電視監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)傳輸方式與傳輸用部件

1、 第二十章 電視監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)傳輸方式與傳輸用部件20.1 概 述本章將闡述電視監(jiān)控系統(tǒng)中某些常用的、具體的信號(hào)傳輸方式并討論與傳輸系統(tǒng)有關(guān)的一些問(wèn)題，同時(shí)，結(jié)合對(duì)各種傳輸方式的討論，還將介紹一些有關(guān)的傳輸用部件。在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，主要的信號(hào)有兩種，一個(gè)是電視信號(hào)，另一個(gè)是控制信號(hào)。其中電視信號(hào)的流向是從系統(tǒng)前端的攝像機(jī)流向電視監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心；而控制信號(hào)則是從控制中心流向前端的攝像機(jī)（包括鏡頭）、云臺(tái)等受控對(duì)像。并且，流向前端的控制信號(hào)，一般又是通過(guò)設(shè)置在前端的解碼器解碼后再去控制攝像機(jī)和云臺(tái)等受控對(duì)像的。在帶有防盜報(bào)警的電視監(jiān)控系統(tǒng)中，還有報(bào)警信號(hào)的傳送以與控制中心對(duì)前端報(bào)警探測(cè)器的控制

2、信號(hào)（如布防、撤防等控制信號(hào)）的傳送。其中報(bào)警信號(hào)的流向是從前端的報(bào)警探測(cè)器指向控制中心；而由控制中心對(duì)報(bào)警探測(cè)器發(fā)出的控制信號(hào)則是由控制中心指向報(bào)警探測(cè)器。如果從帶有防盜報(bào)警功能的整個(gè)電視監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的整個(gè)報(bào)警信號(hào)的傳遞方向則是從報(bào)警探測(cè)器起始，傳向控制中心的報(bào)警主機(jī)，再由報(bào)警主機(jī)通過(guò)報(bào)警信號(hào)接口箱傳向電視監(jiān)控的主機(jī)，再由這個(gè)主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)控制攝像機(jī)與云臺(tái)的動(dòng)作，然后再由攝像機(jī)將圖像傳送回控制中心，從而完成報(bào)警與電視監(jiān)控的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。由于上述的報(bào)警和控制信號(hào)大多采用開(kāi)關(guān)信號(hào)的直接控制或是采用RS-232接口通信的控制方式，有關(guān)書(shū)籍和資料介紹的較多，所以這里就不做詳細(xì)地討論了。在本章中，

3、將主要對(duì)電視信號(hào)的傳輸加以詳細(xì)地論述。在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，電視信號(hào)的傳輸，主要指的是從前端攝像機(jī)至監(jiān)控中心之間的傳輸。電視信號(hào)在傳輸系統(tǒng)中的流向是由前端攝像機(jī)指向控制中心，而不是像有線電視網(wǎng)那樣電視信號(hào)由有線電視臺(tái)流向各用戶的電視機(jī)終端。從這個(gè)角度上講，也可以說(shuō)電視監(jiān)控系統(tǒng)圖像信號(hào)的流向正好與有線電視網(wǎng)的電視信號(hào)流向相反，因此，也就導(dǎo)致了電視監(jiān)控系統(tǒng)在電視信號(hào)的傳輸上有許多特殊性而與有線電視網(wǎng)不同或不能完全相似。鑒于上述原因，我們?cè)谟懻摵脱芯侩娨暠O(jiān)控系統(tǒng)的電視信號(hào)傳輸時(shí)，除了有些傳送方式（如射頻有線傳輸）與有線電視網(wǎng)信號(hào)的傳送在理論上、計(jì)算方法上相類(lèi)似之外，其它許多傳送方式需要專(zhuān)門(mén)去討論和研究。

4、在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，傳輸方式的確定，主要根據(jù)是傳輸距離的遠(yuǎn)近、攝像機(jī)的多少以與其他方面的有關(guān)要求。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)各攝像機(jī)的安裝位置離監(jiān)控中心較近時(shí)（幾百米以），多采用視頻基帶傳送方式；當(dāng)各攝像機(jī)的位置距離監(jiān)控中心較遠(yuǎn)時(shí)，往往采用射頻有線傳輸或光纖傳輸方式；當(dāng)距離更遠(yuǎn)且不需要傳送標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)圖像時(shí)，也可以采用窄帶電視用線路傳輸。在實(shí)際應(yīng)用上，由于光纖傳輸系統(tǒng)造價(jià)較高，故真正采用光纖傳輸?shù)碾娨暠O(jiān)控系統(tǒng)并不多。但隨著技術(shù)的發(fā)展和若干設(shè)備、器件質(zhì)量的提高和價(jià)格的降低，射頻傳輸、光纖傳輸、微波傳輸、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葌鬏敺绞揭矊?huì)在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)陸續(xù)采用，因而本章對(duì)這些遠(yuǎn)距離傳輸方式也將較具體的加以介紹。20.2 視

5、頻基帶傳輸方式視頻基帶傳輸方式，是指從攝像機(jī)至控制臺(tái)之間傳輸?shù)碾娨晥D像信號(hào)，完全是視頻信號(hào)。視頻傳輸方式的優(yōu)點(diǎn)是傳輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單；在一定距離圍，失真?。桓郊釉肼暤停ㄏ到y(tǒng)信噪比高）；不必增加諸如調(diào)制器、解調(diào)器等附加設(shè)備。缺點(diǎn)是傳輸距離不能太遠(yuǎn)；一根電纜（視頻同軸電纜）只能傳送一路電視信號(hào)等等。但是，由于電視監(jiān)控系統(tǒng)一般來(lái)說(shuō)攝像機(jī)與控制臺(tái)之間的距離都不是太遠(yuǎn)，所以在電視監(jiān)控系統(tǒng)中采用視頻傳輸是最常用的傳輸方式。視頻傳輸方式的原理框圖如圖20-所示。圖20-1 視頻傳輸方式原理框圖在圖20-中，傳輸線采用的是同軸電纜，其型號(hào)為SYV-75-5（國(guó)產(chǎn)）。其中75表示該種電纜的特性阻抗為75。表示電纜的線徑

6、。如果傳輸距離較遠(yuǎn)些時(shí)，為了減小傳輸線路對(duì)信號(hào)的衰減量，還可以用SYV-75-7或SYV-75-9的電纜線。由于在視頻傳輸系統(tǒng)中，攝像機(jī)的輸出阻抗為75不平衡方式，而控制臺(tái)與監(jiān)視器的輸入阻抗也為75不平衡方式，故為了整個(gè)系統(tǒng)的阻抗匹配，其傳輸線也必須采用75的特性阻抗。如果在系統(tǒng)中出現(xiàn)了阻抗不匹配的情況，信號(hào)就會(huì)失真。有時(shí)由于阻抗不匹配可能會(huì)產(chǎn)生寄生振蕩（特別是會(huì)產(chǎn)生以視頻圖像信號(hào)的行同步頭為基頻的高次諧波振蕩），這將嚴(yán)重影響圖像的質(zhì)量。有時(shí)，雖然從表面上看傳輸線用的是75特性阻抗的同軸電纜，但由于電纜質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)或其他原因，仍會(huì)產(chǎn)生失配現(xiàn)像導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降。在傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)（幾百米以上）

7、這種情況更易發(fā)生。因而，在實(shí)際工程中，根據(jù)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的失配情況，往往需要在攝像機(jī)的輸出端串接幾十歐姆的電阻后再接至電纜線上，或在控制臺(tái)或監(jiān)視器上并聯(lián)75電阻以滿足匹配的要求。如圖20-2所示?？傊?，由于阻抗不匹配而產(chǎn)生的圖像質(zhì)量下降問(wèn)題，在較遠(yuǎn)距離的視頻傳輸方式下是特別需要注意的。圖20-2 為解決阻抗失配而加入電阻20.3 遠(yuǎn)距離視頻傳輸方式在上一節(jié)我們討論了視頻基帶傳輸方式的一般情況。下面我們將討論較遠(yuǎn)距離的視頻傳輸方式。在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，有時(shí)攝像機(jī)的位置距離監(jiān)控中心較遠(yuǎn)，甚至距離在幾公里以上。在這種較遠(yuǎn)距離的情況下，有時(shí)采用光纖傳輸方式或射頻傳輸方式。但是由于光纖傳輸或射頻傳輸?shù)脑靸r(jià)

8、均較高，不一定非要采用光纖或射頻傳輸方式。特別是在較遠(yuǎn)距離的位置上攝像機(jī)的數(shù)量較多，其攝像機(jī)所處的位置又比較集中的情況下，仍然考慮用視頻傳輸?shù)姆绞骄蜁?huì)顯得適用些。但是，由于視頻信號(hào)在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)除帶來(lái)信號(hào)的衰減外，更主要的是會(huì)產(chǎn)生幅頻與相頻兩方面的失真，因此研究解決較遠(yuǎn)距離情況下的視頻傳輸就是一個(gè)很重要的課題。20.3.1 視頻平衡傳輸系統(tǒng)目前，解決遠(yuǎn)距離視頻傳輸?shù)囊环N比較好的辦法是采用“視頻平衡傳輸”方式。這種傳輸方式的原理框圖如圖20-3所示。圖中，攝像機(jī)輸出的視頻全電視信號(hào)經(jīng)發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)換為一正一負(fù)的差分信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)普通雙絞線（或線）傳輸至監(jiān)控中心的接收機(jī)，由接收機(jī)重新合成為標(biāo)準(zhǔn)的全電視信

9、號(hào)再送入控制臺(tái)中的視頻切換器或其他設(shè)備。圖中的中繼器是為更遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)使用的一種傳輸設(shè)備。當(dāng)這種傳輸方式不加中繼器時(shí)，黑白電視信號(hào)最遠(yuǎn)可傳輸2000米；彩色電視信號(hào)最遠(yuǎn)可傳輸1500米。加中繼器時(shí)最遠(yuǎn)可傳輸20公里（僅為傳送黑白電視信號(hào)時(shí)）。圖20-3 視頻平衡傳輸系統(tǒng)框圖這種傳輸方式之所以可行的主要原理是，由于把攝像機(jī)輸出的全電視信號(hào)由發(fā)射機(jī)變?yōu)橐徽回?fù)的差分信號(hào)，因而在傳輸中產(chǎn)生的幅頻與相頻失真，經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸后再合成時(shí)就會(huì)將失真抵消掉；在傳輸中產(chǎn)生的其它噪聲信號(hào)與干擾信號(hào)也因一正一負(fù)的原因，在合成時(shí)被抵消掉。也正因如此，傳輸線采用普通雙絞線即可滿足要求，這無(wú)疑減少了傳輸系統(tǒng)的造價(jià)（與電纜相

10、比）。特別是當(dāng)傳輸距離很遠(yuǎn)時(shí)，所用的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的價(jià)格比遠(yuǎn)距離電纜線的價(jià)格要低得多，所以該方式比較適合遠(yuǎn)距離視頻傳輸?shù)姆绞健，F(xiàn)將這種傳輸方式中所使用的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的技術(shù)指標(biāo)介紹如下：視頻發(fā)射機(jī)最大輸入電平：2VP-P全電視信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)輸入電平：1VP-P全電視信號(hào)輸入阻抗：75不平衡平衡輸出電平：0VP-P4VP-P可調(diào)(或-3V+3V)不平衡輸出電平：0VP-P1VP-P平衡輸出電阻：120不平衡輸出電阻：75頻響：10HZ10MHZ±3dB3MHZ時(shí)2.0dB4MHZ時(shí)2.6dB5MHZ時(shí)8.0dB信噪比：54dB電源：AC180V250V50HZ尺寸：298mm×19

11、6mm×67mm功耗3.5W工作環(huán)境溫度：-10+50工作環(huán)境濕度：70%2視頻接收機(jī)最大輸入電平：4VP-P全電視信號(hào)（或-2V+2V）標(biāo)準(zhǔn)輸入電平：2VP-P全電視信號(hào)（或-1V+1V）輸入阻抗：60160可調(diào)輸出電平：1VP-P可調(diào)±6dB頻響：10HZ5MHZ±3dB黑白電視信號(hào)：2000m，5.0MHZ2500m，2.5MHZ彩色電視信號(hào)：1500m（高頻予加重）鉗位：平均值頻率補(bǔ)償：低頻1kHZ0.5MHZ，0dB20dB中頻0.5MHZ2MHZ，0dB40dB高頻2MHZ5MHZ，0 dB60dB尺寸298mm×190mm×67m

12、m工作環(huán)境溫度：-10+50工作環(huán)境濕度：70%如果在這種傳輸方式下，傳輸距離大于2000m（黑白電視信號(hào)）或1500m（彩色電視信號(hào)）時(shí)，可加設(shè)中繼器。中繼器可向供應(yīng)視頻發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的廠商訂購(gòu)。訂購(gòu)時(shí)務(wù)必說(shuō)明傳輸距離，以便生產(chǎn)廠制作時(shí)有所根據(jù)，才能在使用時(shí)滿足要求。當(dāng)傳送彩色電視信號(hào)超過(guò)1500m的距離時(shí)，用上述發(fā)射機(jī)、接收機(jī)與中繼器，效果將會(huì)變差，這時(shí)可選用類(lèi)似的進(jìn)口專(zhuān)用設(shè)備，并仍可用雙絞線（線）傳送，最大距離可達(dá)20km以上。20.3.2 遠(yuǎn)端切換方式在視頻傳輸?shù)姆绞较?，如果在距離監(jiān)控中心較遠(yuǎn)的某個(gè)同一方向相對(duì)集中較多臺(tái)攝像機(jī)時(shí)，也可以采取“遠(yuǎn)端切換方式”。所謂“遠(yuǎn)端切換方式”，就是把

13、原來(lái)在控制臺(tái)上進(jìn)行的切換（視頻信號(hào)切換與控制信號(hào)切換）移到遠(yuǎn)端攝像機(jī)群附近的地方進(jìn)行。這樣做的好處是可以大大減少傳輸線路的數(shù)量。如果該監(jiān)控系統(tǒng)控制信號(hào)是采用總線傳送，并且由終端解碼器解出控制命令，則只進(jìn)行遠(yuǎn)端的視頻切換即可?，F(xiàn)將遠(yuǎn)端切換方式的基本原理和具體實(shí)施方法敘述如下：1基本原理在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，控制中心對(duì)傳送進(jìn)來(lái)的各路攝像機(jī)的圖像信號(hào)一般都不是用與攝像機(jī)一樣數(shù)量的監(jiān)視器一一對(duì)應(yīng)的顯示。而是按一定的比例，用幾臺(tái)監(jiān)視器輪流切換（自動(dòng)或手動(dòng)）顯示各路攝像機(jī)的圖像信號(hào)。特別是當(dāng)進(jìn)入控制臺(tái)的圖像信號(hào)路數(shù)很多時(shí)更是如此。例如，用一臺(tái)監(jiān)視器輪流顯示四臺(tái)攝像機(jī)的圖像信號(hào)，即所謂的“四選一”切換顯示方式。

14、一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)根據(jù)視頻信號(hào)路數(shù)的多少以與對(duì)監(jiān)視對(duì)像的要求，選擇監(jiān)視器對(duì)攝像機(jī)的比例數(shù)。常用的有“四選一”、“八選一”等方案。既如此，對(duì)遠(yuǎn)距離的多路視頻信號(hào)就不必同時(shí)都傳送至監(jiān)控中心的控制臺(tái)里再進(jìn)行按比例的切換，而是只要按“四選一”、“八選一”等比例分成組，在同一時(shí)刻只傳送每組中的一路信號(hào)即可。根據(jù)這一思路，把“視頻切換器”安置在靠近遠(yuǎn)端攝像機(jī)群附近的地方，由控制中心送出切換控制信號(hào)，使其控制設(shè)置在遠(yuǎn)端的“視頻切換器”進(jìn)行切換，即可達(dá)到遠(yuǎn)端切換的目的。這樣，只傳輸切換后的信號(hào)，所用線路的數(shù)量就大大減少了。同樣，線路上的放大、補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備或部件也就相應(yīng)地減少了。從而大幅度地降低了成本。減少后的線路數(shù)可

15、由下式計(jì)算：Q=+X（20-1）式中，Q為減少后實(shí)際用的線路數(shù)；m為遠(yuǎn)端的攝像機(jī)個(gè)數(shù)；n為選用的切換比例數(shù)（如“四選一”切換，則n4）；x為控制中心記錄用的錄像機(jī)臺(tái)數(shù)，也稱(chēng)為錄像專(zhuān)用線路數(shù)目。從式（20-1）可以看出，遠(yuǎn)端切換方式使傳輸線減少了好幾倍。式中值，由控制中心控制臺(tái)上的錄像機(jī)臺(tái)數(shù)決定。增加這樣的錄像專(zhuān)用線路的目的是，當(dāng)某臺(tái)攝像機(jī)所監(jiān)視的場(chǎng)所發(fā)生意外情況時(shí)（如匪警、火警等），可將這臺(tái)攝像機(jī)的信號(hào)由這種專(zhuān)用線路傳送，使錄像機(jī)可以一直記錄所發(fā)生的情況，且控制中心也可同時(shí)進(jìn)行跟蹤監(jiān)視，而其他攝像機(jī)的信號(hào)仍由切換后所使用的傳輸線路輪流切換傳送和顯示，不會(huì)產(chǎn)生線路被占用而影響正常傳送的問(wèn)題。遠(yuǎn)端

16、視頻切換分式見(jiàn)圖20-4。圖20-4 遠(yuǎn)端視頻切換方式2遠(yuǎn)端視頻切換器遠(yuǎn)端視頻切換器可以選用成品切換器，如16路輸入、8路輸出的矩陣編碼型切換器，也可自行設(shè)計(jì)制作。選用成品視頻切換器時(shí)，由于通常這種產(chǎn)品多做成16路輸入、8路輸出的定型產(chǎn)品，所以如果超過(guò)16路視頻信號(hào)輸入時(shí)，可用二臺(tái)或再增加臺(tái)數(shù)進(jìn)行組合使用。組合使用時(shí)，要向供應(yīng)廠商訂購(gòu)組合連接的專(zhuān)用設(shè)備。當(dāng)然，如果能訂購(gòu)如32路入、16路出等更加符合要求的切換主機(jī)，就更好了。如果自行設(shè)計(jì)，根據(jù)輸入信號(hào)的路數(shù)與輸出信號(hào)的路數(shù)來(lái)確定切換器的電路。圖20-5給出了一種32路輸入，10路輸出（其中2路為錄像機(jī)專(zhuān)用線路）的遠(yuǎn)端切換器的原理圖。當(dāng)使用定型產(chǎn)

17、品的切換器時(shí)，應(yīng)配套購(gòu)買(mǎi)相對(duì)應(yīng)的操作鍵盤(pán)。該操作鍵盤(pán)安裝在監(jiān)控中心的控制臺(tái)上，可以遙控遠(yuǎn)端切換器的圖像信號(hào)切換，并可通過(guò)終端解碼器遙控遠(yuǎn)端的各攝像機(jī)與云臺(tái)的動(dòng)作。當(dāng)遠(yuǎn)端切換器距離監(jiān)控中心超過(guò)1500m時(shí)，應(yīng)考慮在一定的距離上加裝放大器以放大和補(bǔ)償操作鍵盤(pán)傳向遠(yuǎn)端切換器的編碼控制信號(hào)。當(dāng)使用自行設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)端切換器時(shí)，對(duì)遠(yuǎn)端切換器進(jìn)行圖像信號(hào)切換的切換控制信號(hào)也是來(lái)自監(jiān)控中心控制臺(tái)上的編碼控制信號(hào)。如果控制臺(tái)上采用的是定型生產(chǎn)的操作鍵盤(pán)，則應(yīng)在該鍵盤(pán)上引出用于切換的編碼控制信號(hào)，并使之與自行設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)端切換器的切換要求相對(duì)應(yīng)；如果不是采用定型生產(chǎn)的操作鍵盤(pán)，就應(yīng)在控制臺(tái)上給出與遠(yuǎn)端切換器相應(yīng)的編碼控制

18、信號(hào)。當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，也應(yīng)考慮在線路上加裝放大和補(bǔ)償裝置。在用定型生產(chǎn)的操作鍵盤(pán)控制自制的遠(yuǎn)端切換器時(shí)，要注意編碼控制信號(hào)的一致性，比如接口的對(duì)應(yīng)，串行碼與并行碼的轉(zhuǎn)換等等。3遠(yuǎn)端切換后輸出信號(hào)的放大問(wèn)題在遠(yuǎn)端經(jīng)切換后再輸出的視頻圖像信號(hào)，因?yàn)橐?jīng)過(guò)較遠(yuǎn)的距離才能到達(dá)監(jiān)控中心的控制臺(tái)，所以視頻圖像信號(hào)一般會(huì)產(chǎn)生較大的衰減。為保證信號(hào)的信噪比要求以與使圖像信號(hào)到達(dá)控制臺(tái)時(shí)能滿足控制臺(tái)對(duì)輸入信號(hào)幅度的要求（1VP-P1.2VP-P），最好在遠(yuǎn)端切換器的視頻輸出端就把該信號(hào)加以放大，并對(duì)信號(hào)頻率的高端部分（2MHZ6MHZ）進(jìn)行預(yù)加重。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，每一路放大器的輸出幅度在2VP-P6VP-P之間可調(diào)

19、為宜。這種視頻放大器的具體電路與性能指標(biāo)可參考本章第七節(jié)所介紹的視頻分配放大器。在那里介紹的這種放大器，可以滿足對(duì)遠(yuǎn)端切換器輸出信號(hào)放大的要求。有關(guān)遠(yuǎn)端切換方式請(qǐng)參看本書(shū)第三十章 典型工程實(shí)例介紹之（三）。這里請(qǐng)注意的是，超過(guò)2000m以上的距離時(shí)，這種“遠(yuǎn)端切換方式”只適合傳送黑白電視信號(hào)。某遠(yuǎn)凋切換器的原理圖見(jiàn)圖20-5。圖20-5 某遠(yuǎn)端切換器的原理圖(實(shí)例)20.4 圖像信號(hào)的射頻傳輸方式在電視監(jiān)控系統(tǒng)中，當(dāng)傳輸距離很遠(yuǎn)又同時(shí)傳送多路圖像信號(hào)時(shí)，有時(shí)也采用射頻傳輸方式。也就是將視頻圖像信號(hào)經(jīng)調(diào)制器調(diào)制到某一射頻頻道上進(jìn)行傳送。射頻傳輸方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1) 傳輸距離可以很遠(yuǎn)；(2)

20、傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的微分增益（DG）和微分相位（DP）較小，因而失真小，較適合遠(yuǎn)距離傳送彩色圖像信號(hào)；(3) 一條傳輸線（同軸電纜、特性阻抗75）可以同時(shí)傳送多路射頻圖像信號(hào)。(4) 可有效地克服傳輸中引入的0MHZ6MHZ圍的干擾和地環(huán)路造成的工頻干擾等現(xiàn)像。其缺點(diǎn)是：需增加調(diào)制器、混合器、線路寬帶放大器、解調(diào)器等傳輸部件，而這些傳輸部件會(huì)帶來(lái)不同程度的信號(hào)失真，并且會(huì)產(chǎn)生交擾調(diào)制與相互調(diào)制等干擾信號(hào)；同時(shí)，當(dāng)遠(yuǎn)端的攝像機(jī)不在同一方向時(shí)（即相對(duì)分散時(shí)），也需多條傳輸線將各路射頻信號(hào)傳送至某一相對(duì)集中地點(diǎn)后，再經(jīng)混合器混合后用一條電纜線傳送至控制中心。以上這些會(huì)使傳輸系統(tǒng)的造價(jià)升高。另外，在某些廣

21、播電視信號(hào)較強(qiáng)的地區(qū)還可能會(huì)與廣播電視信號(hào)或有線電視臺(tái)的信號(hào)產(chǎn)生互相干擾等（應(yīng)避開(kāi)當(dāng)?shù)貜V播電視的頻道，即不能選用當(dāng)?shù)貜V播電視頻道用于傳輸電視監(jiān)控的圖像信號(hào)）。盡管射頻傳輸方式有以上缺點(diǎn)，但在某些遠(yuǎn)距離，特別是在遠(yuǎn)距離的同一方向上集中有多臺(tái)攝像機(jī)時(shí)，射頻傳輸方式仍是一種可供選擇使用的傳輸方式。并且，從目前已完成的一些工程實(shí)例看，效果相當(dāng)不錯(cuò)。甚至當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)，且有多臺(tái)前端攝像機(jī)時(shí)，其工程造價(jià)比用視頻基帶傳輸方式還要低得多，而且這種射頻傳輸方式無(wú)論對(duì)黑白電視信號(hào)，還是彩色電視信號(hào)都是適應(yīng)的。射頻傳輸方式的組成框圖如圖20-6所示。圖20-6 射頻傳輸方式的組成框圖現(xiàn)就射頻傳輸?shù)挠嘘P(guān)技術(shù)問(wèn)題和傳輸

22、用部件分述如下：1調(diào)制器調(diào)制器是將視頻圖像信號(hào)變?yōu)樯漕l圖像信號(hào)的設(shè)備。調(diào)制器的輸入端為攝像機(jī)輸出的視頻圖像信號(hào)；調(diào)制器的輸出端則輸出已調(diào)制的射頻圖像信號(hào)。如果采用鄰頻傳送方式，每個(gè)鄰頻調(diào)制器所占頻帶寬度為8MHZ。這樣，在某一個(gè)頻段圍（例如在UHF頻段），可以傳送幾十路的射頻圖像信號(hào)。目前定型生產(chǎn)的調(diào)制器，其主要技術(shù)指標(biāo)如下：(1) 輸入：1VP-P全電視信號(hào)(2) 輸出：105dB射頻圖像信號(hào)(3) 頻帶寬度：8MHZ(4) 邊帶：殘留邊帶或限制邊帶2混合器混合器的作用是將調(diào)制在不同頻道上的各路電視信號(hào)經(jīng)混合器混合成一路信號(hào)，再用一根射頻同軸電纜傳送至控制中心?；旌掀饔卸鄠€(gè)信號(hào)的輸入端，有一

23、個(gè)混合后的輸出端?；旌掀鞯幕驹硎?，讓不同頻道的射頻圖像信號(hào)合并在同一條電纜上傳送時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生互相干擾，也不會(huì)某一路信號(hào)反串到其它信號(hào)上。混合器一般均為無(wú)源器件，由與各頻道相對(duì)應(yīng)的LC網(wǎng)絡(luò)組成。它的主要技術(shù)指標(biāo)有：1 輸入路數(shù)：2、4、6、8、10、12等。2 輸入頻道號(hào)：例如有6路輸入端，各路的頻道號(hào)分別是1頻道、3頻道、4頻道、5頻道、7頻道、8頻道等。3 反向隔離度：該指標(biāo)是反映當(dāng)在輸出端輸入一個(gè)信號(hào)時(shí)，在輸入端測(cè)試時(shí)有多大衰減的物理量，以衡量輸出端反串回輸入端的情況，此值越大越好，表示輸出端信號(hào)很難反串回輸入端。一般此值為65dB以上。4 正向衰減量：此指標(biāo)反映輸入端輸入的信號(hào)在輸出

24、端輸出時(shí)，有多大的衰減。此值越小越好。一般為3 dB6dB。不同頻道的信號(hào)，此值會(huì)有一些差別。5 相互隔離度：此指標(biāo)反映在輸入端輸入的各頻道信號(hào)之間隔離的程度（不能互相干擾的程度），此值越大越好。一般為60dB。為了適應(yīng)在一根射頻電纜傳輸?shù)难赝荆幸恍z像機(jī)的射頻圖像信號(hào)也需加入這根電纜中進(jìn)行傳輸，還可以用“定向耦合器”代替混合器將該路信號(hào)混合至傳輸電纜上。使用“定向耦合器”的方便之處在于隨時(shí)隨地都可以將分布在傳輸電纜沿途的攝像機(jī)輸出的、并經(jīng)調(diào)制后的圖像信號(hào)送入該電纜線上，而不必將各攝像機(jī)的信號(hào)集中在混合器輸入端后，再送入電纜線中。這種方式的構(gòu)成框圖如圖20-7所示。圖20-7 用定向耦合器將

25、信號(hào)送入傳輸電纜中定向耦合器也是一種無(wú)源器件，不必使用電源。它是按攝像機(jī)經(jīng)調(diào)制器給出的某一特定頻道來(lái)選用相應(yīng)的定向耦合器。從這點(diǎn)上說(shuō)，定向耦合器就像把混合器拆開(kāi)來(lái)用一樣，即將混合器中的每一路輸入與混合電路單獨(dú)拿出來(lái)使用。采用定向耦合器的方式時(shí)，必須要注意某一個(gè)特定頻道的定向耦合器，必須對(duì)應(yīng)該頻道的射頻輸入信號(hào)，并且在同一根傳輸電纜上，所使用的定向耦合器的頻道號(hào)不能一樣。另外，在用定向耦合器將信號(hào)插入傳輸電纜中時(shí)，還要注意插入的該路射頻信號(hào)電平與插入點(diǎn)傳輸電纜中原已有的其他各頻道的射頻信號(hào)電平保持基本一致。目前，在工程的實(shí)際應(yīng)用中，也有將分配器或分支器反向使用（對(duì)于擬插入頻道的圖像信號(hào)流向來(lái)說(shuō)）

26、作為定向耦合器。由于這類(lèi)分配器或分支器大部分都是寬帶的，所以對(duì)于擬插入的圖像信號(hào)所選用的頻道號(hào)沒(méi)什么太大的影響，也就是，這時(shí)基本上不用考慮該路圖像是采用哪一頻道號(hào)。3干線放大器干線放大器使用在傳輸距離較遠(yuǎn)的情況下。一般來(lái)說(shuō)，在傳輸多路射頻信號(hào)的干線電纜上，如果傳輸電平低于80dBmv以下時(shí)，就應(yīng)加上一級(jí)干線放大器。干線放大器的主要技術(shù)指標(biāo)有：(1) 增益：一般為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(hào)的頻道而定）(3) 噪聲系數(shù)：1.2(4) 最大允許輸入電平：80dBmV在使用干線放大器時(shí)，在盡可能的情況下，干線上所用的放大器數(shù)量越少越好

27、。因?yàn)槊吭黾右患?jí)放大器，產(chǎn)生的相互調(diào)制和交擾調(diào)制就會(huì)更大一些。這也是采用射頻傳輸?shù)娜秉c(diǎn)之一。4分波器分波器的作用是將由電纜傳輸來(lái)的多路射頻信號(hào)一一分開(kāi)，再送入對(duì)應(yīng)的解調(diào)器中解調(diào)出對(duì)應(yīng)的視頻信號(hào)。采用分波器的好處是，從電纜送入解調(diào)器的射頻信號(hào)，因?yàn)橐呀?jīng)過(guò)分波器的分波，故產(chǎn)生互相干擾的機(jī)會(huì)更小，從而提高圖像質(zhì)量。分波器實(shí)際上往往是把混合器反過(guò)來(lái)用，即把同前端所用的同樣的混合器反過(guò)來(lái)用。將混合器的原輸出端作為分波器使用時(shí)的輸入端，而混合器的原輸入端作為分波器使用時(shí)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(hào)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(lái)自傳輸干線上的各

28、路射頻電視信號(hào)解調(diào)還原為視頻全電視信號(hào)，然后再將這些信號(hào)送入總控制臺(tái)中。每個(gè)解調(diào)器應(yīng)對(duì)應(yīng)一路射頻電視信號(hào)，因而解調(diào)器也要與相對(duì)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(gè)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(hào)。解調(diào)器的主要技術(shù)指標(biāo)有：(1) 輸入電平：一般為56dBmv80dBmv（射頻電視信號(hào)）(2) 輸出電平：1VP-P1.2VP-P（視頻全電視信號(hào)）(3) 頻道號(hào)：?jiǎn)我活l道或多頻道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)

29、遠(yuǎn)，而不會(huì)產(chǎn)生大的相位失真。但由于在傳輸干線上不能無(wú)限制地加入放大器，所以事實(shí)上傳輸距離也是有一定限度的。這主要是因?yàn)楦删€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(wèn)題上，還將會(huì)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(shí)際增益作用已非常小。一般來(lái)說(shuō)，在一條傳輸干線上能插入10多個(gè)放大器（每級(jí)放大器增益為20dB）就已經(jīng)不錯(cuò)了。所以在考慮傳輸距離這一問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意到這一點(diǎn)。有關(guān)上述問(wèn)題的理論分析與計(jì)算以與射頻傳輸各種部件的電路原理，請(qǐng)參考電子工業(yè)出版的閉路電視系統(tǒng)工程技術(shù)一書(shū)( 殷德軍等)。為了能使射頻信號(hào)傳輸?shù)谋M量遠(yuǎn)一些，在

30、遠(yuǎn)距離的情況下，寧可采用損耗小的傳輸電纜（例如SYV-75-12或SYV-75-9的同軸電纜），而少用放大器。目前國(guó)產(chǎn)的SYV-75-9同軸電纜，已可做到每百米損耗在3dB以下（頻率為200 MHZ時(shí)），而SYV-75-12的同軸電纜，其損耗更小。還有一點(diǎn)需再次指出，在采用射頻方式時(shí)，一定要避開(kāi)當(dāng)?shù)仉娨暸_(tái)無(wú)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(hào)的的頻道數(shù)量不宜過(guò)多，一般在10個(gè)頻道左右為宜。20.5 光纜傳輸方式用光纜代替同軸電纜進(jìn)行電視信號(hào)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

31、是同軸電纜線所無(wú)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)。20.5.1 光纜傳輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)1傳輸距離長(zhǎng)現(xiàn)在單模光纖在波長(zhǎng)1.31m或1.55m時(shí)光速的低損耗窗口，每公里衰減可做到0.2dB0.4dB以下，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(shí)現(xiàn)20km無(wú)中斷傳輸。這個(gè)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427m610m，即每公里需要增加1至2個(gè)干線放大器。因此，一般需要遠(yuǎn)程供電，這無(wú)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

32、制下，在干線傳輸中最多可串接20個(gè)放大器，因而電纜系統(tǒng)最長(zhǎng)只能傳輸10km左右(采用SYV-75-12電纜)。再長(zhǎng)將會(huì)由于中繼放大器的噪聲和失真的累加，使信號(hào)達(dá)不到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。2傳輸容量大目前，國(guó)外最先進(jìn)的光纖多路電視傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)念l率圍已由40MHZ550MHZ擴(kuò)展到40MHZ862MHZ。通過(guò)一根光纖可傳輸幾十路以上的電視信號(hào)。如果采用多芯光纜，則容量成倍增長(zhǎng)。這樣，用幾根光纖就完全可以滿足相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)傳輸容量的要求。目前，國(guó)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(hào)。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(méi)有噪聲和非線性失真疊加。另外，光頻噪聲以與光

33、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(hào)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(hào)的質(zhì)量。4性能好由于光纖多路電視傳輸系統(tǒng)的性好，傳輸信號(hào)不易竊取，因此便于系統(tǒng)使用。同時(shí)，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。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(diǎn)，所以為光纜的敷設(shè)工程帶來(lái)了很大的方便。光纜電視系統(tǒng)，雖然具有上述的優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些特有的問(wèn)題。一是為了普與應(yīng)用光纜傳輸，需要再降低光纜與光端機(jī)的成本；二是合理有效地解決光纜的接口技術(shù)

34、和器件，如光合波器、光分波器、電子式光開(kāi)關(guān)、光衰減器與光隔離器以與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(duì)相干光源的獲取、光信號(hào)多路傳輸、光信號(hào)直接放大、光信號(hào)外差式接收與光纜分支等技術(shù)的研究還有待進(jìn)一步提高?？傊?，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(diǎn)是建網(wǎng)的造價(jià)較高，施工的技術(shù)難度較大，但它能適應(yīng)長(zhǎng)距離的大系統(tǒng)干線使用。20.5.2 光纜傳輸系統(tǒng)1光纜傳輸?shù)男问焦饫|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(hào)，傳輸距離遠(yuǎn)。如美國(guó)吉爾德公司的RF-700型FM光纜傳輸系統(tǒng)，一根光纖可傳輸16路電視信號(hào)，傳輸

35、距離達(dá)40km 。(2) 數(shù)字光纜傳輸這種系統(tǒng)無(wú)中繼噪聲積累，無(wú)任何交互調(diào)失真，在極長(zhǎng)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(hào)。數(shù)字光纜傳輸技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展尚需開(kāi)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)（VSB-AM）。目前，一般AM光纖可傳輸40多個(gè)頻道，且性能價(jià)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(diǎn)討論與VSB-AM光纜傳輸系統(tǒng)有關(guān)的問(wèn)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20-8表示了單芯光纜的斷面結(jié)構(gòu)。圖20-8 單芯光纜與傳輸模式

36、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1dBkm。而制造低損耗光纖是發(fā)展光纜傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。光纖的損耗主要來(lái)自三個(gè)方面。一是來(lái)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(zhǎng)有關(guān)，對(duì)0.8m1.8m的光，損耗為1dB/km2dB/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(dòng)造成的散射。另外，帶寬是表征光纜傳輸?shù)男阅?。按光傳輸?shù)哪Ｊ剑?/p>

37、光纖分為單模和多模兩類(lèi)。在多模傳輸時(shí)，由于不同模式的光沿線傳輸?shù)乃俣炔煌瑫?huì)產(chǎn)生相位差，導(dǎo)致傳輸失真，因而使其傳輸頻帶受限。對(duì)單模傳輸，光在芯線直徑僅有5m傳輸，伴隨著不斷地界面全反射，這對(duì)單模式的光，不會(huì)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(hào)轉(zhuǎn)換成光的注入型場(chǎng)致發(fā)光器件。因?yàn)樗哂须娏?光輸出特性良好的線性和壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，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(shí)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

38、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(guò)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)5mw10mw，壽命數(shù)十年，響應(yīng)速度為GHZ的數(shù)量級(jí)，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(lì)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(hào)連續(xù)變化。4光接收接收光纜傳輸?shù)男盘?hào)有外差檢測(cè)和直接檢測(cè)兩種方式。所謂外差檢測(cè)是將光信號(hào)與機(jī)激光混頻，取出差頻信號(hào)經(jīng)放大、解調(diào)恢復(fù)原始信號(hào)。這種方式，目前還存在缺乏實(shí)用化技術(shù)，難以應(yīng)用。直接檢測(cè)是用檢光器件把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)而解出原始信號(hào)。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

39、。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憩F(xiàn)已成熟并大力發(fā)展的調(diào)幅-殘留邊帶（VSB-AM）光纜傳輸系統(tǒng)如圖20-9所示。圖20-9 光纜干線傳輸工作原理圖由圖20-9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(lái)的射頻信號(hào)對(duì)激光管的發(fā)光強(qiáng)度直接進(jìn)行調(diào)制。目前光發(fā)射機(jī)一般采用分布反饋式（DFB）激光器。這是一種單模工作激光器，具有良好的噪聲性能、線性和互調(diào)性能。因此，可用多頻道組合信號(hào)直接調(diào)制。光纜系統(tǒng)中均使用單模光纜做傳輸媒介，其傳輸損耗非常小。光接收機(jī)一般采用光電二極管（PIN-PD）作為光電轉(zhuǎn)換器件

40、。它有較好的靈敏度和較高的接收電平，輸入光功率圍在0dBmV10dBmV之間。整個(gè)AM光纜干線傳輸?shù)膸捘壳翱勺龅?GHZ。當(dāng)前，在光纜傳輸中，對(duì)激光二極管進(jìn)行模擬強(qiáng)度調(diào)制主要的技術(shù)難點(diǎn)有：一是LD的光功率-電流（P-I）特性曲線存在一定的非線性，這將使傳輸?shù)亩嗦冯娨曅盘?hào)之間產(chǎn)生交調(diào)、互調(diào)等非線性干擾。為此，要在光發(fā)射電路中采用非線性補(bǔ)償措施來(lái)減小交調(diào)和互調(diào)。二是激光二極管的P-I特性曲線的閾值與斜率隨溫度的變化和老化而發(fā)生變化，從而使靜態(tài)工作點(diǎn)發(fā)生變化，偏離線性區(qū)的中點(diǎn)，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。為此，在光發(fā)射機(jī)中采用了自動(dòng)溫度控制（ATC）和自動(dòng)功率控制（APC）等措施，使靜態(tài)工作點(diǎn)跟蹤P-I特性

41、曲線的變化，始終處于P-I特性曲線中的線性區(qū)中點(diǎn)，而不受溫度和使用時(shí)間的限制，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定工作。三是由于光纖的散射，以與光源與光纖之間、光纖與光纖之間的接頭處的反射，使耦合進(jìn)入光纖里的光有一部分反射回到光源，使光源工作不穩(wěn)定，光源的相對(duì)強(qiáng)度噪聲增加。為此，在光路中要采取一系列措施，盡量減小反射光的影響，使系統(tǒng)傳輸信號(hào)的載噪比（C/N）達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。圖20-10為對(duì)由光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)組成的光端機(jī)進(jìn)行技術(shù)處理后的結(jié)構(gòu)方框圖。圖20-10 光端機(jī)的電路結(jié)構(gòu)方框圖光發(fā)射機(jī)中，輸入混合射頻電視信號(hào)經(jīng)預(yù)失真電路的非線性處理后，由調(diào)制電路對(duì)半導(dǎo)體激光器（LD）進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，將電信號(hào)變成光信號(hào)，并經(jīng)光纜

42、活動(dòng)連接器輸出到光纜線路中去。功率控制電路、溫度控制電路、保護(hù)電路與工作點(diǎn)控制電路保證了輸出端有恒定的光功率。在光接收機(jī)中，光信號(hào)經(jīng)光纜接口進(jìn)入光電檢波器將光信號(hào)變成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)低噪聲放大補(bǔ)償校正、主放大與輸出匹配電路后輸出。其中補(bǔ)償校正電路用于校正激光器與光檢波器引起的非線性失真。20.5.3 光纜模擬射頻多路電視信號(hào)傳輸系統(tǒng)的典型應(yīng)用該應(yīng)用是利用射頻多頻道電視信號(hào)直接調(diào)制單模激光器。不加中繼放大、均衡等處理，經(jīng)低損耗一根單模光纖長(zhǎng)距離傳送到光檢波器。經(jīng)檢波器直接恢復(fù)多頻道電視射頻信號(hào)，再經(jīng)對(duì)應(yīng)各射頻信號(hào)的解調(diào)器、解調(diào)出視頻全電視信號(hào)。其典型的框圖如圖20-11所示。圖20-11中的AM

43、光纜傳輸系統(tǒng)是先將各攝像機(jī)的視頻信號(hào)分別調(diào)制到對(duì)應(yīng)的射頻頻道上，經(jīng)混合后再去調(diào)制光發(fā)射端機(jī)，光發(fā)射端機(jī)輸出光調(diào)信號(hào)送入光纜中。經(jīng)光纜傳輸后，由光接收端機(jī)解調(diào)出射頻信號(hào)，再經(jīng)射頻解調(diào)器解調(diào)出對(duì)應(yīng)攝像機(jī)的視頻全電視信號(hào)。圖20-11 光纜模擬射頻多路電視系統(tǒng)方框圖20.5.4 商品化的光端機(jī)目前，已將制作成商品化的光端機(jī)直接用在工程中。這種光端機(jī)分為“光發(fā)射端機(jī)”和“光接收端機(jī)”兩種。光發(fā)射端機(jī)的輸入端有視頻信號(hào)的輸入接口（通常采用BNC接頭），有1路、2路、4路、8路等數(shù)量的輸入路數(shù)；它一般還有一個(gè)數(shù)字信號(hào)接口，輸出由系統(tǒng)的控制中心通過(guò)光纖傳送來(lái)的控制信號(hào)。該控制信號(hào)通常即為給前端解碼器的控制信

44、號(hào)。也就是前端的控制信號(hào)均通過(guò)同一條光纖傳送。有些光發(fā)射端機(jī)還有視音頻輸入接口。而光接收端機(jī)則有對(duì)應(yīng)的視音頻輸出接口，直接輸出1路、2路、4路、8路等視音頻信號(hào)，并有一個(gè)輸入控制信號(hào)的輸入接口,與光發(fā)射端機(jī)的控制信號(hào)輸出接口相對(duì)應(yīng)。這種光端機(jī)使用起來(lái)非常方便。其構(gòu)成的傳輸系統(tǒng)如圖20-12所示。圖20-12用光端機(jī)構(gòu)成的圖像傳輸與控制系統(tǒng)20.5.5光纖多路電視傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)光頻指標(biāo)、射頻指標(biāo)和國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口光端機(jī)的主要性能對(duì)照分別列入表20-1、表20-2和表20-3。表20-1 光頻特性指標(biāo)激光器工作波長(zhǎng)1.3mm輸出功率1.0mW檢波器工作波長(zhǎng)1.0mm1.6mm檢波效率0.5mA/

45、mW允許線路損耗10dB適用光纜線路衰減<0.5dB/km色散<4ps/nm·km表20-2 射頻指標(biāo)項(xiàng) 目單 位技術(shù)要求實(shí)測(cè)水平頻率圍MHZ40500輸入電平dBmV92輸出電平dBmV76.4VHF頻段幅/頻特性dB122.8相鄰頻道電平差dB30.7頻道幅/頻特性dB±20.3載噪比dB>5757載 波互調(diào)比寬 帶dB>5757頻道dB>5455交擾調(diào)制比dB>4647表20-3 國(guó)產(chǎn)與國(guó)外光端機(jī)的性能對(duì)照項(xiàng) 目BYO-1(國(guó)產(chǎn))BYO-2（國(guó)產(chǎn)）ORTEL(美國(guó))激光器類(lèi)型F-PLDDFB-LD+光隔離器DFB-LD+光隔離器工作

46、波長(zhǎng)1310nm±10nm1310nm±10nm1310nm±10nm發(fā)射光功率0.5mW4mW40mW800mW頻率圍40MHz550MHz40 MHz550MHz40 MHz800MHz載噪比47dB52dB54dB傳輸路數(shù)10km,10路10km,40路10km,40路50路20km,5路20km,30路20km,30路40路20.6 電纜傳輸方式20.6.1 概述電纜傳輸方式在這里是指利用平衡電纜對(duì)的傳送方式。在我國(guó)，以往所利用的傳送媒體是傳統(tǒng)的同軸電纜。隨著技術(shù)的進(jìn)步，近幾年光纜的利用越來(lái)越普與。當(dāng)然，這兩種傳送媒體在不同的系統(tǒng)中都能較好地解決圖像信號(hào)的

47、傳送問(wèn)題。特別是光纜傳送技術(shù)還在不斷地向前發(fā)展和完善，并已經(jīng)勾畫(huà)出了電視信號(hào)傳送的美好前景。但另一方面利用現(xiàn)有的技術(shù)，開(kāi)發(fā)出更多的傳輸方式也應(yīng)成為電視與電視監(jiān)控技術(shù)工作者不懈追求的目標(biāo)。在利用線傳送視頻信號(hào)的研究方面，我國(guó)已有多年歷史，有的廠家并已經(jīng)生產(chǎn)出了這樣的設(shè)備。但是就其技術(shù)水平與應(yīng)用領(lǐng)域都還未形成具有競(jìng)爭(zhēng)力的傳輸方式，并且這種應(yīng)用都還限制在單位或企業(yè)部的電視信號(hào)的傳輸上。在利用電纜傳送視頻信號(hào)的技術(shù)方面早在上個(gè)世紀(jì)70年代國(guó)外某些國(guó)家就已經(jīng)商品化了。由于這種傳輸方式在遠(yuǎn)距離、低成本方面的優(yōu)越性能，已被廣泛地應(yīng)用于高速公路的交通監(jiān)視系統(tǒng)以與各大賓館、飯店之間的視頻服務(wù)網(wǎng)中。傳輸所使用的平

48、衡電纜對(duì)與其它各種設(shè)備都由電報(bào)公司負(fù)責(zé)經(jīng)營(yíng)與管理。也就是說(shuō)，使工業(yè)電視系統(tǒng)擺脫了自成體系獨(dú)立運(yùn)行的模式。由于傳輸系統(tǒng)的社會(huì)化，因而在投資、管理與利用效率等諸方面都有十分突出的優(yōu)點(diǎn)，并大大促進(jìn)了工業(yè)電視在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。這種傳送方式的優(yōu)越性如下：1.傳送距離最遠(yuǎn)可達(dá)60km。2.由于線路是對(duì)稱(chēng)平衡的，所以不易受到低頻雜波的干擾。3.利用現(xiàn)有的電纜，并可根據(jù)時(shí)分法對(duì)電纜進(jìn)行多路復(fù)用，提高電纜的使用效率，降低運(yùn)行費(fèi)用。僅就以上幾點(diǎn)優(yōu)越性，就足以使電視技術(shù)工作者投入力量盡快開(kāi)發(fā)出具有我國(guó)特色的電纜傳送視頻信號(hào)的系統(tǒng)。20.6.2 基本系統(tǒng)的組成電纜傳輸系統(tǒng)框圖如圖20-13所示。這是系統(tǒng)構(gòu)成的基本形式

49、，根據(jù)不同的實(shí)際要求，將圖中各設(shè)備進(jìn)行組合，就能構(gòu)成滿足各種應(yīng)用需要的系統(tǒng)。圖20-13 電纜傳輸基本系統(tǒng)框圖圖中各設(shè)備的作用與性能如下：1發(fā)送中繼設(shè)備它是將攝像機(jī)輸出的1VP-P全電視信號(hào)放大到3VP-P后，再經(jīng)視頻變壓器將75不平衡信號(hào)變成滿足平衡電纜對(duì)所要求的110（或140）的平衡信號(hào)，送入平衡電纜對(duì)中。為了對(duì)線路中的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)增益控制與報(bào)警，系統(tǒng)中還專(zhuān)門(mén)設(shè)置了5MHZ的導(dǎo)頻信號(hào)。按照規(guī)定，這一導(dǎo)頻信號(hào)輸出電平為-5dBmV。如果該信號(hào)由于各種原因產(chǎn)生大于±5dB以上的電平變化時(shí)，電路就開(kāi)始報(bào)警。2接收中繼設(shè)備該設(shè)備設(shè)置在監(jiān)視器端，它對(duì)送來(lái)的視頻信號(hào)進(jìn)行幅度、相位、波形的全

50、面均衡。該設(shè)備又由幅度均衡、可變均衡、相位均衡以與穩(wěn)定輸出等四部分電路所組成。因?yàn)樵陔娎|中的信號(hào)是以110（或140）的阻抗與平衡方式傳送的，所以要先用視頻變壓器將它又變成原來(lái)的75不平衡信號(hào)。(1) 相位均衡：經(jīng)以上變換后的信號(hào)，首先經(jīng)相位均衡電路進(jìn)行相位均衡。其均衡特性為，對(duì)4.5MHZ的信號(hào)分7檔進(jìn)行，每檔均衡量為100ns，因此共均衡700ns；而對(duì)于3.5MHZ的信號(hào)也分為7檔，每檔均衡量為30ns?？偣簿饬繛?10ns。這樣總共可校正15個(gè)中繼段上所累積的相位變化。(2) 幅度均衡與可變均衡：因?yàn)樵诰€路中設(shè)有多級(jí)中繼器，而各中繼器的增益、頻響以與多段中繼所累積的均衡不完善的特性，

51、再由幅度均衡與可變均衡電路進(jìn)行統(tǒng)一的組合均衡。(3) 穩(wěn)定輸出電路：經(jīng)以上均衡后的信號(hào)再送入輸出電路，由于該電路具有自動(dòng)增益控制功能與箝位功能，因此能使經(jīng)相位與幅度均衡后的視頻信號(hào)變成穩(wěn)定的視頻信號(hào)送給監(jiān)視器。同時(shí)由于箝位電路的使用，消除了由于低頻干擾與視頻變壓器所引起的失真，并可具有直流分量恢復(fù)的功能。在短距離傳輸?shù)南到y(tǒng)中，可以直接采用視頻變壓器將信號(hào)送入電纜，然后又經(jīng)視頻變壓器還原成監(jiān)視器所需的視頻信號(hào)。而對(duì)2km3km以的距離，則可將發(fā)送中繼設(shè)備與接收中繼設(shè)備接入線路兩端即可。3地溝型中繼設(shè)備該設(shè)備分為帶AGC和不帶AGC兩種類(lèi)型。帶AGC型的中繼設(shè)備在埋地電纜區(qū)間，大約每三個(gè)中繼點(diǎn)加一

52、個(gè)。它能將5MHZ點(diǎn)不平坦度為±6dB的電平變動(dòng)自動(dòng)壓縮到1/10。這種設(shè)備分為單系統(tǒng)、雙系統(tǒng)和四系統(tǒng)三種，采用密封結(jié)構(gòu)。這兩種中繼設(shè)備都是對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行頻率與相位均衡，像接力一樣，將均衡后的信號(hào)又傳給它后面的中繼設(shè)備。4均衡中繼設(shè)備由于它放在室，所以也稱(chēng)室型中繼設(shè)備，一般設(shè)在局。當(dāng)中繼站超過(guò)10個(gè)時(shí)，就要設(shè)置該設(shè)備。它可對(duì)因多次中繼造成的累計(jì)失真（幅度、相位、波形）進(jìn)行全面的均衡。該設(shè)備中帶有AGC電路。無(wú)論是哪種中繼設(shè)備，都要有導(dǎo)頻信號(hào)以便監(jiān)視設(shè)備輸出電平的變化，只要導(dǎo)頻信號(hào)相對(duì)于中繼器負(fù)5dB的輸出電平有±5dB6dB的變化時(shí)，即會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。5遙測(cè)設(shè)備它能根據(jù)報(bào)警

53、信號(hào)，測(cè)試線路的環(huán)路阻抗，并指示出故障點(diǎn)的位置。6電源它的作用是對(duì)各地溝型中繼設(shè)備（室外）進(jìn)行遠(yuǎn)方恒流供電。每個(gè)中繼設(shè)備約需150mA電流，這種電源能為34個(gè)中繼設(shè)備提供所需的電源。圖20-14是插入式中繼系統(tǒng)的組成框圖。當(dāng)線路中各攝像機(jī)需拉開(kāi)一定距離設(shè)置時(shí)，可應(yīng)用插入式中繼系統(tǒng)將多路攝像機(jī)信號(hào)經(jīng)順序切換后進(jìn)行傳送。在這里“插入中繼設(shè)備”屬于自帶電源的室設(shè)備，其最多插入數(shù)為3個(gè)。該系統(tǒng)的傳送距離由電纜的特性與中繼設(shè)備的數(shù)量所決定。圖20-14 插入式中繼系統(tǒng)的組成電纜傳送方式，在遠(yuǎn)距離傳輸方面，特別是在城市交通電視監(jiān)控與指揮管理系統(tǒng)中，將會(huì)有廣泛地應(yīng)用前景。20.7 視頻分配放大器視頻分配放大

54、器，是視頻基帶傳輸方式中常用的一種信號(hào)傳輸用部件。顧名思義，視頻分配放大器的功能和作用有兩個(gè)，一個(gè)是對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行分配（即將同一個(gè)視頻信號(hào)分成幾路）；另一個(gè)是對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行放大。在視頻分配放大器中，實(shí)質(zhì)上是先放大后分配。這里的放大概念雖然通常是指在電壓幅度上與功率上均進(jìn)行放大，但在某一設(shè)備中（例如控制臺(tái)上）安裝的視頻分配放大器由于其對(duì)視頻的分配是主要目的，所以往往只進(jìn)行功率放大，而在電壓幅度上進(jìn)行放大則是次要的。也就是說(shuō)，視頻分配放大器所應(yīng)用的位置和作用不同，在其電路結(jié)構(gòu)和功能上是有區(qū)別的。一般說(shuō)來(lái)，主要用于分配目的的視頻分配放大器應(yīng)側(cè)重于功率放大，而對(duì)于遠(yuǎn)距離視頻基帶傳輸時(shí)視頻信號(hào)的發(fā)送端所

55、用的視頻分配放大器，則應(yīng)側(cè)重于電壓幅度的放大。本書(shū)介紹一種視頻分配放大器，它既可用于分配，也可用于電壓幅度的放大，供讀者參考。這里需要說(shuō)明的是，為了便于讀者了解視頻分配放大器的基本原理，故以分立元件組成的電路加以介紹，在目前實(shí)際的產(chǎn)品中，大部分視頻分配放大器已采用集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。視頻分配放大器是一種線路輸出放大器，因而多采用射極輸出器或單端推挽電路。特別是單端推挽電路具有輸出電壓幅度大、失真小，且與75線路易于匹配等特點(diǎn)，所以視頻分配放大器經(jīng)常采用單端推挽式電路或它的變形。圖20-15是它的電路舉例。圖（a）的電路稱(chēng)為并聯(lián)調(diào)節(jié)式發(fā)射極輸出電路；圖（b）是使用NPN晶體管和PNP晶體管的圖（a）

56、的變形電路，圖（c）是兩級(jí)串聯(lián)式放大器；圖（d）是以集-射倒相激勵(lì)的發(fā)射極輸出器和共發(fā)射極放大器。這幾種電路都可以根據(jù)電路參數(shù)的選擇方法使這些電路按推挽方式工作。這里應(yīng)當(dāng)注意的是：圖（a）、圖（b）電路和圖（c）、圖（d）電路信號(hào)的極性是相反的。圖20-15 視頻分配放大器輸出級(jí)的電路分析現(xiàn)在著重介紹一下并聯(lián)調(diào)節(jié)式電路的工作原理。圖20-16所示電路是一并聯(lián)調(diào)節(jié)式輸出電路的等效電路（實(shí)際電路如圖20-17所示）。BG1與BG2為并聯(lián)調(diào)節(jié)管。輸入信號(hào)VS加到BG1基極上，VS為整個(gè)視頻分配放大器電路中前一級(jí)輸出信號(hào)，RL為負(fù)載。當(dāng)輸入信號(hào)電壓VS升高時(shí)，BG1電流icl增大（相當(dāng)于iel增大），

57、A點(diǎn)電位下降，通過(guò)電容C1耦合（傳導(dǎo)）到BG2基極，使BG2電流ic2減小。顯然，BG1的iel增大與BG2的ie2的減小，都將反應(yīng)在外接負(fù)載RL上。VS下降時(shí)，電流變化情況相反，但也反應(yīng)在RL上。這樣在輸入信號(hào)VS的作用下，BG1與BG 2的電流隨VS的變化情況將反應(yīng)在RL上，也即把VS的變化傳導(dǎo)到RL上去了。但都得到了功率放大。為使失真減小，BG1與BG2的性能參數(shù)等應(yīng)盡量一樣。在圖20-17中，用一穩(wěn)壓二極管代替圖20-16中的電容C1來(lái)傳導(dǎo)由VS的變化引起的A點(diǎn)電位變化。這樣做的道理是穩(wěn)壓二極管既可以準(zhǔn)確地把A 點(diǎn)電位的變化傳導(dǎo)到BG 2的基極上去（因穩(wěn)壓二極管自己的壓降始終保持不變，所以A點(diǎn)電位一有變化就會(huì)精確地反映到BG2的基極上），又可以為BG2基極提供一偏置電流以使BG2工作（因?yàn)镃1只能傳導(dǎo)電位的變化，而不能提供偏置