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* 這類干擾怎么辦?——2009新春反思
* 阻抗匹配技術
* 視頻基帶的抗干擾傳輸技術分析[2008]
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* 視頻線纜傳輸技術綜述
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* 系列干擾抗干擾圖文貼——之二
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* 怎樣辨別視頻線的好壞
* 視頻傳輸工程中的電磁干擾及抗干擾措施
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* 工程抗干擾四大基本要領—— “一防,二避,三抗,四補”
* 干擾是怎么產生的
* 加權抗干擾器在高層電梯視頻傳輸中應用
* 視頻傳輸工程中的電磁干擾及抗干擾措施
* 干擾不可怕,解決也不難
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* 和雙絞線傳輸相比,同軸電纜傳輸長處在哪?
* 怎樣辨別視頻線的好壞
* 談圖像質量的恢復、改善和提高
* 電梯監控抗干擾技術原理與要點
* 重新認識同軸電纜與同軸視頻傳輸技術
* 提高監控系統圖像質量的新途徑
* 圖像質量可控的同軸視頻傳輸系統
* 挑戰同軸視頻干擾
* 雙絞線與同軸線視頻傳輸性能比較
* 視頻傳輸與視頻恢復主機應用實例
* “頻率加權補償視頻恢復技術”將對監控工程產生積極影響
* 普通視頻放大器不能補償電纜傳輸損失
* 電纜傳輸失真與頻率加權補償
 
本站網絡實名:eie 加權視頻放大器 加權抗干擾器 視頻恢復主機
當前位置:技術交流 視頻線纜傳輸技術綜述
  下列文章是我公司EIE實驗室根據公司產品開發、實驗、工程等實踐經驗及數據所寫,均為原創文章。希望能與廣大同行進行交流。未經我公司許可不得轉載。
 
視頻線纜傳輸技術綜述
 
---本篇文章已被發表在“慧聰安防技術市場——商訊互動”第86期2006.07.20
 

  視頻線纜傳輸可以分為同軸基帶傳輸、雙絞線基帶傳輸、射頻傳輸、光纜傳輸、數字(網絡)傳輸等幾種方式。

一、視頻同軸基帶傳輸:我國PAL-D視頻基帶0-6M,復合視頻基帶一般指視頻基帶和音頻副載波為8M帶寬。同軸視頻傳輸是應用最早,用量最大,最容易操作的一種視頻傳輸方式。同軸視頻基帶傳輸的技術要點是:

1.同軸電纜的信號傳輸是以“束縛場”方式傳輸的,就是說把信號電磁場“束縛”在外屏蔽層內表面和芯線外表面之間的介質空間內,與外界空間沒有直接電磁交換或“耦合”關系。所以同軸電纜是具有優異屏蔽性能的傳輸線;同軸電纜屬于超寬帶傳輸線,應用范圍一般為0Hz—2Ghz以上;它又是唯一可以不用傳輸設備也能直接傳輸視頻信號的線纜;

2.視頻基帶信號處在0-6M的頻譜最低端,所以視頻基帶傳輸又是絕對衰減最小的一種傳輸方式。但也正是因為這一點,頻率失真——高低頻衰減差異大,便成為視頻傳輸需要面對的主要問題;在視頻傳輸通道幅頻特性“-3db”失真度要求內,75-5電纜傳輸距離約為120—150米;工程應用傳輸距離在2、3百米以內還比較好,網上論壇里提供的“感官標準”傳輸距離數據,從3、5百米到1千多米都有,實際是沒有標準,也就沒有實際參考意義。

3.同軸視頻基帶傳輸的主要技術問題是:為實現遠距離傳輸的頻率加權放大和抗干擾問題。

抗干擾技術現狀

對常見的電梯、車間、傳輸耦合等各類干擾,已可以有效解決,我國自有知識產權的加權抗干擾專利技術的應用,在有效抑制干擾的同時,也能有效補償電纜衰減和頻率失真,屬于抗干擾傳輸設備。其前端有源—后端無源抗干擾傳輸距離(75-5)在1000米左右,前后端都有源為1500-2000米;與加權視頻放大器配套的抗干擾傳輸距離3公里,75-7電纜可以達到5公里。雙絕緣雙屏蔽抗干擾同軸電纜是與同軸電纜穿鍍鋅鐵管原理一樣,施工更方便,成本更低,在常見電磁干擾環境下,可以作為防止干擾入侵,又可方便設計和施工的工程選擇;

同軸視頻基帶傳輸設備

我國頻率加權視頻放大專利技術的出現,有效解決了視頻傳輸的頻率失真問題,產品已經比較成熟,在視頻傳輸通道“-3db”失真度要求內,僅用一級末端補償,75-5電纜傳輸距離已經提高到了2000米以上,前后雙端補償的視頻恢復設備已經突破3公里。傳輸距離已可以滿足多數中近距離工程需要,傳輸質量已達到高質量工程的要求;


認識、理解和應用上的盲區誤區

1.知道同軸傳輸有衰減,但不了解、不理解“頻率失真才是視頻同軸傳輸最需要重視的主要問題。頻率失真改變了視頻原信號各種頻率成分的正常比例關系,降低了圖像色度和清晰度;

2.“視頻電纜”與“射頻電纜”:不親自測試驗證比較,也不加分析,盲目相信視頻傳輸只能用“視頻電纜”,不能用射頻電纜。不知道,甚至也不相信射頻電纜(SYWV)比視頻電纜(SYV)的傳輸特性更好一些,價格也更便宜;實際上通用射頻軟電纜原來只有SYV一種,八十年代中后期,物理發泡射頻電纜(SYWV)出現以后,特別是射頻有線電視網的發展,SYWV電纜以其優異的傳輸特性,在射頻波段度藍天下,而SYV射頻電纜只能局限在視頻波段用于視頻傳輸了,把它叫著“視頻電纜”,本意是“限制性貶義名稱”。所謂視頻傳輸只能用“視頻電纜”,不能用射頻電纜,是一個廣為誤傳的大誤區。

3.不知道,不了解同軸電纜也有專業傳輸設備。距離遠了,首先考慮的是選用粗電纜,或者改用其他傳輸方式;或者錯誤地把普通視頻放大器當成傳輸設備來用;

4.不了解基于加權視頻放大技術的視頻恢復設備,具有圖像質量控制功能,可以在工程現場的監控室看著畫面調整、改善、恢復提高圖像質量,并成功的與光纜、射頻、微波、雙絞線傳輸系統合理組合,用于改善傳輸系統的圖像質量。

5.盲目的相信高編電纜衰減小,抗干擾能力強,傳輸距離遠。認為視頻干擾的產生,就是因為屏蔽層不好,編網密度不夠造成的,于是一味的使用高編電纜。工程實踐是,在工程現場產生干擾的實例中,絕大多數還是用的高編電纜;最新研究表明,干擾的產生主要不是因為編網的屏蔽性能不好造成的,而是由于電纜太長,屏蔽層縱向電阻較大,干擾感應電流在縱向電阻上形成了感應電動勢,并通過傳輸電纜兩端的75歐姆匹配電阻,與芯線形成回路,在負載上產生干擾的,這對高編電纜也會產生干擾,就好理解一些了。

6.誤認為凡是干擾都能用抗干擾器來解決。有一類干擾我們暫稱為“故障類干擾”:如電源問題,供電系統問題,地電位環路問題,設備故障問題等“有形電路”引起的“干擾現象”,并不是常規意義上“無形電路”的電磁干擾。這類干擾不需要用任何抗干擾設備就能解決,辦法是排除“故障”。

7.不了解同軸傳輸的匹配原理和工程應用方法,盲目用電工技術把內外導體分別焊接或扭接來處理電纜接頭,以為這樣可靠,不知道破壞了“同軸性”,阻抗不連續會產生反射;有線電視傳輸工程中大量應用的“F型接頭”和“雙通”可以實現高性能電纜連接,現場操作也方便;

二、視頻雙絞線基帶傳輸:視頻雙絞線基帶傳輸是用5類以上的雙絞線,利用平衡傳輸和差分放大原理。雙絞線傳輸方式的技術要點是:

1. 視頻雙絞線基帶傳輸:雙絞線是特性阻抗為100Ω的平衡傳輸方式。目前絕大多數前端的攝像機和后端的視頻設備,都是單極性、75Ω匹配聯接的,所以采用雙絞線傳輸方式時,必須在前后端進行“單—雙”(平衡——不平衡)轉換和電纜特性阻抗75-100Ω匹配轉換;這就是說視頻雙絞線基帶傳輸,兩端必須有轉換設備,不能像同軸電纜那樣無設備直接傳輸視頻信號;

2. 與同軸電纜“束縛場”傳輸原理不同,雙絞線傳輸的信號電磁場是“空間開放場”,利用兩條線傳輸的信號相等方向相反,產生的空間電磁場互相“抵消”的原理傳輸信號,采用平衡差分放大原理提高共模抑制比,抑制外部干擾的。

3. 從線纜本身的傳輸特性看,雙絞線是各類線纜傳輸方式中,傳輸衰減特別是頻率失真最大的一種線纜,大約400多米5類非屏蔽雙絞線的傳輸衰減和頻率失真與75-5電纜1000米相當。相同長度傳輸線,傳輸衰減的“分貝數”是75-5同軸電纜的2.3-2.5倍;5類線頻率失真的數據是:低頻衰減:10-15db/km;高頻6M衰減:45-50db/km;大約相當于75-3電纜特性,略好一點。顯然,按照視頻傳輸幅頻特性“-3db”失真度要求,無源雙絞線傳輸距離大約是50-65米左右(兩端轉換效率100%時);120-150米以上,圖像可以觀察到失真;一種國外產品介紹說:無源雙絞線傳輸距離達到300米左右。這個距離,等效75-5頭軸電纜800米左右的傳輸效果,這個實際圖像效果,在多數工程中是很難被接受的;

4. 雙絞線傳輸方式也屬于基帶傳輸。雙絞線巨大的傳輸衰減和頻率失真,要求傳輸設備不僅要對視頻信號進行平衡不平衡轉換,而且需要有比同軸傳輸性能高幾倍的頻率加權補償能力。目前,有的產品介紹說,前端無源轉換后端有源補償,可以達到1200米。雙端都有源轉換補償,可以達到1500-1800米。但至今仍沒有見到廠家提供相應傳輸距離的線纜失真數據和設備實際補償能力數椐。這種傳輸方式的優點是線纜和設備價格便宜,適用于一些圖像質量要求不高,工程造價要求較低的工程場合。

5.技術發展現狀:雙絞線傳輸方式技術起步較低,目前傳輸技術仍不夠完善和成熟,多數產品還停留在分段固定補償和產品按主觀感覺“標準”生產的初級階段水平上。線纜傳輸特性差,產品技術標準低,技術擴散快,生產廠家多,價格競爭激烈,誤導宣傳泛濫是這一產品領域的突出特點,也是這類產品長期技術發展很慢的主要原因;

三、射頻傳輸:射頻傳輸方式繼承了有線電視成熟的射頻調制解調傳輸技術,并結合監控實際開發了一系列的相關產品。射頻傳輸方式技術要點是:

1. 射頻傳輸是用視頻基帶信號,對幾十兆赫到幾百兆赫的射頻載波調幅,形成一個8M射頻調幅波帶寬的“頻道”,沿用有線電視技術,從46-800多兆赫,可以劃分成許多個8M“頻道”,每一路視頻調幅波占一個頻道,多個頻道信號通過混合器變成一路射頻信號輸出、傳輸,在傳輸末端再用分配器按頻道數量分成多路,然后由每一路的解調器選出自己的頻道,解調出相應的一路視頻信號輸出;傳輸主線路是一條電纜,多路信號公用一條射頻電纜,這就是目前安防行業里所介紹的“共纜”,“一線通”等射頻傳輸產品;

2. 傳輸距離比較遠,能在一條電纜中,同時傳輸多路視頻,可以雙向傳輸。這在某些攝像機分布相對集中,且集中后又需要遠距離傳輸幾公里以內的場合,應用射頻調制解調傳輸方式比較合理。傳輸上單纜、多路,單向、雙向,音頻、視頻、控制等同時進行和兼容等,都是射頻調制解調傳輸方式的技術特點和優勢;

3. 技術現狀:由于射頻傳輸方式繼承了有線電視成熟的射頻調制解調傳輸技術,理論上和實踐上都有比較成熟的產品。射頻傳輸在安防工程中應用,技術上是成熟的。

認識、理解和應用上的盲區誤區

1. 以為射頻傳輸方式像同軸電纜傳輸一樣,把設備用電纜連起來,基本就成了。不太了解,射頻傳輸方式在工程應用中,隱含著一個“射頻傳輸網絡”設計與施工的重要技術面,這是工程能否成功,能否高質量運行的關鍵所在。再好的產品,射頻傳輸網絡設計與施工經驗不足,水平不夠,也很難做好,甚至失敗。這一點很多廠家在作產品介紹時,提的很少。

2. 還應了解,與有線電視傳輸方式相反,調制器、混合器等主要設備,不再是放在室內,而多數是放在室外的全天候工作環境中,因此,對設備性能有了全天候的要求。這與一般監控系統工程追求低造價投入的趨向是矛盾的。結果只能適當降低產品技術性能了。如,系統穩定性,頻道頻率飄移等;

3. 在射頻傳輸方式的工程應用中,絕大多數工程公司仍缺乏“射頻傳輸網絡”設計、安裝、調試方面技術人員,缺乏專用檢測設備和工程經驗,很多工程公司連示波器都還沒有,更不用說場強儀了。這也是制約射頻傳輸推廣應用的重要因素。

4. 射頻傳輸網絡屬于監控工程中的一個“傳輸環節”,但卻包含了對調制、混合、多級功率放大、多頻道均衡、交調、諧波、音視頻比例關系等多種設備和技術要求,系統復雜,設備技術含量較高。是各種傳輸方式中,技術復雜度最高,又較難掌握的一類;

5. 宣傳語:射頻傳輸避開了0-6M范圍的低頻干擾?!乇芰松淦低緄南質滴侍猓荷淦蕩?,頻段高,電纜衰減嚴重,設備的熱噪聲,頻道間的均衡、交調、串擾、諧波等已經成為主要矛盾,看看每家每戶的有線電視節目,那是經過專業訓練的專業隊伍設計施工的,總是有的頻道還有干擾,而且干擾情況還經常發生變化,這在多路數共纜傳輸系統中,必須引起高度重視;

四、光纜傳輸:常用的光纜傳輸是“視頻對射頻調幅,射頻對光信號調幅”的調制解調傳輸系統。技術源于遠程通信系統,技術成熟程度很高,在單路、多路,單向、雙向,音頻、視頻、控制,模擬、數字等,光纜傳輸技術都是遠距離傳輸最有效的方式。傳輸效果也都公認的好。適于幾公里到幾十公里以上的遠距離視頻傳輸。

1. 光纜傳輸,頻帶最寬,傳輸衰減非常低,光信號傳輸不受外界電磁干擾影響。

2. 問題是在監控行業里,產品也出現了追求低造價,從而降低設備技術性能和低標準生產產品的趨向,選擇產品時,應認真考察;

3. 光纜遠程鋪設和后期維護難度大,成本較高。

4. 采用兩級調制與解調,光端機通常采用的射頻調光技術,一般先要實現視頻信號對射頻的調幅,這樣成本較低,熱噪聲已經成為主要矛盾之一,信噪比,特別是對高頻信噪比影響較大,有的產品的實際信噪比指標只有四、五十db,遠沒有達到60db以上的“檢測指標”。

5. 不要以為選擇了光纜傳輸系統,傳輸水平就一定高。實際工程的視頻傳輸系統,光纜傳輸系統只是一個遠程傳輸環節,前面還有一定的同軸傳輸部分,后面還有分配、畫面處理,矩陣或DVR切換等多種傳輸環節。忽視了這些環節,往往也會出現意想不到的結果。如某道路監控,采用了8路光端機,每路攝像機信號經過不同距離的同軸電纜,最遠的超過了1公里,顯然送給管端記得視頻信號已經嚴重失真,而光端機沒有視頻恢復功能,只能原樣的把失真的視頻信號傳輸到末端。這屬于傳輸系統設計不合理問題;

6. 數字光端機是傳輸質量更高的視頻傳輸系統,只是目前價格還偏高。

五、數字(網絡)傳輸:數字傳輸從原理上徹底避免了模擬信號傳輸對失真度的苛刻要求,技術上也已經有了足夠的傳輸分辨率和圖像清晰度,如考慮互聯網,傳輸距離幾乎是無限的。而且誰都不否認這將是未來視頻傳輸的主流方向。但目前就安防行業而言,技術瓶頸仍然是網絡帶寬和存儲記錄介質的容量制約,使適用的傳輸分辨率和圖像清晰度目前大多處于352*288的較低的水平。

六、數字電視“技術移植”的設想
看過數字有線電視節目后,你會感到,所有頻道圖像都很清楚,柔和,干干凈凈,沒有干擾,并增加了許多新的操作功能,傳輸性能明顯優于傳統有線電視系統。筆者設想,能否像射頻傳輸技術那樣,參照安防行業的特點,適當改進開發,引到監控行業來,不僅圖像水平會有一個跨越,硬盤錄像機可能也會大大化簡了。這只是一個幻想性的“異想天開”,但總覺得不是沒有可能。

關于不同傳輸方式的比較:

有不少傳輸方式的“比較”文章和帖子,比較方式方法值得探討和警惕,如:
1. 以一種傳輸方式之長,比其他方式傳輸方式之短,誘導只有“這種傳輸方式最好”;
2. 不公開、不全面介紹原理,故弄玄虛,隱藏短處和問題;
3. 對網友提出的問題,不根據具體情況幫助分析,幫助解決問題,只是叫賣產品;

“比較”——應該是為了讓大家全面掌握不同傳輸方式的原理、產品特點、應用條件與環境。一個好的視頻傳輸工程設計方案,應該是能夠充分發揮不同傳輸方式特長的合理集成與組合。

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