第二十章电视监控系统的信号(编辑修改稿)

第二十章电视监控系统的信号(编辑修改稿)内容摘要：

为 20dB (2) 频带宽度：有 VHF 频段、 UHF 频段、 VHF 与 UHF 频段、宽 频带等。 （视传输信号的频道而定） (3) 噪声系数：≤ (4) 最大允许输入电平：≤ 80dBV 在使用干线放大器时，在尽可能的情况下，干线上所用的放大器数量越少越好。 因为每增加一级放大器，产生的相互调制和交扰调制就会更大一些。 这也是采用射频传输的缺点之一。 4．分波器 分波器的作用是将由电缆传输来的多路射频信号一一分开，再送入对应的解调器中解调出对应的视频信号。 采用分波器的好处是，从电缆送入解调器的射频信号，因为已经过分波器的分波，故产生互相干扰的机会更小，从而提高图像质量。 分波器实际上往往是把混合 器反过来用，即把同前端所用的同样的混合器反过来用。 将混合器的原输出端作为分波器使用时的输入端，而混合器的原输入端作为分波器使用时的输出端。 在一般情况下，也可不使用分波器，而直接将多路射频信号送入解调器，由解调器本身进行选频。 5．解调器 解调器的作用是将来自传输干线上的各路射频电视信号解调还原为视频全电视信号，然后再将这些信号送入总控制台中。 每个解调器应对应一路射频电视信号，因而解调器也要与相对应的频道一致才行。 目前，定型产品中也有将若干路的解调器制作在一个设备里，输入端只需将干线电缆接入，在输出端上再分别 输出各路视频电视信号。 解调器的主要技术指标有： (1) 输入电平：一般为 56dBv～ 80dBv（射频电视信号） (2) 输出电平： 1VPP～ （视频全电视信号） (3) 以上所述的几种传输用部件是射频传输中的主要部件。 其中的调制器、干线放大器、解调器均为有源部件，因而还应考虑其电源的要求。 射频传输从理论上讲，可以传输的距离相当远，而不会产生大的相位失真。 但由于在传输干线上不能无限制地加入放大器，所以事实上传输距离也是有一定限度的。 这主要是因为干线上加入的放大 器越多，产生的交扰调制和相互调制就越大，也就是自身产生的干扰噪声越大；另外在综合解决放大与噪声等问题上，还将会发现在插入一定数量的放大器之后，放大器产生的实际增益作用已非常小。 一般来说，在一条传输干线上能插入 10多个放大器（每级放大器增益为 20dB）就已经不错了。 所以在考虑传输距离这一问题时，应注意到这一点。 有关上述问题的理论分析与计算以及射频传输各种部件的电路原理，请参考电子工业出版社出版的《闭路电视系统工程技术》一书 (作者：殷德军等 )。 178。 322178。 为了能使射频信号传输的尽量远一些，在远距离的情况下，宁可采用损耗小 的传输电缆（例如 SYV7512 或 SYV759 的同轴电缆），而少用放大器。 目前国产的 SYV759 同轴电缆，已可做到每百米损耗在 3dB以下（频率为 200 MHZ时），而 SYV7512 的同轴电缆，其损耗更小。 还有一点需再次指出，在采用射频方式时，一定要避开当地电视台无线发送的各电视频道（即在系统中，不能使用这些当地无线发送的频道），以免造成相互干扰。 另外，每条传输线上，传输图像信号的的频道数量不宜过多，一般在 10 个频道左右为宜。 光缆传输方式 用光缆代替同轴电缆进行电视信号的传输，给电 视监控系统增加了高质量、远距离传输的有力条件。 其传输特性和多功能是同轴电缆线所无法比拟的。 先进的传输手段、稳定的性能、高的可靠性和多功能的信息交换网络还可为以后的信息高速公路奠定良好的基础。 光缆传输的优缺点 1．传输距离长 现在单模光纤在波长 ｍ或 ｍ时光速的低损耗窗口，每公里衰减可做到 ～，是同轴电缆每公里损耗的 1%。 因此，模拟光纤多路电视传输系统可实现 20km无中断传输。 这个距离基本上能满足超远距离的电视监控系统。 同轴电缆由于衰减大，用它组成的传 输网，干线放大器之间的距离一般为 427m～ 610m，即每公里需要增加 1 至 2 个干线放大器。 因此，一般需要远程供电，这无疑增加了系统的复杂性和降低了系统的可靠性。 即使在这种限制下，在干线传输中最多可串接 20 个放大器，因而电缆系统最长只能传输 10km左右 (采用 SYV7512 电缆 )。 再长将会由于中继放大器的噪声和失真的累加，使信号达不到规定的标准。 2．传输容量大 目前，国外最先进的光纤多路电视传输系统传输的频率范围已由 40MHZ～ 550MHZ 扩展到40MHZ～ 862MHZ。 通过一根光纤可传输几十路以上的电视信 号。 如果采用多芯光缆，则容量成倍增长。 这样，用几根光纤就完全可以满足相当长时间内对传输容量的要求。 目前，国内进口的光端机设备，一芯单模光纤可传送几十路电视信号。 3． 传输质量高 由于光纤传输不像同轴电缆那样需要相当多的中继放大器，因而没有噪声和非线性失真叠加。 另外，光频噪声以及光纤传输系统的非线性失真很小，因而光纤多路电视传输系统的传输信号载噪比、交调、互调等性能指标都较高。 加上光纤系统的抗干扰性能强，基本上不受外界温度变化的影响，从而保证了传输信号的质量。 4．保密性能好 由于光纤多路电视传输系统的保密性 好，传输信号不易窃取，因此便于保密系统使用。 同时，光纤传输不受电磁干扰，适合应用于有强电磁干扰和电磁辐射的环境中。 178。 323178。 5，敷设方便 由于光缆具有细而轻、拐弯半径小、抗腐蚀、不怕潮、温度系数小、不怕雷击等优点，所以为光缆的敷设工程带来了很大的方便。 光缆电视系统，虽然具有上述的优点，但也存在一些特有的问题。 一是为了普及应用光缆传输，需要再降低光缆及光端机的成本；二是合理有效地解决光缆的接口技术和器件，如光合波器、光分波器、电子式光开关、光衰减器及光隔离器以及寻求极好的光接头处理手段。 此外，为建立全新的光缆电视系 统，对相干光源的获取、光信号多路传输、光信号直接放大、光信号外差式接收及光缆分支等技术的研究还有待进一步提高。 总之，用光缆作干线传输的系统，其容量大、能双向传输、系统指标好、安全可靠性高。 主要缺点是建网的造价较高，施工的技术难度较大，但它能适应长距离的大系统干线使用。 光缆传输系统 1．光缆传输的形式 光缆传输有三种形式： (1) 调频（ FM）光缆传输 它可传输多频道高质量信号，传输距离远。 如美国吉尔德公司的 RF700 型 FM 光缆传输系统，一根光纤可传输 16 路电视信号，传输距离达 40km。 (2) 数字光缆传输 这种系统无中继噪声积累，无任何交互调失真，在极长的距离上有很好的图像质量。 但一根光纤只能传输 6 路～ 8 路电视信号。 数字光缆传输技术的进一步发展尚需开展数字压缩技术的研究。 (3) 多路调幅（ AM）光缆传输 它是一种残留边带调幅光缆传输系统（ VSBAM）。 目前，一般 AM 光纤可传输 40 多个频道，且性能／价格比高，发展很快，目前已广泛应用在有线电视系统中。 同样，也是电视监控系统的一种很好的传输模式。 下面将重点讨论与 VSBAM 光缆传输系统有关的问题。 2．光缆的结构 光缆是由石英纤芯、石英 包层和尼龙覆盖层组成。 图 208 表示了单芯光缆的断面结构。 图 208 单芯光缆与传输模式 纤芯与包层的光折射率不同。 光几乎以与纤芯和包层界面相平行的角度射入，经界面全反射，沿纤芯传播，在多次反射中，光的损失很少。 衡量光纤的重要性能指标有损耗和带宽特性。 石英材料的光吸收损耗很低，一般都低于 1dB／ km。 而制造低损耗光纤是发展光缆传输系统 178。 324178。 的关键之一。 光纤的损耗主要来自三个方面。 一是来自端面反射和界面反射产生的损耗。 二是结构缺陷损耗，如因材料不均匀不连续造成的散射或因尺寸变化和弯曲所造成的泄漏。 这部分损耗 与光的波长有关，对 ｍ～ ｍ的光，损耗为 1dB/km～ 2dB/km。 三是材料本身的损耗。 它包括杂质离子形成的吸收和分子热运动造成的散射。 另外，带宽是表征光缆传输的性能。 按光传输的模式，光纤分为单模和多模两类。 在多模传输时，由于不同模式的光沿线传输的速度不同，会产生相位差，导致传输失真，因而使其传输频带受限。 对单模传输，光在芯线直径仅有 5ｍ内传输，伴随着不断地界面全反射，这对单模式的光，不会产生失真。 所以频带极宽，在有线电视传输系统中得到广泛的应用。 3．光源与光调制 用于光缆的光源，目前以发光 二极管（ LED）和激光二极管（ LD）为主。 发光二极管是用半导体 PN 结把电信号转换成光的注入型场致发光器件。 因为它具有电流 光输出特性良好的线性和寿命长的优点，加之器件本身制造和使用都比较方便，可以满足光缆传输光源的实用要求。 其输出功率约数毫瓦，频响可达 100MHZ。 激光二极管也是半导体器件，由 PN结构成。 其平行侧面沿晶体的天然晶面（解理面）被抛光，在正向偏置下，注入电流超过阈值后就从一侧解理面发射具有相干性的激光。 激光二极管的输出功率可达 5mw～ 10mw，寿命数十年，响应速度为 GHZ的数量级，故在系统中得到 普遍的应用。 发光二极管和激光二极管都可用激励源直接进行强度调制（ IM），使光载波的强度随模拟信号连续变化。 4．光接收 接收光缆传输的信号有外差检测和直接检测两种方式。 所谓外差检测是将光信号与机内激光混频，取出差频信号经放大、解调恢复原始信号。 这种方式，目前还存在缺乏实用化技术，难以应用。 直接检测是用检光器件把光信号转换成电信号，进而解出原始信号。 这种方式现已广泛应用于光缆传输的接收系统中。 目前广泛应用的光接收器件是 PIN 光电二极管。 5．光缆干线传输的工作原理 现已成熟并大力发展的调幅 残留边带（ VSBAM）光缆传输系统如图 209 所示。 图 209 光缆干线传输工作原理图 由图 209看出，该光纤传输系统主要由光发射机、传输光缆和光接收机组成。 光发射机的核心器件是激光二极管（ LD），由前端来的射频信号对激光管的发光强度直接进行调制。 目前 17。