劉力談VGA信號(hào)及傳輸?shù)膸�寬與頻譜分析

    在使用模擬VGA信號(hào)時(shí)，關(guān)于傳輸系統(tǒng)（電纜、分配、矩陣切換與電纜均衡等）中遇到的問(wèn)題，以前寫文章論述過(guò)，但偏于定性分析。日前在總參某所檢測(cè)中心進(jìn)行設(shè)備測(cè)試，順便現(xiàn)將上述一些設(shè)備也進(jìn)行了定量測(cè)試，并將測(cè)試圖形分析如下，希望用戶能夠有一些定量的直觀的感受，對(duì)目前的模擬方式的現(xiàn)狀有個(gè)整體的了解。
    測(cè)試條件：信號(hào)發(fā)生器（EXTRON VGA信號(hào)發(fā)生器），Agilent分析儀、北京利國(guó)公司VGA-16*8B，VGA矩陣切換器、利國(guó)公司LG-RG59/5電纜150米、利國(guó)公司LGF系列模擬光收/發(fā)器一套，利國(guó)公司VGAD-1*2CC/L長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器（電纜均衡器）1臺(tái)。

    測(cè)試內(nèi)容及測(cè)試數(shù)據(jù)及分析，結(jié)論如下：

    測(cè)試1.  150米LG-RG59/5電纜300MHZ測(cè)視圖：紫紅線為基準(zhǔn)源，起始點(diǎn)為-10dB，每格5dB，從1-300MHZ，蘭線為實(shí)測(cè)曲線

    結(jié)論：在100MHZ點(diǎn)，衰減為-22.1dB，相對(duì)衰減12dB（起始點(diǎn)為-10 dB，下同），折合為100米，100MHZ為8dB，符合電纜原指標(biāo)。這是一條典型的電纜幅頻特性的反對(duì)數(shù)曲線，電纜的長(zhǎng)度與衰減是線性關(guān)系，如100米時(shí)衰減應(yīng)為現(xiàn)有值的2/3，為-8 dB左右。

    測(cè)試2.150米LG-RG59/5電纜，10MHZ測(cè)試圖，測(cè)試條件未改變，但黃線為基準(zhǔn)源，蘭線為測(cè)試曲線，測(cè)試結(jié)果：5MHZ衰減4dB，10MHZ點(diǎn)為5dB

    測(cè)試1與2的分析：

    a，給出電纜的衰減曲線，各廠家電纜具體參數(shù)會(huì)有不同，但曲線形式基本一致，有利于用戶建立電纜衰減的概念。

    b，在100米100MHZ點(diǎn)大家一般比較關(guān)注，以前的分析數(shù)據(jù)：

    18AWG為6.8 dB，RG59為8 dB，75-5為10 dB，75-3為16 dB，75-2為24 dB實(shí)測(cè)RG59的數(shù)據(jù)與以前提供的數(shù)據(jù)相符。

    c，在10MHZ以內(nèi)，主要是在低頻段，如果此段的曲線不好，會(huì)對(duì)畫面有較大影響，會(huì)影響圖像的拖尾和對(duì)位，LG-RG59/5的低頻段曲線相當(dāng)不錯(cuò)。    

    測(cè)試3. 利國(guó)公司VGAS-16*8B矩陣與EXTRON VGA16*8矩陣的測(cè)試比較

    測(cè)試條件：用測(cè)試短線聯(lián)接信號(hào)源與矩陣，其他測(cè)試條件完全相同，黃線是基準(zhǔn)，利國(guó)矩陣選用1入1出，蘭線為實(shí)測(cè)曲線，EXTRON矩陣同樣是1入1出，紫線為實(shí)測(cè)曲線。

    曲線分析：利國(guó)的矩陣在0-400MHZ內(nèi)的曲線相當(dāng)平直，EXTRON的曲線在200MHZ之內(nèi)有明顯提升，但在200MHZ之后明顯下降，如果按照3dB的理論，上升超過(guò)3 dB也不允許（如果這么算，那EXTRON的帶寬很�。�，考慮到實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中電纜的損失，在一定長(zhǎng)度內(nèi)預(yù)補(bǔ)償比較有實(shí)用意義。但由于是固定提升，無(wú)法根據(jù)電纜的長(zhǎng)短進(jìn)行提升的調(diào)整，可能在短線時(shí)有明顯的提升過(guò)度，某一長(zhǎng)度時(shí)正好，再長(zhǎng)時(shí)可能也不靈，這主要是產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念的問(wèn)題，一種觀點(diǎn)是：矩陣就是矩陣（符合傳統(tǒng)理論），不能對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，如有不足，應(yīng)由其它設(shè)備解決（如長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器）。利國(guó)傾向于這種理念，其實(shí)在利國(guó)的矩陣電路上留有提升電路，只是未裝原器件，因?yàn)椴恢獋鬏斁嚯x與電纜情況，無(wú)法預(yù)先知道該提升多少；另一種觀點(diǎn)是先提一部分再說(shuō)，既使在短線時(shí)提升過(guò)度，如果未出現(xiàn)幅度過(guò)大。造成波形變形，可以容忍，但中長(zhǎng)線時(shí)有一定優(yōu)勢(shì)。

    結(jié)論：從幅頻特性上講利國(guó)的矩陣，并不比EXTRON的差（至少是EXTRON的某些款型）完全不必迷信進(jìn)口設(shè)備。同時(shí)使大家知道矩陣等設(shè)備的衰減情況。

    測(cè)試4.利國(guó)矩陣與EXTRON矩陣加150米電纜的比較

    測(cè)試條件：將聯(lián)接信號(hào)源的短線換為剛測(cè)試過(guò)的150米LG-RG59/5電纜，黃線為基準(zhǔn)，紫線為EXTRON曲線，蘭線為利國(guó)矩陣曲線。

    分析：在此情況下，利國(guó)矩陣曲線，明顯與電纜曲線一致（因?yàn)楸旧淼那�線平直），而EXTRON曲線有明顯提升，如在100MHZ點(diǎn)上有-8.6 dB衰減，而利國(guó)矩陣應(yīng)有-12 dB衰減，符合上述的分析。EXTRON矩陣在200MHZ以內(nèi)曲線較沒(méi)有提升要好。但在200MHZ以后，EXTRON矩陣衰減很明顯。

    測(cè)試5. 利國(guó)長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器測(cè)試

    測(cè)試條件：利用短線聯(lián)接信號(hào)源與VGAD-1*2CC/L驅(qū)動(dòng)器。

    分析：長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器可調(diào)節(jié)衰減曲線，可根據(jù)電纜的種類和長(zhǎng)度不同選擇檔位。當(dāng)然這里顯示的僅是幅頻特性的調(diào)整，群延時(shí)等。其它調(diào)整無(wú)法看到。

    測(cè)試6. 利國(guó)矩陣加150電纜加長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)的測(cè)試

    測(cè)試條件：增加利國(guó)公司VGAD-1*2CC/L長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器，黃線為基準(zhǔn)，蘭線為不加驅(qū)動(dòng)，紫線加入驅(qū)動(dòng)器，調(diào)升為2檔。

    分析：在100MHZ點(diǎn)上衰減為3.6 dB，好于EXTRON，但可惜未能打上EXTRON的對(duì)比曲線，大家可對(duì)照看一下，在160MHZ以內(nèi)，好于原曲線，如需后端提升，可調(diào)整驅(qū)動(dòng)器的檔位。

    總結(jié)：以上所有測(cè)試，都是僅測(cè)試了幅頻特性，根據(jù)理論分析，除幅頻特性之外，還有群延時(shí)等特性未能測(cè)試，在選擇設(shè)備時(shí)應(yīng)整體考慮，不能僅單看某一項(xiàng)指標(biāo)。

    測(cè)試7. 光傳輸測(cè)試

    黃線 源頻譜，蘭線，實(shí)測(cè)曲線，在光傳輸中因?yàn)镈VI數(shù)字處理的原因，無(wú)法測(cè)幅頻特性，只好測(cè)頻譜，主要目的是給大家一個(gè)頻譜的概念。

    在不同分辨率時(shí)，信號(hào)的頻譜分布是不同的，在SXGA時(shí)頻譜的第一波在115MHZ左右截止，與其信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)（1280×1024×60HZ點(diǎn)時(shí)鐘應(yīng)為110MHZ），在XGA時(shí)第一波頻譜截止點(diǎn)為80MHZ左右，而像束點(diǎn)時(shí)鐘也為80MHZ。表明根據(jù)各分辨率對(duì)應(yīng)的像束點(diǎn)時(shí)鐘，頻譜第一波的截止點(diǎn)與其相符，而第二波的高點(diǎn)與第一波比相差至少在-15 dB左右，一般可得出結(jié)論，第二波頻譜在顯示時(shí)已無(wú)實(shí)用價(jià)值。

    在第一波頻譜中，以SXGA為例，截止于115MHZ，但相對(duì)于3 dB帶寬，也就在60MHZ左右，這正好與奈奎斯特采樣定律相符，主要頻譜分布在點(diǎn)時(shí)鐘的1/2以內(nèi)，而到了截止點(diǎn)，幅度相差近60 dB以上。

    在光傳輸時(shí)，由于將VGA轉(zhuǎn)成DVI，經(jīng)光纖傳輸接收后再轉(zhuǎn)回VGA，增加了A/D與D/A過(guò)程，對(duì)信號(hào)的損失在6 dB左右，也基本符合A/D、D/A的原理。

    分析：以上測(cè)試驗(yàn)證了我們以前提出的理念

    VGA信號(hào)由于在顯卡中有D/A過(guò)程，已經(jīng)將信號(hào)損失的很嚴(yán)重，這從增加了一次A/D、D/A，原頻譜的劣化也可對(duì)應(yīng)看出。從某中意義上講，過(guò)度強(qiáng)調(diào)傳輸系統(tǒng)的指標(biāo)，如帶寬等，已無(wú)實(shí)際意義。因?yàn)樵谄渲袀鬏數(shù)男盘?hào)已經(jīng)很差了，頻譜僅集中在60MHZ以內(nèi)，如果想要提高圖像質(zhì)量，應(yīng)該直接利用DVI信號(hào)，這也是DVI的應(yīng)用將成為主流的原因。過(guò)于強(qiáng)調(diào)電纜，分配，切換等傳輸過(guò)程，僅能在已損失很嚴(yán)重的情況下盡可能保持而已，無(wú)論多么好的顯示設(shè)備，到其入口的信號(hào)源在經(jīng)過(guò)顯卡D/A后已經(jīng)面目全非了，何況顯示設(shè)備還要再進(jìn)行A/D等處理。由于設(shè)備原因，無(wú)法測(cè)到從DVI輸出與VGA輸出的頻譜對(duì)比，但結(jié)論應(yīng)該是很明確的。

    另一結(jié)論：利用光纖傳輸

    在無(wú)論長(zhǎng)度的情況下，新增加的衰減在6 dB左右，由于長(zhǎng)線（100米衰8 dB，加驅(qū)動(dòng)會(huì)有提升），考慮到其它高低頻干擾，拖尾、重影等因素，明顯不如光纖傳輸效果好，因此光纖傳輸（既使是模擬光傳輸）也比電纜好很多。