О кабелях

В основном, кабели, соединяющие различные типы оборудования, должны в идеале вести себя как "перемычки", это означает, что вход приемного устройства должен работать так, как будто он присоединен непосредственно к передающему устройству. К сожалению, это далеко не так. У соединительных кабелей есть свои характеристики, которые влияют на передаваемые по кабелям сигналы. Идеальный кабель должен работать как идеальная "линия передачи", не влияя на сигнал. Тем не менее, кабели ведут себя по-другому. 

В ухудшении сигнала из-за низкого качества кабеля играют важную роль два основных фактора:
1. Во-первых, кабели не работают как идеальные линии передачи с известным волновым сопротивлением из-за дефектов в конструкции кабеля и при его производстве. Иногда волновое сопротивление кабеля просто не совпадает с маркировкой на нем.
2. Во-вторых, из-за недостатков в конструкции вдоль кабеля возникают паразитные емкости и индуктивности, которые неблагоприятно влияют на качество сигнала. 

Чем длиннее используемые кабели, тем больше неблагоприятное воздействие на передаваемый по ним сигнал. 
Использование кабелей лучшего качества позволяет уменьшить эту проблему. Очень популярным типом кабеля, используемого для передачи видеосигнала, является RG-59. Такой кабель хорошо подходит для коротких расстояний, метр или два, тогда выходные сигналы выглядят так, будто передатчик и приемник соединены непосредственно с помощью идеальной перемычки. На частотах композитного видео до 10 МГц высокочастотное затухание сигнала в этом кабеле составляет около 3 дБ на 100 метрах. Поэтому ухудшение не столь очевидно даже на 20 метрах. Однако на частоте 300 МГц (частоты, встречающиеся при работе с высоким разрешением или цифровым видео) затухание на 100 метрах уже около 20 дБ, что гибельно для сигнала. При работе с цифровым потоковым видео (формат SDI) на скорости передачи 270 Мбит/с затухание порядка 40 дБ может иметь место на 300 метрах. Это означает ухудшение сигнала на 99% (т.е. вплоть до того, что останется только 1% от исходного сигнала!) 

Эмпирические правила предотвращения проблем с кабелем:

Длина и качество кабеля:

• Для композитного видео системы PAL или NTSC можно использовать кабель типа RG-59 при расстоянии от источника видео до приемника не более 20 метров. На экране не должно быть никакого видимого ухудшения сигнала. При больших расстояниях, до 30 метров, следует использовать кабель типа RG-11. Если расстояние больше 30 метров, требуются кабели лучшего качества, такие как Belden 8281 или Belden 1694A, которые также подходят для сигналов цифрового потокового видео в формате SDI. Использование этих кабелей позволяет увеличить максимально возможное расстояние на 50% и больше.
• Для s-Video (системы Y/C, Super-VHS и Hi-8) допускается применение стандартных, недорогих кабелей при расстояниях 5-7 метров. При этом наблюдается совсем небольшое видимое ухудшение сигнала: "размытие" цвета и расплывчатое изображение. При использовании кабелей качества выше среднего не будет никакого ухудшения сигнала. Качество разъема s-Video, на что часто не обращают внимания, играет важную роль в конечном качестве сигнала.
• С аналоговыми смешанными видеосигналами типа Y, R-Y и B-Y или RGB необходимо обращаться очень осторожно. Если источник смешанного видеосигнала - видеомагнитофон или видеокамера, на расстояниях до 10 метров можно использовать кабель типа RG-59 для того, чтобы сохранить хорошее качество (особенно для сигнала "Y"). При больших расстояниях, до 20-25 метров, следует использовать кабель лучшего качества: или RG-11, или подходящий кабель Belden (см. выше). Со смешанными сигналами типа сигналов RGB с видеокарты компьютера следует обращаться как с компьютерными источниками сигналов (см. ниже).
• Компьютерные видеокарты с выходными сигналами VGA, Super-VGA или XGA требуют различных подходов в зависимости от рабочего разрешения. Стандартные, общедоступные кабели VGA можно использовать при разрешении 640x480 на расстоянии до 1,5 метров. При разрешении 800x600 такие кабели можно использовать на расстояниях не больше 80 сантиметров. Для более высоких разрешений они не подходят. При разрешении 1024x768 и выше следует использовать специальные кабели VGA/XGA. Кабели наилучшего качества типа уплотненных кабелей с общей изоляцией можно использовать на расстояниях до 10 метров, хотя и с некоторым видимым ухудшением качества сигнала. Когда речь идет о сигналах с видеокарты компьютера или о других высокочастотных сигналах, составной выходной сигнал следует передавать по коаксиальным кабелям, при этом он разделяется на индивидуальные, отдельно изолированные кабельные линии с кабелем одного из типов упомянутых выше. Для сигналов VGA/XGA необходимо использовать пять кабелей для передачи сигналов цветности Red, Green и Blue, а также синхросигналов строчной и кадровой развертки, четыре кабеля необходимы для передачи сигналов Red, Green, Blue и композитного синхросигнала. Три кабеля требуются в случаях, когда передаются сигналы Red, Blue и Green+синхросигнал, или композитный синхросигнал накладывается на все сигналы цветности (Red, Green и Blue).

Решение проблем, связанных с кабелем:
Проблемы из-за кабеля, полностью или частично решаемые, подразделяются на несколько категорий:

• Общее затухание и ослабление сигнала из-за плохо подобранных волновых характеристик. Если Вы запитываете длинный кабель композитным видеосигналом напряжением 1 В, то можете получить на дальнем конце кабеля только около 0,9 В.
• Высокочастотные потери из-за неправильной емкости или индуктивности. Подобное высокочастотное затухание при передаче видеосигнала может привести к ухудшению цветности от "размытия" до полной ее потери, уменьшению разрешения изображения и ухудшению четкости.
• Эффекты стоячей волны и отражения из-за несогласованного волнового сопротивления между схемой и кабелем. Видимым результатом подобного эффекта является "звон", когда на кадровой развертке изображения появляются побочные линии, влияя, таким образом, на чистоту изображения.

Когда необходимы большие расстояния:
Как мы видели ранее, длины кабеля вносят ограничения во всех форматах. Далее следуют возможные решения данной проблемы, которые подразумевают использование лучших кабелей и разъемов:

• Используйте линейные усилители для расширения диапазона.
• Используйте передатчики и приемники на витой паре для увеличения расстояния.
• Используйте оптоволоконные приемопередатчики для еще большего увеличения расстояния.
• Используйте передачу на радиочастоте (СВЧ или ВЧ) или спутниковый канал связи для очень больших расстояний.

Линейные усилители
Линейные усилители устраняют следующие недостатки использования длинных кабелей:

• Затухание общего уровня сигнала.
• Затухание высокочастотных сигналов из-за паразитной емкости и индуктивности.
• Несогласованность волнового сопротивления кабеля.

Линейные усилители должны устанавливаться как можно ближе к источнику видеосигнала для получения лучшего соотношения сигнал/шум. Линейные усилители оснащены несколькими органами управления или регулировкой на подстроечных конденсаторах для управления уровнем сигнала. Некоторые из них используются для усиления и компенсации полного затухания сигнала, другие - для управления высокочастотными затуханиями, и называются компенсаторами или высокочастотными регуляторами. В компенсаторах применяется переменное усиление сигнала, зависящее от частоты, для "выпрямления" наклона частотной характеристики кабеля. Таким образом могут быть устранены искажения в кабеле. Линейные усилители помогают при несогласованности волнового сопротивления источника путем возбуждения в кабеле точного волнового сопротивления.

Линейные усилители различаются по своим функциям в зависимости от их использования:

• Линейные усилители для композитного видеосигнала имеют простое управление, как упомянуто выше.
• Линейные усилители для сигналов S-Video (Y/C) имеют отдельное управление для Y и C. Иногда линейные усилители Y/C сигналов имеют дополнительное управление, например, регулировку фазы сигнала цветности.
• Линейные усилители для соединения на витой паре имеют простое управление, как у линейных усилителей композитного сигнала.
• Линейные усилители для видеосигнала смешанного типа, сигналов RGB или VGA/XGA более сложные. Например, в случае с сигналами VGA/XGA, один регулировочный орган может управлять тремя различными сигналами. 
• Линейные усилители для цифрового потокового видео формата SDI имеют встроенную схему двойной коррекции: компенсации и повторной синхронизации кабеля. Цифровые сигналы, кроме затухания, еще и становятся неровными при использовании длинных кабелей, в этом случае временная развертка схемы повторной синхронизации корректирует их.

С линейным усилителем приемлемого качества эффективный рабочий диапазон может увеличиться от 2 до 10 раз в зависимости от формата и используемого кабеля. Очень редко можно даже встретить системы с линиями видеосигнала длиной 300 метров, в которых используются высококачественные кабели и один или больше последовательно включенных линейных усилителей.
Линейные усилители можно включать каскадом. Включение в цепь линейных усилителей последовательно, один усилитель на каждые 80 метров при передаче композитного видеосигнала, довольно обычное дело. При передаче смешанного сигнала или сигнала Y/C, линейные усилители должны включаться ближе друг к другу, на расстоянии 40 метров или около того, несмотря на то,