第二十章電視監(jiān)控系統(tǒng)的信號(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 為 20dB (2) 頻帶寬度：有 VHF 頻段、 UHF 頻段、 VHF 與 UHF 頻段、寬 頻帶等。（視傳輸信號的頻道而定） (3) 噪聲系數(shù)：≤ (4) 最大允許輸入電平：≤ 80dB?V 在使用干線放大器時，在盡可能的情況下，干線上所用的放大器數(shù)量越少越好。因為每增加一級放大器，產(chǎn)生的相互調(diào)制和交擾調(diào)制就會更大一些。這也是采用射頻傳輸?shù)娜秉c之一。 4．分波器 分波器的作用是將由電纜傳輸來的多路射頻信號一一分開，再送入對應(yīng)的解調(diào)器中解調(diào)出對應(yīng)的視頻信號。采用分波器的好處是，從電纜送入解調(diào)器的射頻信號，因為已經(jīng)過分波器的分波，故產(chǎn)生互相干擾的機(jī)會更小，從而提高圖像質(zhì)量。分波器實際上往往是把混合 器反過來用，即把同前端所用的同樣的混合器反過來用。將混合器的原輸出端作為分波器使用時的輸入端，而混合器的原輸入端作為分波器使用時的輸出端。在一般情況下，也可不使用分波器，而直接將多路射頻信號送入解調(diào)器，由解調(diào)器本身進(jìn)行選頻。 5．解調(diào)器 解調(diào)器的作用是將來自傳輸干線上的各路射頻電視信號解調(diào)還原為視頻全電視信號，然后再將這些信號送入總控制臺中。每個解調(diào)器應(yīng)對應(yīng)一路射頻電視信號，因而解調(diào)器也要與相對應(yīng)的頻道一致才行。目前，定型產(chǎn)品中也有將若干路的解調(diào)器制作在一個設(shè)備里，輸入端只需將干線電纜接入，在輸出端上再分別 輸出各路視頻電視信號。 解調(diào)器的主要技術(shù)指標(biāo)有： (1) 輸入電平：一般為 56dB?v～ 80dB?v（射頻電視信號） (2) 輸出電平： 1VPP～ （視頻全電視信號） (3) 以上所述的幾種傳輸用部件是射頻傳輸中的主要部件。其中的調(diào)制器、干線放大器、解調(diào)器均為有源部件，因而還應(yīng)考慮其電源的要求。 射頻傳輸從理論上講，可以傳輸?shù)木嚯x相當(dāng)遠(yuǎn)，而不會產(chǎn)生大的相位失真。但由于在傳輸干線上不能無限制地加入放大器，所以事實上傳輸距離也是有一定限度的。這主要是因為干線上加入的放大 器越多，產(chǎn)生的交擾調(diào)制和相互調(diào)制就越大，也就是自身產(chǎn)生的干擾噪聲越大；另外在綜合解決放大與噪聲等問題上，還將會發(fā)現(xiàn)在插入一定數(shù)量的放大器之后，放大器產(chǎn)生的實際增益作用已非常小。一般來說，在一條傳輸干線上能插入 10多個放大器（每級放大器增益為 20dB）就已經(jīng)不錯了。所以在考慮傳輸距離這一問題時，應(yīng)注意到這一點。有關(guān)上述問題的理論分析與計算以及射頻傳輸各種部件的電路原理，請參考電子工業(yè)出版社出版的《閉路電視系統(tǒng)工程技術(shù)》一書 (作者：殷德軍等 )。 178。 322178。 為了能使射頻信號傳輸?shù)谋M量遠(yuǎn)一些，在遠(yuǎn)距離的情況下，寧可采用損耗小 的傳輸電纜（例如 SYV7512 或 SYV759 的同軸電纜），而少用放大器。目前國產(chǎn)的 SYV759 同軸電纜，已可做到每百米損耗在 3dB以下（頻率為 200 MHZ時），而 SYV7512 的同軸電纜，其損耗更小。還有一點需再次指出，在采用射頻方式時，一定要避開當(dāng)?shù)仉娨暸_無線發(fā)送的各電視頻道（即在系統(tǒng)中，不能使用這些當(dāng)?shù)責(zé)o線發(fā)送的頻道），以免造成相互干擾。另外，每條傳輸線上，傳輸圖像信號的的頻道數(shù)量不宜過多，一般在 10 個頻道左右為宜。 光纜傳輸方式 用光纜代替同軸電纜進(jìn)行電視信號的傳輸，給電 視監(jiān)控系統(tǒng)增加了高質(zhì)量、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)挠辛l件。其傳輸特性和多功能是同軸電纜線所無法比擬的。先進(jìn)的傳輸手段、穩(wěn)定的性能、高的可靠性和多功能的信息交換網(wǎng)絡(luò)還可為以后的信息高速公路奠定良好的基礎(chǔ)。 光纜傳輸?shù)膬?yōu)缺點 1．傳輸距離長 現(xiàn)在單模光纖在波長 ?ｍ或 ?ｍ時光速的低損耗窗口，每公里衰減可做到 ～，是同軸電纜每公里損耗的 1% 。因此，模擬光纖多路電視傳輸系統(tǒng)可實現(xiàn) 20km無中斷傳輸。這個距離基本上能滿足超遠(yuǎn)距離的電視監(jiān)控系統(tǒng)。同軸電纜由于衰減大，用它組成的傳 輸網(wǎng)，干線放大器之間的距離一般為 427m～ 610m，即每公里需要增加 1 至 2 個干線放大器。因此，一般需要遠(yuǎn)程供電，這無疑增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和降低了系統(tǒng)的可靠性。即使在這種限制下，在干線傳輸中最多可串接 20 個放大器，因而電纜系統(tǒng)最長只能傳輸 10km左右 (采用 SYV7512 電纜 )。再長將會由于中繼放大器的噪聲和失真的累加，使信號達(dá)不到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。 2．傳輸容量大 目前，國外最先進(jìn)的光纖多路電視傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)念l率范圍已由 40MHZ～ 550MHZ 擴(kuò)展到40MHZ～ 862MHZ。通過一根光纖可傳輸幾十路以上的電視信 號。如果采用多芯光纜，則容量成倍增長。這樣，用幾根光纖就完全可以滿足相當(dāng)長時間內(nèi)對傳輸容量的要求。目前，國內(nèi)進(jìn)口的光端機(jī)設(shè)備，一芯單模光纖可傳送幾十路電視信號。 3． 傳輸質(zhì)量高 由于光纖傳輸不像同軸電纜那樣需要相當(dāng)多的中繼放大器，因而沒有噪聲和非線性失真疊加。另外，光頻噪聲以及光纖傳輸系統(tǒng)的非線性失真很小，因而光纖多路電視傳輸系統(tǒng)的傳輸信號載噪比、交調(diào)、互調(diào)等性能指標(biāo)都較高。加上光纖系統(tǒng)的抗干擾性能強(qiáng)，基本上不受外界溫度變化的影響，從而保證了傳輸信號的質(zhì)量。 4．保密性能好 由于光纖多路電視傳輸系統(tǒng)的保密性 好，傳輸信號不易竊取，因此便于保密系統(tǒng)使用。同時，光纖傳輸不受電磁干擾，適合應(yīng)用于有強(qiáng)電磁干擾和電磁輻射的環(huán)境中。 178。 323178。 5，敷設(shè)方便 由于光纜具有細(xì)而輕、拐彎半徑小、抗腐蝕、不怕潮、溫度系數(shù)小、不怕雷擊等優(yōu)點，所以為光纜的敷設(shè)工程帶來了很大的方便。 光纜電視系統(tǒng)，雖然具有上述的優(yōu)點，但也存在一些特有的問題。一是為了普及應(yīng)用光纜傳輸，需要再降低光纜及光端機(jī)的成本；二是合理有效地解決光纜的接口技術(shù)和器件，如光合波器、光分波器、電子式光開關(guān)、光衰減器及光隔離器以及尋求極好的光接頭處理手段。此外，為建立全新的光纜電視系 統(tǒng)，對相干光源的獲取、光信號多路傳輸、光信號直接放大、光信號外差式接收及光纜分支等技術(shù)的研究還有待進(jìn)一步提高。總之，用光纜作干線傳輸?shù)南到y(tǒng)，其容量大、能雙向傳輸、系統(tǒng)指標(biāo)好、安全可靠性高。主要缺點是建網(wǎng)的造價較高，施工的技術(shù)難度較大，但它能適應(yīng)長距離的大系統(tǒng)干線使用。 光纜傳輸系統(tǒng) 1．光纜傳輸?shù)男问? 光纜傳輸有三種形式： (1) 調(diào)頻（ FM）光纜傳輸 它可傳輸多頻道高質(zhì)量信號，傳輸距離遠(yuǎn)。如美國吉爾德公司的 RF700 型 FM 光纜傳輸系統(tǒng)，一根光纖可傳輸 16 路電視信號，傳輸距離達(dá) 40km 。 (2) 數(shù)字光纜傳輸 這種系統(tǒng)無中繼噪聲積累，無任何交互調(diào)失真，在極長的距離上有很好的圖像質(zhì)量。但一根光纖只能傳輸 6 路～ 8 路電視信號。數(shù)字光纜傳輸技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展尚需開展數(shù)字壓縮技術(shù)的研究。 (3) 多路調(diào)幅（ AM）光纜傳輸 它是一種殘留邊帶調(diào)幅光纜傳輸系統(tǒng)（ VSBAM）。目前，一般 AM 光纖可傳輸 40 多個頻道，且性能／價格比高，發(fā)展很快，目前已廣泛應(yīng)用在有線電視系統(tǒng)中。同樣，也是電視監(jiān)控系統(tǒng)的一種很好的傳輸模式。下面將重點討論與 VSBAM 光纜傳輸系統(tǒng)有關(guān)的問題。 2．光纜的結(jié)構(gòu) 光纜是由石英纖芯、石英 包層和尼龍覆蓋層組成。圖 208 表示了單芯光纜的斷面結(jié)構(gòu)。 圖 208 單芯光纜與傳輸模式 纖芯與包層的光折射率不同。光幾乎以與纖芯和包層界面相平行的角度射入，經(jīng)界面全反射，沿纖芯傳播，在多次反射中，光的損失很少。衡量光纖的重要性能指標(biāo)有損耗和帶寬特性。石英材料的光吸收損耗很低，一般都低于 1dB／ km。而制造低損耗光纖是發(fā)展光纜傳輸系統(tǒng) 178。 324178。 的關(guān)鍵之一。光纖的損耗主要來自三個方面。一是來自端面反射和界面反射產(chǎn)生的損耗。二是結(jié)構(gòu)缺陷損耗，如因材料不均勻不連續(xù)造成的散射或因尺寸變化和彎曲所造成的泄漏。這部分損耗 與光的波長有關(guān)，對 ?ｍ～ ?ｍ的光，損耗為 1dB/km～ 2dB/km。三是材料本身的損耗。它包括雜質(zhì)離子形成的吸收和分子熱運(yùn)動造成的散射。另外，帶寬是表征光纜傳輸?shù)男阅堋０垂鈧鬏數(shù)哪Ｊ剑饫w分為單模和多模兩類。在多模傳輸時，由于不同模式的光沿線傳輸?shù)乃俣炔煌瑫a(chǎn)生相位差，導(dǎo)致傳輸失真，因而使其傳輸頻帶受限。對單模傳輸，光在芯線直徑僅有 5?ｍ內(nèi)傳輸，伴隨著不斷地界面全反射，這對單模式的光，不會產(chǎn)生失真。所以頻帶極寬，在有線電視傳輸系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 3．光源與光調(diào)制 用于光纜的光源，目前以發(fā)光 二極管（ LED）和激光二極管（ LD）為主。發(fā)光二極管是用半導(dǎo)體 PN 結(jié)把電信號轉(zhuǎn)換成光的注入型場致發(fā)光器件。因為它具有電流 光輸出特性良好的線性和壽命長的優(yōu)點，加之器件本身制造和使用都比較方便，可以滿足光纜傳輸光源的實用要求。其輸出功率約數(shù)毫瓦，頻響可達(dá) 100MHZ。激光二極管也是半導(dǎo)體器件，由 PN結(jié)構(gòu)成。其平行側(cè)面沿晶體的天然晶面（解理面）被拋光，在正向偏置下，注入電流超過閾值后就從一側(cè)解理面發(fā)射具有相干性的激光。激光二極管的輸出功率可達(dá) 5mw～ 10mw，壽命數(shù)十年，響應(yīng)速度為 GHZ的數(shù)量級，故在系統(tǒng)中得到 普遍的應(yīng)用。發(fā)光二極管和激光二極管都可用激勵源直接進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制（ IM），使光載波的強(qiáng)度隨模擬信號連續(xù)變化。 4．光接收 接收光纜傳輸?shù)男盘栍型獠顧z測和直接檢測兩種方式。所謂外差檢測是將光信號與機(jī)內(nèi)激光混頻，取出差頻信號經(jīng)放大、解調(diào)恢復(fù)原始信號。這種方式，目前還存在缺乏實用化技術(shù)，難以應(yīng)用。直接檢測是用檢光器件把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，進(jìn)而解出原始信號。這種方式現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于光纜傳輸?shù)慕邮障到y(tǒng)中。目前廣泛應(yīng)用的光接收器件是 PIN 光電二極管。 5．光纜干線傳輸?shù)墓ぷ髟? 現(xiàn)已成熟并大力發(fā)展的調(diào)幅 殘留邊帶（ VSBAM）光纜傳輸系統(tǒng)如圖 209 所示。 圖 209 光纜干線傳輸工作原理圖 由圖 209看出，該光纖傳輸系統(tǒng)主要由光發(fā)射機(jī)、傳輸光纜和光接收機(jī)組成。光發(fā)射機(jī)的核心器件是激光二極管（ LD），由前端來的射頻信號對激光管的發(fā)光強(qiáng)度直接進(jìn)行調(diào)制。目前 17