劉力談VGA信號及傳輸?shù)膸�寬與頻譜分析

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

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

    測試1.  150米LG-RG59/5電纜300MHZ測視圖：紫紅線為基準源，起始點為-10dB，每格5dB，從1-300MHZ，蘭線為實測曲線

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

    測試2.150米LG-RG59/5電纜，10MHZ測試圖，測試條件未改變，但黃線為基準源，蘭線為測試曲線，測試結(jié)果：5MHZ衰減4dB，10MHZ點為5dB

    測試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實測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，會對畫面有較大影響，會影響圖像的拖尾和對位，LG-RG59/5的低頻段曲線相當不錯。    

    測試3. 利國公司VGAS-16*8B矩陣與EXTRON VGA16*8矩陣的測試比較

    測試條件：用測試短線聯(lián)接信號源與矩陣，其他測試條件完全相同，黃線是基準，利國矩陣選用1入1出，蘭線為實測曲線，EXTRON矩陣同樣是1入1出，紫線為實測曲線。

    曲線分析：利國的矩陣在0-400MHZ內(nèi)的曲線相當平直，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3 dB也不允許（如果這么算，那EXTRON的帶寬很�。�，考慮到實際應用過程中電纜的損失，在一定長度內(nèi)預補償比較有實用意義。但由于是固定提升，無法根據(jù)電纜的長短進行提升的調(diào)整，可能在短線時有明顯的提升過度，某一長度時正好，再長時可能也不靈，這主要是產(chǎn)品設計理念的問題，一種觀點是：矩陣就是矩陣（符合傳統(tǒng)理論），不能對信號進行處理，如有不足，應由其它設備解決（如長線驅(qū)動器）。利國傾向于這種理念，其實在利國的矩陣電路上留有提升電路，只是未裝原器件，因為不知傳輸距離與電纜情況，無法預先知道該提升多少；另一種觀點是先提一部分再說，既使在短線時提升過度，如果未出現(xiàn)幅度過大。造成波形變形，可以容忍，但中長線時有一定優(yōu)勢。

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

    測試4.利國矩陣與EXTRON矩陣加150米電纜的比較

    測試條件：將聯(lián)接信號源的短線換為剛測試過的150米LG-RG59/5電纜，黃線為基準，紫線為EXTRON曲線，蘭線為利國矩陣曲線。

    分析：在此情況下，利國矩陣曲線，明顯與電纜曲線一致（因為本身的曲線平直），而EXTRON曲線有明顯提升，如在100MHZ點上有-8.6 dB衰減，而利國矩陣應有-12 dB衰減，符合上述的分析。EXTRON矩陣在200MHZ以內(nèi)曲線較沒有提升要好。但在200MHZ以后，EXTRON矩陣衰減很明顯。

    測試5. 利國長線驅(qū)動器測試

    測試條件：利用短線聯(lián)接信號源與VGAD-1*2CC/L驅(qū)動器。

    分析：長線驅(qū)動器可調(diào)節(jié)衰減曲線，可根據(jù)電纜的種類和長度不同選擇檔位。當然這里顯示的僅是幅頻特性的調(diào)整，群延時等。其它調(diào)整無法看到。

    測試6. 利國矩陣加150電纜加長線驅(qū)動的測試

    測試條件：增加利國公司VGAD-1*2CC/L長線驅(qū)動器，黃線為基準，蘭線為不加驅(qū)動，紫線加入驅(qū)動器，調(diào)升為2檔。

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

    總結(jié)：以上所有測試，都是僅測試了幅頻特性，根據(jù)理論分析，除幅頻特性之外，還有群延時等特性未能測試，在選擇設備時應整體考慮，不能僅單看某一項指標。

    測試7. 光傳輸測試

    黃線 源頻譜，蘭線，實測曲線，在光傳輸中因為DVI數(shù)字處理的原因，無法測幅頻特性，只好測頻譜，主要目的是給大家一個頻譜的概念。

    在不同分辨率時，信號的頻譜分布是不同的，在SXGA時頻譜的第一波在115MHZ左右截止，與其信號標準對應（1280×1024×60HZ點時鐘應為110MHZ），在XGA時第一波頻譜截止點為80MHZ左右，而像束點時鐘也為80MHZ。表明根據(jù)各分辨率對應的像束點時鐘，頻譜第一波的截止點與其相符，而第二波的高點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已無實用價值。

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

    在光傳輸時，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過程，對信號的損失在6 dB左右，也基本符合A/D、D/A的原理。

    分析：以上測試驗證了我們以前提出的理念

    VGA信號由于在顯卡中有D/A過程，已經(jīng)將信號損失的很嚴重，這從增加了一次A/D、D/A，原頻譜的劣化也可對應看出。從某中意義上講，過度強調(diào)傳輸系統(tǒng)的指標，如帶寬等，已無實際意義。因為在其中傳輸?shù)男盘栆呀?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，應該直接利用DVI信號，這也是DVI的應用將成為主流的原因。過于強調(diào)電纜，分配，切換等傳輸過程，僅能在已損失很嚴重的情況下盡可能保持而已，無論多么好的顯示設備，到其入口的信號源在經(jīng)過顯卡D/A后已經(jīng)面目全非了，何況顯示設備還要再進行A/D等處理。由于設備原因，無法測到從DVI輸出與VGA輸出的頻譜對比，但結(jié)論應該是很明確的。

    另一結(jié)論：利用光纖傳輸

    在無論長度的情況下，新增加的衰減在6 dB左右，由于長線（100米衰8 dB，加驅(qū)動會有提升），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。