绞线 1000 米，传输衰减和频率失真实测数据低频:7.19db；0.5M:12.91db；1M:18.80db；2M:26.50 db；4M:37.73db；4.8M:41.55db；5.8M:45.69db；超 5 类双绞线说明：1.低频：指几十千赫兹以下的频率，1000 米衰减—7.2db(43.65%),1500 米衰减—10.8db(28.8%),2000 米衰减—14.4db(19%);2.高频 5.8M，1000 米衰减 45.69db（0.52%），1500 米衰减—68.53db(3.7*10-4),2000 米衰减—91.38db(2.7*10-5)为了方便多数熟悉同轴传输而对双绞线传输还陌生的朋友，这里再给出同轴电缆的传输特性实测数据，以便在比较中加深理解：75-5 电缆 1000 米传输衰减和频率失真实测数据低频:3.95db；0.5M:6.43db；1M:8.78db；2M:12.2db；4M:17.7db；4.8M:19.7db；5.8M:21.7db[75-5 电缆说明]：1.低频：1000 米衰减—3.95db(63.5%)；1500 米衰减—5.925db(50%)；2000 米衰减—7.9db(40%)；2.高频 5.8M，1000 米衰减 21.7db（8.2%）；1500 米衰减—32.55db(2.36%)；2000 米衰减—43.4db(0.676%)；[比较比较]1. 双绞线用于视频基带传输，需要知道“这是一种价格相对便宜，但传输特性很差的传输线”；2. 与同轴电缆比较，430 米双绞线的传输衰减与频率失真和 1000 米 75-5 电缆相当；3. 1000 米双绞线高频与低频衰减差异为 45.69-7.2db=38.49db,这就是频率失真，而 1000 米 75-5 电缆，频率失真为 21.7- 3.95=17.75db,分贝数差2 倍多；电缆越长频率失真越大；这就是视频基带传输必须面对的严峻课题，也是应该如实向工程设计施工的朋友说清楚的问题；4. 双绞线用于视频基带传输，传输设备需要具有更大的补偿衰减和频率失真的能力；或者说，相同补偿能力的传输设备，同轴传输具有远几倍的传输距离；所谓同轴电缆只适合 3、5 百米内的近距离传输，1-2 公里最适合双绞线传输，完全是某些商家的虚假误导宣传。

5. 工程上，选择不同的传输方式时，这是应该考虑到的实际问题之一；[ [双绞线与同轴电缆传输特性照片及分析双绞线与同轴电缆传输特性照片及分析] ][波形说明]：1. 0—6M 扫频测试信号（上图 1）：这是一种专用的视频测试标准信号，幅度为 1Vp-p,行同步头为-0.3V,色同步头为 0.3Vp-p;“图像信号”是等幅（0.7Vp-p）的 0.2M—6MHz 的扫频正弦信号；2. 把这个标准信号像摄像机信号一样的馈入到同轴传输电缆，在电缆末端 75 欧姆负载上得到的信号，就是这段电缆的“幅频传输特性”，也就是频率失真特性双绞线传输测量基本一样，不同的是必须有前后两端的收发传输器，在短线（0 距离）传输时，应保证视频信号 0-6MHz 频带内，全部 1：1 的传输特性，才能用于长线测试3. 从照片可以直观看出，频率失真特性都是“频率越高，衰减越大”，它改变了视频源信号中原有的高低频分量的相对比例关系，低频衰减对应图像的对比度下降变淡，高频大幅度衰减对应清晰度和色度严重下降频率失真是视频基带传输技术面对的最严峻的课题；4. 比较两种波形形状可以或得深刻的印象：双绞线的频率失真，要比同轴电缆大得多。

5. 传输器的基本作用是补偿相应的传输衰减和频率失真，传输器的“幅频传输特性”显然应该始终保持与线缆传输特性“相反、互补”，才能恢复视频源信号特性第二部分：标准视频传输通道第二部分：标准视频传输通道[视频传输通道与通道失真]视频传输通道与通道特性：1） 摄像机通过同轴电缆把视频信号传输到监控室的主机或监视器，这条同轴电缆就是一个“视频传输通道”，这条电缆的传输特性，也就是它的“通道特性”；2） 一条同轴电缆+一个视频放大器，也可以组成一个“视频传输通道”；“通道特性”是这条同轴电缆衰减特性+视频放大器传输特性的合成特性；3） 一对 UTP 双绞线，加两端的收发设备，也可以组成一个“视频传输通道”；“通道特性”是这条双绞线衰减特性+前后传输器特性的合成特性；4） 同样，还有微波视频传输通道，光缆视频传输通道，射频视频传输通道，数字视频传输通道等等显然，这些不同传输方式，都有自己的实际“通道特性”，共同的概念是：“通道特性”都是描述输入的视频特性和输出的视频特性的传输关系显然，理想的“通道特性”应该是把输入的视频信号特性 1：1 的、100%的传输过去，而实际传输特性与理想传输特性的差异，就是“失真”，“失真”程度有大有小，用“失真度”来做客观描述，失真度技术指标有很多，最基本的就是“幅频特性”失真度，技术指标是在 0-6MHz 频带内，“幅频特性”误差不能超过“-3db”,从技术指标上评价，超过这个“-3db”技术指标的传输系统（通道），就属于“通道特性不合格”。

传输线缆，有客观技术标准（国标），性能上这个标准也是幅频特性——不同频率的的衰减量；试想，这个标准如果是通过传输一个视频信号，凭主观看图像效果来衡量，我想劣质电缆就会泛滥成灾了；同样道理，传输设备也有客观的技术标准，符合技术标准的线缆和符合技术标准设备的工程组合，应能形成符合“通道特性技术标准”的“视频传输通道”这里需要注意的是，“通道特性技术标准”，是指设备与器材的技术标准，这是客观标准，符合这个标准的，在传输的图像上，肉眼是看不出来失真的，这就是对视频传输设备的技术标准要求在传输设备和器材工程应用中，视频信号是多环节传输与转换的，失真度是一步一步积累的，图像质量也随之一步一步劣化，只有对传输设备按照技术标准要求生产，才能确保实际工程应用中，图像不至于劣化到不可接受的程度 [宣传和认识上的误区]1.?把“通道特性”的客观技术标准，说成和理解成“主观图像感觉标准”，只要能接受就行；2.?在这个误区引导下，有些传输产品的生产，也是按照主观感觉图像质量来生产，虽然感觉有些失真，但觉得“还可以接受”，就出厂，然后宣传：“1200 米看不出失真，可以和光端机媲美”使行业更加混乱，最终倒霉的还是那些奋斗在工程一线的朋友和公司。

[通道特性与图像质量通道特性与图像质量]不同的视频通道特性对应不同的图像质量看下图：[左图]：上面为“0 距离”双绞线传输特性（无源传输器达不到这个水平），0-6M 全频带“无失真”传输；下面为对应的 480 线图像的传输质量；[中图]：上面为 300 米双绞线传输特性（比无源 300 米传输略好），总体幅度有衰减，高频衰减更严重；下面为 300 米双绞线对应传输的图像质量，可以比较出：图像对比度下降，变淡，有明显的模糊感觉，这是高频严重不足造成的；[右图]：上面为 1200 米双绞线传输特性（没有补偿），总体幅度和高频衰减所剩无几了；色同步头看不到了；下面为对应传输的图像，彩色已丢失；通道特性与图像质量的对应关系，早已是理论和实践统一的科学规律，图像是主观印象，但很难取得客观统一又能准确描述和测量的标准；视频传输通道特性，可以取得客观统一的“技术标准”，可以不看图像直接测量通道特性，可以规定产品生产的技术标准，可以有通用的市场标准；达到标准的传输特性，一定是：输入600 线的黑白视频信号，输出也是 600 线的黑白视频图像；输入 480 线彩色视频信号，输出的一定也是 480 线的彩色视频图像；输入 380 线的彩色视频信号，输出的一定也是彩色 380 线的图像。

这才是合格的视频传输通道；显然这与传输一个特定镜头的监控图像，用主观是否可以接受的衡量标准，有本质的区别这里要明确的是，通道特性好坏与图像质量的优劣是一一对应的，通道特性有客观标准，是可以排除人为因素，用准确的技术指标进行描述和客观测量的;…………………………[双绞线传输器实现的通道特性双绞线传输器实现的通道特性]“一条双绞线+前后双绞线传输器”形成实际的视频传输通道特性：一种是 0-6M 全频带“标准通道”，其传输特性失真度允许误差是“-3db”，如左图；另一类是 0-6M 幅频特性有严重缺陷的视频传输通道，如右图，问题一目了然一）常见双绞线传输器的通道特性下图是国内市场常见的，宣传力度也不少的“外国”产品和几种国内产品的实测通道特性照片通道特性大同小异，照片具有典型代表性[测试条件]：UTP 超 5 类非屏蔽双绞线 1200 米，产品标称传输距离：1200-1500 米，幅度可以连续控制（大多产品不能连续控制），频率均衡用拨码控制；[照片说明]：实际测试的双绞线长度为 1200 米（准确值为 305*4=1220 米）1. 图 1 拨码开关设置：前、后端都设置为 1200 米档位，通道特性呈现严重欠补偿失真；2. 图 2 拨码开关设置：前端设为 1500 米，后端设置为 1200 米档位，通道特性有些改善，但仍是欠补偿失真；3. 图 3 拨码开关设置：前端设为 1200 米、后端设置为 1500 米档位，3.5M 以下低频有提升，但仍欠补偿，高频 3.5M 以上严重丢失的欠补偿失真；4. 图 4 拨码开关设置：前、后端都设置为 1500 米档位，通道特性出现低频较大的过补偿，高频 3.5M 以上又严重丢失的欠补偿失真；在这些档位之间，产品再没有可以控制的设置了；[产品通道特性分析]1） 1200 米的标称传输距离上，产品四种可能设置档位，都存在严重的“通道缺陷”——通道带宽实际只有 3.5M 左右，是截止频率为 3.5M 左右的“低通滤波器”；这好比是一条“标称”6 车道的高速公路，而实际只有三个半车道，拨码分档的“粗略补偿”效果，好比路面的“不平度超标”；2） 从图 3、4 可以看出，对应 1200 米双绞线传输的高频（3M 以上）衰减，传输器的高频补偿能力远远不够。

实测这类标称 1200—1500 米的产品，勉强可以用到 900 米左右，“勉强”是指把失真度要求适当放宽；3） 用这种带宽 3.5M 左右通道特性，传输我国 PAL-D 制式 0-6M 的视频信号，要实现“看不出失真”和“图像可以和光端机媲美”，可能吗？难怪有的网友说：“实际效果和宣传的根本不一样”，事出有因；4） 目前测试的这些产品，都是朋友们在工程应用中购买的，设备传输特性基本一样，还没测到优于这些特性的产品，我不能说没有，希望只是我还没见到；如哪个厂家朋友很自信，可以把这种通道特性实测结果在这里介绍出来；5） 这些产品在工程中已经用了不少，但这并不能掩盖这是一类具有严重通道缺陷的产品；4 年前，我就向与我争论的网友质疑过通道特性问题：光说能传输 1200 米，1800 米，2000 米，是否能介绍一下，双绞线在这些距离上，低频和 6M 的实际衰减各是多少？传输器实际能提供的补偿能力（增益）又是多少？遗憾的事，4 年来还没有一个厂家正面回答过；二）[EIE 品牌 ET3010AT/R 加权平衡传输器通道特性][产品特点产品特点]：①产品采用频率加权放大和加权抗干扰两项专利技术，实现 0-6M 标准视频传输通道；②1200 米内任何距离，无级连续可调精密补。