SVGA-удлинитель на основе витой пары. Часть 1 - Особенности передачи SVGA-сигналов

Если нельзя, но очень хочется, то можно

Необходимость передачи SVGA-сигнала на большие расстояния появилась, наверное, одновременно с появлением этого стандарта. В сети можно найти достаточно большое количество публикаций, посвященных решению этой задачи, однако, судя по комментариям к этим материалам, после их изучения у читателей все равно остается ряд вопросов, ответы на которые не всегда легко найти.

MEAN WELL как экосистема электропитания

Мне не раз приходилось подключать мониторы и телевизоры к источнику SVGA-сигнала, расположенному на расстоянии, превышающем типовые два метра. Чаще всего потребность в подобных удлинителях возникала неожиданно, причем в самый последний момент, когда времени на приобретение специализированных кабелей нужной длины, при условии, что они вообще существуют, уже не оставалось. Да и сам факт их приобретения не всегда соответствовал здравому смыслу, поскольку подобное подключение часто требовалось лишь для ограниченного периода времени, после чего дорогое оборудование просто бы валялось без дела.

Решение, предлагаемое в этой статье, относится к категориям «быстро» и «дешево». Для качественной передачи аналогового изображения по витой паре требуется использовать достаточно сложное оборудование, поэтому «чуда» от предлагаемого решения ожидать не следует. Однако, чаще всего «чуда» и не требуется. В моей практике, во многих случаях, если качество изображения на экране позволяло зрителям отличить человека от коровы, это уже было отличным результатом.

В последней версии интерфейса SVGA используются семь сигналов (Таблица 1), пять из которых (RED, GREEN, BLUE, H_SYNC и V_SYNC) предназначены для передачи изображения, а два (SDA и SCL) образуют информационный канал (Display Data Channel, DDC), позволяющий источнику видеосигнала определить тип и параметры устройства отображения информации. Кроме того, в последних версиях интерфейса DDC (E-DDC) предусмотрена возможность получения информации об оконечном видеоустройстве, даже когда оно выключено. Для этого на контакт 9 разъема SVGA подается постоянное напряжение +5 В, используемое для питания внешних узлов системы E-DDC.

Таблица 1. Назначение контактов разъема SVGA
Номер контакта Сигнал Описание
1 RED Видеосигнал красного цвета
2 GREEN Видеосигнал зеленого цвета
3 BLUE Видеосигнал синего цвета
4 Не используется (в первой версии интерфейса DDC –
второй бит идентификатора монитора ID2)
5 GND (H_SYNC) Общий провод сигнала горизонтальной синхронизации
6 GND (RED) Общий провод видеосигнала красного цвета
7 GND (GREEN) Общий провод видеосигнала зеленого цвета
8 GND (BLUE) Общий провод видеосигнала синего цвета
9 POWER Питание (+5 В) узлов интерфейса DDC (в старых версиях
интерфейса DDC этот контакт физически отсутствовал)
10 GND (V_SYNC) Общий провод сигнала вертикальной синхронизации
11 Не используется (в первой версии интерфейса DDC –
нулевой бит идентификатора монитора ID0)
12 SDA Данные системы DDC (в первой версии интерфейса
DDC – первый бит идентификатора монитора ID1)
13 H_SYNC Сигнал горизонтальной синхронизации
14 V_SYNC Сигнал вертикальной синхронизации
15 SCL Тактовый сигнал системы DDC (в первой версии
интерфейса DDC – третий бит идентификатора
монитора ID3)

Таким образом, для реализации полноценного SVGA-удлинителя, поддерживающего все функции этого интерфейса, необходим кабель, содержащий не менее девяти проводов: общий провод, семь проводов для передачи информационных сигналов и один провод для питания узлов интерфейса DDC. Создать такой удлинитель можно только на основе экранированных кабелей FTP или STP (Рисунок 3), поскольку в неэкранированном кабеле UTP всего восемь токопроводящих жил.

Схема полнофункционального SVGA-соединителя на основе кабеля FTP или STP, позволяющего передать сигналы на небольшие расстояния.
Рисунок 3. Схема полнофункционального SVGA-соединителя на основе кабеля FTP или STP, позволяющего
передать сигналы на небольшие расстояния.

Однако подобный удлинитель будет нормально работать только при небольших длинах кабеля, не превышающих нескольких десятков сантиметров, а для таких длин нет никакого смысла использовать витую пару. Дело в том, что максимальная частота видеосигналов RED, GREEN и BLUE может превышать 100 МГц, а распространение сигналов с такой частотой происходит уже исключительно с помощью электромагнитных волн даже при использовании медных кабелей. Поэтому при передаче видеосигналов следует особое внимание уделять линиям связи.

Еще одним высокочастотным сигналом, критичным к качеству кабеля, является сигнал горизонтальной синхронизации H_SYNC. И хотя его частота намного меньше, а энергетический уровень больше (размах сигнала H_SYNC равен 5 В, в то время как размах видеосигналов RED, GREEN и BLUE не превышает 1 В), проникновение помехи в этот канал может привести к серьезному ухудшению качества изображения, проявляющемуся в «дрожании» вертикальных линий, вплоть до срыва синхронизации.

Из-за этого в специализированных SVGA-кабелях сигналы RED, GREEN, BLUE и H_SYNC передаются по отдельным коаксиальным линиям с волновым сопротивлением 75 Ом (Рисунок 4), позволяющим как максимально защитить каналы от внешних электромагнитных помех, так и максимально уменьшить взаимную интерференцию сигналов. Остальные сигналы (V_SYNC, SDA и SCL) являются относительно низкочастотными и не требуют для передачи каких-либо специализированных линий связи.

Схема специализированного SVGA-кабеля (красным цветом показаны цепи, связанные с общим проводом).
Рисунок 4. Схема специализированного SVGA-кабеля (красным цветом показаны цепи, связанные
с общим проводом).

Однако витые пары являются симметричными линиями с волновым сопротивлением 100 Ом, поэтому, если просто подключить их к разъемам SVGA, то в местах соединения кабеля возникнут отражения сигнала, которые приведут к появлению повторов на изображении, расстояние между которыми будет пропорционально длине кабеля. Максимально уменьшить это повторы можно только с использованием специализированных узлов, обеспечивающих согласование как типов линии (симметричная/несимметричная), так и волновых сопротивлений (75/100 Ом) (Рисунок 5).

Принцип согласования несимметричного канала SVGA с симметричной линией витой пары.
Рисунок 5. Принцип согласования несимметричного канала SVGA с симметричной линией витой пары.

Кроме того, паразитная емкость кабеля, пропорциональная его длине, приведет к ослаблению высокочастотных компонентов сигнала, что станет причиной уменьшения четкости и «размытия» изображения. Поэтому в идеальном случае на входе и выходе кабеля нужно поставить не только согласователи, но и корректоры АЧХ канала.

Таким образом, при передаче SVGA-сигнала по витой паре на большие расстояния приходится идти на компромиссы. Первый компромисс заключается в задействовании трех витых пар для передачи сигналов RED, GREEN и BLUE (Рисунок 6). Оставшиеся два проводника используются для передачи сигналов синхронизации, причем обратные токи сигналов H_SYNC и V_SYNC будут протекать по обратным проводам каналов видеосигналов.

Схема SVGA-удлинителя на основе витой пары (при использовании неэкранированного кабеля UTP экран кабеля не подключается).
Рисунок 6. Схема SVGA-удлинителя на основе витой пары (при использовании неэкранированного
кабеля UTP экран кабеля не подключается).

Такой вариант является не самым лучшим с точки зрения теории связи, однако в этом случае следует учесть одну особенность аналоговых видеосигналов, заключающуюся в передаче сигналов синхронизации во время обратного хода луча, когда информация об изображении не передается. Из-за этого взаимное влияние видеосигналов и сигналов синхронизации минимально и не приводит к ощутимому ухудшению качества изображения (в композитном видеосигнале сигналы синхронизации и изображения передаются в одном канале, совершенно не мешая друг другу).

Таким образом, только для передачи видеосигнала необходимо задействовать все восемь проводников витой пары. Из-за этого возможностей для передачи сигналов DDC уже не остается. Это является вторым компромиссом, на который приходится идти при использовании подобных удлинителей. Источник видеосигнала теперь никогда не узнает, что за устройство подключено к разъему SVGA и в каких режимах оно может работать. Эти настройки придется вводить вручную, и, возможно, для этого придется отключить функцию Plug-and-Play, чтобы убрать ограничения, накладываемые на неизвестные устройства. К счастью, это никак не ограничивает основной функционал рассматриваемой системы – передачу изображения.

Какие пары кабеля использовать для передачи конкретных сигналов – дело вкуса монтажника. Например, оранжевую пару можно использовать для передачи сигнала RED, зеленую – для GREEN, синюю – для BLUE и коричневую – для H_SYNC и V_SYNC, но это не принципиально, поскольку витые пары кабелей xTP имеют приблизительно одинаковые электрические характеристики и отличаются лишь шагом скрутки.

Окончание

ООО «Мегател», ИНН 3666086782, ОГРН 1033600037020

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 120
сейчас смотрят 16
представлено поставщиков 1575
загружено
позиций
25 067 862