Относно телевизионните кабели и конектори

Често ни питат: „Каква дължина на кабела мога да използвам за конкретно приложение?“ Въпросът изглежда доста прост, но отговорът е доста сложен. Като цяло кабелите, свързващи различни видове оборудване, в идеалния случай трябва да се държат като "джъмпери", което означава, че входът на приемащото устройство трябва да работи така, сякаш е свързан директно към предавателното устройство. За съжаление това далеч не е така. Свързващите кабели имат свои собствени характеристики, които влияят на сигналите, предавани по кабелите. Идеалният кабел трябва да работи като идеална "преносна линия", без да влияе на сигнала. Кабелите обаче се държат по различен начин. Два основни фактора играят важна роля при влошаване на сигнала поради лошо качество на кабела:

Първо, кабелите не работят като идеални преносни линии с известен характерен импеданс поради дефекти в дизайна и производството на кабела. Понякога характеристичният импеданс на кабела просто не съвпада с маркировките върху него.

Второ, недостатъците в дизайна въвеждат паразитни капацитети и индуктивности по кабела, които влияят неблагоприятно на качеството на сигнала. Колкото по-дълги са използваните кабели, толкова по-голям е неблагоприятният ефект върху сигнала, предаван през тях.

Основни правила за предотвратяване на проблеми с кабела:

използвайте най-добрите кабели, които можете да си позволите;
използвайте възможно най-къси кабели;
проверете дали характеристичният импеданс на кабела действително е подходящ за вашите задачи;
проверете конекторите на кабелите. Конекторите с лошо качество могат да причинят повече проблеми, отколкото самите кабели;
използвайте подходящи усилватели, ако е необходимо;
полагайте кабелите далече от източници на електромагнитно излъчванеобласти: електродвигатели, захранващи кабели, трансмитери, апаратура, управлявана от триодни тиристори (димери) и др.

Дължина и качество на кабела

За s-Video (Y/C, Super-VHS и Hi-8 системи) се допускат стандартни, евтини кабели на разстояния от 5-7 метра. В този случай има съвсем леко видимо влошаване на сигнала: „замъгляване“ на цвета и замъглено изображение. Няма да има влошаване на сигнала при използване на кабели с качество над средното. Често пренебрегвано, качеството на s-Video конектора играе важна роля за крайното качество на сигнала.

Отстраняване на проблеми с кабела

Когато са необходими дълги разстояния

Както видяхме по-рано, дължините на кабелите въвеждат ограничения във всички формати. По-долу са възможните решения на този проблем, които включват използването на най-добрите кабели и съединители:

използвайте линейни усилватели за разширяване на обхвата;
използвайте предаватели и приемници с усукана двойка, за да увеличите разстоянието;
използвайте оптични приемо-предаватели за допълнително увеличаване на разстоянието;
използвайте радиочестотно предаване (MW или RF) или сателитна връзка за много дълги разстояния.

Линейни усилватели

Линейните усилватели елиминират следните недостатъци от използването на дълги кабели:

затихване на общото ниво на сигнала;
затихване на високочестотни сигнали поради паразитен капацитет и индуктивност;
несъответствие на вълновия импеданс на кабела.

Линейните усилватели се различават по своите функции в зависимост от употребата им:

Когато се използва линейно усилване на големи разстояния, често възникват проблеми със заземяването, като напрПроменливотоков шум и бездомни заземяващи контури. Това се дължи на различните земни потенциали между локалните и отдалечените места. За да се решат проблемите със заземяването, често е необходима изолация на земята и диференциално усилване.

метод на усукана двойка

Може да се използва всеки тип кабел с усукана двойка или двужилен кабел, тъй като в повечето случаи предавателят може да увеличи импеданса на кабела с усукана двойка, за да съответства на собствения импеданс на предавателя. Въпреки това, методът на предаване с усукана двойка зависи от качеството на кабела. Усукани двойки с лошо качество, които имат висок капацитет или са прекалено екранирани, ограничават ефективния обхват на системата. Усуканата двойка също е по-малко податлива на проблеми със заземяването.

Системите с усукана двойка, работещи на разстояния от порядъка на 500 метра между източник и приемник, са доста често срещани. Линейните усилватели, специално проектирани за приложения с усукана двойка, разширяват работния диапазон на приложението. Основното правило е, че ако системата работи добре на 500 метра, линеен усилвател, включен в тази точка, ефективно удвоява работното разстояние.

Метод с оптични влакна

RF метод на предаване

Микровълновите предаватели и приемници или сателитните системи за предаване на данни могат да разширят обхвата на предаване до много километри, но това е напълно различна технология и затова тези методи не се разглеждат тук.

Проблеми с аудиопредаване

аудио кабелите с голям капацитет могат да претоварят усилвателя на устройството и по този начин да причинят нестабилност и колебания;
аудио кабелите могат да бъдат засегнати от шум и смущения, което води до лошо качество на сигнала иниско съотношение сигнал/шум;
Проблемите със съвпадението на импеданса на кабела причиняват загуба и влошаване на сигнала.

Качеството на изхода на усилвателя може да се влоши поради съпротивлението на кабела и намаляването на високия фактор на затихване на усилвателя. Всички тези проблеми са повече или по-малко разрешими.

Аудио кабели с голям капацитет

Аудио кабелите с голям капацитет могат да причинят влошаване на сигнала и нестабилност в етапите на изходния усилвател. За да се избегнат тези проблеми, трябва да се използват интегрални схеми със стабилно усилване в етапите на изходния усилвател, с подходящи изходни резистори за изолиране на усилвателя от неблагоприятните ефекти на кабела.

Натоварването на кабела трябва да е високо (нисък импеданс) и усилвателят на задвижването трябва да може да "изпомпва" ток в кабела. Дизайнът на PCB около усилвателя трябва да елиминира нестабилността, предизвикана от PCB.

Влияние на шума

Електрическият шум може да се натрупа върху дълги проводници, причинявайки влошаване на звука. Проблемът става по-сериозен при предаване на сигнали с ниска мощност, като например от микрофон.

Има две решения на този проблем:

Първото решение е да използвате кабели с добро качество и подходящо екраниране. Екранирането значително намалява натрупването на шум. Този метод е приложим за сигнали на ниво линия на разстояния до 10 метра, като се използват кабели, които не са в близост до източници на електрически шум (вижте по-горе).
Друго решение, често използвано в системите за излъчване, е използването на балансирана кабелна система. Типична система използва трижилен дизайн - два проводника за сигналис противоположна полярност и трети, заземяващ и/или екраниращ проводник. Този метод постига много чист изходен сигнал, въпреки че такава система е по-скъпа поради по-сложната електронна схема. Когато се използва балансирана верига, разстоянието на надеждно предаване на сигнала на ниво линия може да бъде ефективно удължено до 100 метра, отново с използване на кабели, които не са в близост до източници на електрически шум (вижте по-горе).

Микрофонните сигнали с напрежение от няколко миливолта са по-чувствителни към външни влияния. Ефективното разстояние на предаване на микрофонни сигнали с ниско ниво при използване на балансирана жична система е 10-15 метра (десет пъти по-дълго от използването на обикновени небалансирани екранирани проводници).

Затихване и влошаване на сигнала поради импеданса на кабела

Кабелите въвеждат известно съпротивление в пътя на сигнала. Понякога резистивната част на този композитен импеданс на пренапрежение е много голяма, създавайки делител на напрежението със съпротивлението на натоварване. В резултат на това имаме влошаване на нивото на сигнала. Верига с активно усилване компенсира промените в нивото на сигнала, при което сигналът се усилва и или в приемника, или, за предпочитане, в предавателя, може да бъде фино регулиран от потребителя с помощта на вътрешно или външно управление. В някои случаи определени честотни ленти в рамките на аудио спектъра са отслабени поради капацитета на кабела. Това обикновено засяга високочестотния диапазон. За да се преодолее този проблем, в сигналната верига трябва да се включи лентов усилвател или еквалайзер.

Влошаване на изходното качество на усилвателя поради съпротивление на кабела

В система с високоговорители с усилвател, кабелите, водещи до усилвателя, ако саимат недостатъчно напречно сечение, създават делител на напрежение със съпротивлението на високоговорителя, намалявайки нивото на сигнала. Този проблем може да се реши с контрола на силата на звука на усилвателя. Много по-сериозен проблем е намаляването на коефициента на затихване на усилвателя поради съпротивлението на кабела. В резултат на това имаме влошаване на качеството и звук „като от варел“. Използването на проводници с висока проводимост и нисък капацитет помага да се преодолее този проблем.

Заключение

Кабелите и предаването на сигнали на дълги разстояния могат да бъдат сериозен проблем, но разбирането на физическото естество на подобни проблеми, точното идентифициране на вашите задачи и използването на техниките, описани по-горе, ще ви помогнат да вършите добре всяка работа, дори на големи разстояния.