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EuroWire – November 2009
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technischer artikel
Zumindest
hat
ein
Kabelhersteller,
der ein Kabel über 3GHz hinaus
prüfen möchte, auf kundenspezifische
Netzwerke
zurückgegriffen,
die
für
deren
Netzwerkanalysten
hergestellt
wurden
[Anmerkung1]
. Da die dritte Harmonische
dem 1080p/60 Takt 4,5GHz (1,5 x 3 = 4,5)
entspricht, sind die Prüfgeräte und die
Anpassnetzwerke zu überprüfen und
entsprechend dieser hohen Frequenzen zu
untersuchen.
Was sollte man prüfen?
Während Grundprüfungen für Kabel
bestehen, wie z. B. Dämpfung, sind
auch andere Prüfungen verfügbar, die
bedeutungsvollere Ergebnisse im Bereich
der Hochfrequenz von HD und darüber
hinaus bieten. Eine Schlüsselprüfung
darunter ist die Rückflussdämpfung. Die
Rückflussdämpfung prüft eine Einrichtung,
ein Kabel, einen Stecker oder jegliche
anderen passiven Teile hinsichtlich deren
Impedanzübereinstimmung.
75 Ohms wurde für alle passiven
Einrichtungen ausgewählt, da diese
Impedanz die niedrigste Dämpfung mit
geringen Niederspannungssignalen, wie
Videosignale, bietet. Demzufolge sollten
alle genau 75 Ohms entsprechen. Dennoch
kann nichts wirklich genau sein.
Während
man
entsprechend
einer
traditionellen Weise auf die Impedanz
achten könnte, besteht eine leistungs-
fähigere Weise darin auf die Reflektionen
zu schauen, die entstehen, wenn die
Impedanz nicht perfekt ist.
Bild 2
zeigt
das Rückflussdämpfungsdiagramm eines
Kabelstücks.
Bild 2
zeigt die Rückflussdämpfung
bis zu 3GHz. Zu bemerken ist, daß die
tatsächliche
Rückflussdämpfung
mit
der Frequenz variiert, im vorliegenden
Beispiel ist dies über –30dB für den
Großteil des Spektrums,
gelegentlich über -40dB,
mit
einigen
Spitzen
um –25dB. Die beiden
d a r ü b e r l i e g e n d e n
Linien sind zunächst die
Herstellergarantie
und
die kürzere Linie oben,
die
SMPTE-Grenzlinie,
wieimRundfunkstandard
SMPTE 292M erwähnt.
In
diesem
Beispiel
gewährleistet
der
Hersteller, daß alle die
für HD vorgesehenen
Kabel nicht unter –23dB
von 5MHz bis 850MHz,
und –21dB von 850MHz
bis 3GHz liegen werden.
Eine derartige Garantie
sollte immer für passive Komponenten, wie
z. B. Kabel, Stecker, Patchpanels, Patchkabel,
Adapter und ähnliche Einrichtungen
verlangt werden.
Die darüberliegende SMPTE-Grenzlinie
entspricht
–15dB
Rückflussdämpfung.
Tabelle 2
zeigt verschiedene Werte der
Rückflussdämpfung im Vergleich zur
erzielten Anpassung: der Prozentsatz des
reflektierten Signals und der erfolgreich
übertragene Prozentsatz.
Wieviel Reflektion?
Selbst bei sehr geringer Impedanzregelung
und
einer
Rückflussdämpfung
von
–10dB, entspricht die Reflektion lediglich
10%, d.h. 90% des Signals erreichen ihr
Ziel. Dieses reflektierte Signal verläßt
das Kabel jedoch nicht - wie bei der
Wirkung eines Widerstands, wo ein
winziger Teil des Signals in Wärme
umgewandelt wird - sondern kehrt zum
Chip zurück, der das Signal aussendet.
Die früheren Chipentwürfe hatten echte
Probleme mit reflektiertem Signal, und
Reflektionsniveaus unter 10% waren
öfters ausreichend um das Funktionieren
des Chips zu stoppen. Eine wichtige
Verbesserung des Chipentwurfs in den
letzten zwei Jahrzehnten liegt in der
Fähigkeit einer großen Menge reflektierter
Signale zu widerstehen und damit
weiterhin zu funktionieren.
Die ideale passive Einrichtung sollte
genau 75 Ohms ohne jegliche Reflektion
entsprechen, jedoch ist dies nicht
möglich. Hier ist die vorher erwähnte
Garantie der Rückflussdämpfung eine
grundlegende
Anforderung
um
die
HD-Leistung von Kabeln, Steckern oder
ähnlichen Komponenten zu maximieren.
Zu bemerken ist ebenfalls, daß die
Rückflussdämpfungsanforderung
von
SMPTE (–15dB oder 3,16% Reflektion)
äußerst flexible ist.
Installateure werden gewarnt, daß die
Komponentenhersteller, die behaupten
die SMPTE-Standards zu erfüllen, lediglich
darauf hinweisen, daß deren Komponenten
nicht besser als die Mindestanforderung
sind, was keine besonders positive Weise
ist, eine Installation zu beginnen.
Umwandelung
auf 1080p/60
Wenn
auf
1080p/60
umgewandelt
wird, ist der Takt auf 1,5GHz verdoppelt,
und die dritte Harmonische steigt auf
4,5GHz. Speicherplatz, Band-, Disketten-
Festplattenspeicher werden im Wesent-
lichen halbiert, um diese Bilder, Audio und
Metadaten zu speichern.
Die entsprechenden Standards dazu sind in
SMPTE 424M enthalten. Der Mindestwert
der Rückflussdämpfung unter dieser
erweiterten Spezifikation entspricht –15dB
bis 1,5GHz und –10dB bis 3GHz
[Anmerkung2]
.
Die Komponenten sollten bei 4,5GHz
geprüft werden und eine bestimmte
Rückflussdämpfungsgarantie
sollte
erteilt werden. Ein Kabelhersteller prüft
heutzutage routinemäßig viele seiner
HD-Kabel entsprechend diesem neuen
HD-Standard mit einer Garantie von –23dB,
von 5MHz bis 1,6GHz und –21dB von
1,6GHz bis 4,5GHz. Eine ähnliche Garantie
sollte für alle passiven Einrichtungen
verlangt werden.
Kabelabstand
Digitale Signale haben ein signifikantes
Problem mit dem Abstand. Empfangschips
können eine grundlegende Fehlerkorrektur
durchführen, bis die Fehlerrate größer
wird, als der Chip sie handhaben kann.
Das bedeutet, daß das Digitalbild perfekt
ist bis zum kritischen Abstand, wo die
Daten und das Bild nicht mehr aufgelöst
werden können. Das Chip geht schnell
vom perfekten Bild auf „kein Bild“ über, in
einem Abstand von lediglich einigen Fuß
Kabel. Das wird gängig als digitale Klippe
(digital cliff) bezeichnet.
Die wahre Sorge ist, daß ein Installateur
oder Verbraucher nur Zoll von der Klippe
entfernt sein könnte ohne es zu wissen.
Durch die einfache Einfügung eines
Patchkabels, selbst wenn es sich um ein
Patchkabel handelt, das spezifisch für
Digitalsignale hergestellt wurde, könnte
der Verbraucher dieses Signal über die
Klippe hinaus schieben.
Im SMPTE 292M-Standard steht eine
Formel um den Höchstabstand eines
jeglichen Kabels zu bestimmen.
Tabelle 2
▲
▲
:
Rückflussdämpfung im Vergleich zur Anpassung
Rückflussdämpf-
ung
Anpassung
Reflektiert
-10 dB
90%
10%
-15 dB
96,84%
3,16%
-20 dB
99%
1%
-21 dB
99,21%
0,79%
-23 dB
99,5%
0,5%
-25 dB
99,68%
0,32%
-30 dB
99,9%
0,1%
-35 dB
99,97%
0,03%
-40 dB
99,99%
0,01%