通过1kft(300m) CAT-5 电缆传输SXGA 视频

通过1kft(300m) CAT-5 电缆传输SXGA 视频信号

概述
随着个人电脑系统在全世界的流行，人们对于远
程分量视频传输的需求正以空前的速度增长。其中
需求最大的应用领域包括KVM系统、服务器机房、信
息板和教学教室。本应用笔记将深刻地阐述相关传
输物理特性的支持技术及制约特性，并展现CAT-5电
缆的特性、SXGA视频标准、视频放大器/线路驱动
器、接收器带宽和压摆要求，还详细讨论了差分线
路驱动器和接收器拓扑结构。此外，本应用笔记还
阐述了匹配技术和视频均衡方法，并讨论了相关供
电方案和视频时钟传输的深入设计问题。
本应用笔记的目的是为了展示通过长距离CAT-5
电缆（300 米以上）来传输高带宽SXGA 视频信号的
最常用的设计方法。文中还将谈到CAT-5 电缆明显
的成本优势：比如，一段100 米的CAT-5 电缆平均
成本只要20 美元，而100 米的同轴电缆成本则要超
过240 美元。另外，采用CAT-5 电缆，还可以将布
线从3 根复杂笨重的铜轴电缆布改成1 根。而且，
CAT-5 电缆有第4 对合线，可用于KVM 信号、音频、
时钟或控制信号传输。
SXGA视频标准
表格1展示了76Hz SXGA视频信号的关键参数。
信号带宽通过等式1得出：
此时，BWS = 信号带宽，而K = Kell参数。
由于某些视频信号可能会在扫描线的折回而不是
有效部分显示，视讯信息会被丢失。假设有30％的
视讯信号被丢失，那么K=0.7。
AR = 纵横比( 显示高度和宽度的比值) =1.33
VLT = 垂直像素总数 = 1067
FR = 帧频或刷新率 = 76
KH = 总垂直像素与有源像素之比值，等于
1720/1280 = 1.34
KV = 总垂直线与有源线之比值= 1.04

放大器带宽和压摆率要求
为了确保视频信号的完整性，我们需要将信号带
宽（BWS）保持在0.1dB。在选择放大器时，必须特
别注意放大器的频率响应特征；对于一个单极信号
放大器，需要用来处理一个51.9MHz频率信号的3dB
带宽应为6.5*51.9MHz = 337MHz。对于多极放大器
（当今最先进的高速放大器为多极放大器），3dB
带宽必须设置为信号带宽的3倍，就前面提及的频率
而言，带宽则为155.7MHz。压摆率可以通过信号幅
度和像素率来计算。因此，为了以139.5MHz的像素
率确保视频信号完整性，同时让信号能够在¼个时钟
周期内完成转换，需要使用等式2:
VESA DMT标准还规定了60Hz的刷新率和80Hz的刷
新率，但最常用的刷新率是76Hz。

CAT-5电缆特征
图1展示了标准CAT-5 电缆横截面，其中包含了4
对AWG 24双绞线对，交流特性阻抗为100Ω. 其DC铜
阻是10Ω/100m，电容为4.6nF/100m. SXGA 视频传
输的一个重要特征就是高频率电缆衰减，它随着频
率和距离的增加而大幅增加。图2展示了信号频率和
电缆长度对于信号衰减的影响。电缆衰减和信号频
率及电缆长度之间的关系可由等式3来表示：