Component - för entusiaster av ljud och bild.

Videokabelns ABC.

Eftersom många inte känner till i detalj vad som skiljer en videokabel från audiokablar, samt hur och varför videokablar påverkas på ett mer drastiskt vis än audiokablar så tänkte vi tillägna denna artikel till allmän information runt bildkablar. En anledning till att vi tror detta är att vi tycker oss se liknande frågor om och om igen, både i vår mailbox och på olika forum, därför så tänkte vi dela med oss av lite fakta som kan vara bra att ha.

I våra ögon är videokabeln kanske den viktigaste typ av kabel som existerar i ett hembiosystem, anledningen till att vi säger så är att för med en kabel av dålig kvalitet eller en felaktig utförd kabel så blir bilden otvetydigt och lätt påvisbart sämre.

När det gäller audiokablar går både åsikter och smaker isär, men vi skulle vilja påstå att hela upplevelsen inte påverkas i samma höga grad som om bilden är dålig - en dålig bild är så mycket mer påtagligt för den stora allmänheten.

Videokabelns ABC
Först tar vi en titt på vad som krävs av en videokabel. Det som gör bildkablar så mycket mer speciella än ljudkablar är det frekvensområde som dessa skall hantera, där en ljudkabel är designad för KHz och en bildkabel för MHz.

En normal komponentkabel behöver garantera en frekvensgång på upp till runt 10 MHz, och en som skall klara HDTV bör klara minst 35 MHz. Att t ex använda sig av vanlig audiokabel (som framför allt skall klara 0 - 100 KHz) kommer att fungera, men kommer att ge ett mycket dåligt resultat jämfört med en dedikerad bildkabel. Detta eftersom videosignalen kommer att dämpas alldeles för mycket. Detta beror på att ju högre man går i frekvens, ju viktigare blir det med en absolut impedans (vanligtvis 75 ohm), en mycket bra skärmning mot yttre störningar samt riktiga termineringar.

I fallet bildkablar är det dessutom viktigt att kabeln skall vara 75 Ohm i bägge riktningar eftersom det sannolikt annars kommer att uppstå missmatch i impedans mellan spelare och bildkälla - som i sin tur kan resultera i t ex utsläckning av frekvenser samt skuggfenomen som försämrar bilden.

75-Ohm Impedans Hur då?
Komponentvideokablar tillverkas i regel av koaxialkabel, det är åtminstone den kabeltyp som ger bäst kvalitet. Karakteristiken på en koaxialkabel utgörs främst av arean på ledaren samt storleken och typen av dielektrikum. Dielektrikum är den (vanligtvis) vita plastliknande inre kärna som skiljer eller isolerar själva kopparledaren från skärmen samt ytterhöljet.



Det man försöker uppnå med denna konstruktion är en ideal dielektrisk konstant så nära till 1 som möjligt, detta för att luft har 1.0 som konstant. Om man kan uppnå samma konstant som luft (där man antar nära 0 förlust) inuti en koaxial kabel har man vad vi också skulle vilja kalla en ideal kabel, det vill säga en kabel utan förlust. Nu är detta inte fysikaliskt möjligt, men med olika tekniker har man lyckats komma ner mycket låg förlustnivå.

Till exempel har man börjat fylla kablar i de dyrare klasserna (för professionellt bruk inom telekom t ex) med olika typer av gasfyllda dielektrikum, medan bra kablar i den prisklass som vanliga konsumenter köper ofta har ett dielektrikum baserat på någon typ av skum. För att visa på vilka skillnader det kan vara mellan olika material som används till dielektrikum så se denna tabell.


Från tabellen kan vi utläsa att Polyetylen skum är den typ av dielektrikum som har de bästa egenskaperna.

Kan man räkna på hur bra en kabel är?
Det finns självklart ekvationer som man på ett mycket enkelt sätt kan använda sig av för att räkna ut vilken typ av impedans man har på en kabel.

Som tidigare nämnt så är impedansen på en koaxial kabel direkt relaterad till diametern på ledaren, samt dielektrikum. Man brukar generellt säga att vid en karakteristisk impedans, även kallad Zo, för 75-ohm så är endast de variabler som påverkar förlusten för själva kabeln endast diametern och den dielektriska konstanten (från tabellen). Följande formel brukar användas för att beräkna just den karakteristiska impedansen på en koaxial kabel. Formeln är hämtad ur boken "Reference Data for Radio Engineers" publicerad av Howard W. Sams & Co. 1975, sidan 24-21.

Zo = 138 / (SQRT ) x Log10 (D / d) i ohm

Där:
d = yttre diametern av ledaren
D = yttre diametern av dielektrikum
= Den dielektriska konstanten (=1 för luft)

Vad man mycket lätt kan förstå är alltså vikten av att dielektrikum lämnas intakt i hela kabelns längd, samt att det inte kläms eller skadas genom att man viker den för snävt eftersom detta omedelbart leder till både högre förluster samt andra oönskade fenomen. Det leder ju oss osökt till en av de mer kritiska punkterna på kabeln, nämligen kontakterna.

Return Loss, VSWR samt kontakter
Nu är det ju så att koaxialkabeln bara är en del av det som kan gå illa med en komponentkabel. Det är faktiskt kontakterna som har visat sig vara den mest kritiska komponenten i de flesta av de kablar vi har testat under våra år.

Det första som brukar vara ett stort problem är att de apparater man vill koppla ihop endast är försedda med RCA anslutningar. Detta är en kundanpassning, men en mycket dålig sådan eftersom RCA är direkt olämpliga för att bibehålla 75 ohm. Vi vet ju nu att en impedans som avviker från 75 ohm både orsakar olika förluster och andra oönskade fenomen.

Det som hade varit idealt är om fler tillverkare hade anammat BNC kontakter (finns på t ex vanligtvis på proffsutrustning) som är avsedda för 75 ohm, eftersom det är svårt eller i princip omöjligt att uppnå 75 ohms impedans med RCA. Faktum är att impedansen för anslutningen till och med kommer att förändra sig med hur långt en RCA hanen är instucken i honkontakten. Som referens kan också nämnas att vanliga enkla RCA kontakter håller runt 23 Ohm i impedans, men vissa tillverkare däribland Canare, har lite exklusivare specialkontakter som ska hålla nära 75 Ohm.

Eftersom impedansanpassningen vanligtvis är så dålig på de flesta konsument apparater med RCA kontakter så har det i många fall monterats ett motstånd för att kompensera för den många gånger mycket lägre impedansen. Detta kan också orsaka problem, men är i allmänhet inte en anledning att förbise en god kontakt.

Man brukar också titta på förhållandet mellan den maximala och minimala spänningen på kabeln, vilket också ger ett mätvärde för vilka förluster och reflektioner som förekommer i kabeln. Detta förhållande kallas VSWR, vilket står för Voltage Standing Wave Ratio. Ett annat värde som är direkt relaterat till VSWR är Return loss (RL), vilket mäts i dB.

Varför plågar du oss med uttryck?
Att förstå sammanhanget mellan en kabels prestanda och dess tillverkningsmetod och mätvärden är det viktigaste när man tillverkar videokablar. Nackdelen av att använda fel kontakter visar sig t ex genom mycket höga "return loss" värden eller dåligt VSWR och ger en starkt begränsad bandbredd. Speciellt kritiskt blir det för komponentvideosignaler där man direkt tappar mycket information över 4MHz.

För de som kommer ihåg fysiklektionerna från skolan så kan man förklara hela signalkedjan från apparat till apparat som att impedansen från sändaresidan måste så nära som möjligt motsvara impedansen för mottagaresidan. Så fort en skillnad uppstår i impedans, så kommer signalen att begränsas och signalförluster kommer att uppstå. Denna missmatch i impedans kan beräknas genom följande formel:

P =(Z1-Zo)/(Z1+Zo)

Där:
P = Måttet av missmatch
Z1 = Kontakternas impedans
Zo = Kabelns impedans

Man ser då ganska snabbt att problem omedelbart kommer att uppstå med stående vågor och förluster i kabeln som resultat även om kabeln är perfekt, men om kontakterna inte håller exakt samma impedans som själva kabeln. Det ideala förhållandet är helt sonika ett 1:1 förhållande där målet är att få P = 1.

Bandbredden på en kabel är också direkt relaterad till vilket VSWR man uppnår. För att räkna ut VSWR så kan man använda följande formel:

VSWR = (1 + SQRT(RP/FP))/ (1 - SQRT(RP/FP))

Där:
RP = Reflected power
FP = Forward power

Om man förflyttar sig för långt ifrån det ideala, dvs. VSWR=1 så tappar man genast bandbredd. Sammanfattningsvis på formel sidan så kan man säga att för att vara helt säker på att du får en kabel som uppfyller ett returnloss på under 26 dB samt VSWR på < /- 1.1 VSWR DC upp till 200Mhz , då kommer du att ha en kabel som levererar så bra bild som din utrustning kan hantera.

Om din kabel inte skulle uppfylla dessa mått så blir resultatet oftast skuggeffekter (ofta kallade ghosts eller ringing) som orsakats av otaliga reflektioner i kabeln. Problemet kan också liknas vid "edge enhancement" runt framförallt vertikala linjer, men också runt konturer i allmänhet i bilden. Dessa reflektioner kan också till viss del orsaka utsläckningar av information som t ex motsvarar detalj eller färginformation i bilden.

Med denna information hoppas vi att det skall underlätta att kunna ta ett steg vidare i valet av komponentkablar.


Skriven av:
Pär Hörnell

Publicerad: 2004-03-07
Uppdaterad: 2007-04-24