有线电视光接收机主要参数(电视监控课程—传输技术)

Posted 2023-05-29

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有线电视光接收机主要参数(电视监控课程—传输技术)

电视监控系统的传输技术主要内容

视频图像的特点及传输分类和内容
视频图像的主要传输介质
视频图像的主要传输方法
控制信号的传输

视频图像的特点及传输分类和内容

一、图像信号的特点
-频带宽：4-6MHz,相当于960路电话的信息传送
-信息量大，传输速率要求高
视频信号的传输与很多因素有关：传输的方式、容量、媒体、速率、显示效果以及所采用的压缩编码技术等。
二、传输分类
1、按传输信道的可视与否分为
-有线传输：同轴线缆、射频线缆、双绞线、光纤
-无线传输：微波、GSM/GPRS、CDMA、激光、卫星
2、按基带信号形式来分
-模拟传输：时间状态上连续变化
-数字传输：时间状态上离散变化

3、基带信号的传输可分为
-基带传输：不经过调制和解调而直接进行的传输，具
有低通特性
-频带（载波）传输：经过射频调制，将信号频谱移到某一载波上进行的传输，具有带通特性，在有线和无线传输当中都有很好的应用
4、按传输装置类别分为（普通视频线传输除外）
-专用设备传输：包括连接专用线路或公共通信线路上的视频传输设备。
-计算机网络传输：通过计算机网络和多媒体技术传输视频信号。正在快速发展之中。
三、传输内容
-图像信号传输：现场摄像机到监控中心
-控制信号和电源：监控中心到现场

视频图像的常用传输介质

目前，视频图像传输使用的线缆主要有两类：光缆和电缆。电缆有双绞电缆和同轴电缆。双绞电缆又分为非屏蔽双绞(UTP)电缆和屏蔽双绞(STP)电缆。
　　电缆护套有阻燃型和非阻燃型两种。
一、同轴电缆(Coaxial Cable)
同轴电缆由外层、外导体（屏蔽层）、绝缘体、内导体组成，外层为防水、绝缘的塑料用于电缆的保护，外导体为网状的金属网用于电缆的屏蔽，绝缘体为围绕内导体的一层绝缘塑料，内导体一根圆柱形的硬铜芯。
这种结构的金属屏蔽网可防止中心导体向外辐射电磁场，也可用来防止外界电磁场干扰中心导体的信号。

——同轴电缆

——基带同轴电缆

根据不同的应用，同轴电缆分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种。
基带同轴传输：
是最为传统的电视监控传输方式，对0～6MHz视频基带信号不作任何处理，通过同轴电缆（非平衡）直接传输模拟信号。其优点是：短距离传输图像信号损失小，造价低廉,系统稳定。缺点：传输距离短，300米以上高频分量衰减较大，无法保证图像质量；一路视频信号需布一根电缆，传输控制信号需另布电缆；其结构为星形结构，布线量大、维护困难、可扩展性差，适合小系统。

——宽频同轴电缆

宽频同轴传输：
视频采用调幅调制、伴音调频搭载、FSK数据信号调制等技术，将数十路监控图像、伴音、控制及报警信号集成到“一根”同轴电缆中双向传输。其优点是：充分利用了同轴电缆的资源空间，四十路音视频及控制信号在同一根电缆中双向传输、实现 “一线通”；施工简单、维护方便，大量节省材料成本及施工费用；频分复用技术解决远距传输点位分散，布线困难监控传输问题；射频传输方式只衰减载波信号，图像信号衰减很小，亮度、色度传输同步嵌套，保证图像质量达到4级以上国家标准；采用75Ω同轴非平衡方式传输使其具有非常强抗干扰能力，电磁环境复杂场合仍能保证图像质量。其缺点是：采用弱信号传输，系统调试技术要求高，必须使用专业仪器。

——同轴电缆

同轴电缆的两端需要有终结器(用50欧姆或75欧姆的电阻连接内外导体)，中间连接需要收发器、T形头、筒形连接器等器件。
与双绞线相比，同轴电线抗干扰能力强，能够应用于频率更高、数据传输速率更快的情况。对其性能造成影响的主要因素来自衰损和热噪声，采用频分复用技术时还会受到交调噪声的影响。虽然目前同轴电缆大量被光纤取代，但它仍广泛应用于有线电视和某些局域网中。

——同轴电缆参数

主要电气参数：
⑴ 特性阻抗； ⑵ 衰减；
⑶ 传播速度； ⑷ 直流回路电阻。
主要物理参数：
⑴ 中心导体直径； ⑵ 屏蔽层的内外径；
⑶ 外部隔离材料的材质⑷ 最小弯曲半径。
注意事项：
-同轴电缆的屏蔽层必须接地
-电缆末端必须接匹配器来吸收剩余能量，削弱信号的反射作用

——双绞线

二、双绞电缆
　　双绞线由按规则螺旋结构排列的两根、四根或八根绝缘导线组成。一个线对可以作为一条通信线路，各线对螺旋排列的目的是为了使各线对发出的电磁波相互抵消，从而使相互之间的电磁干扰最小。　

双绞电缆按其包缠的是否有金属层，可分为屏蔽双绞电缆和非屏蔽双绞电缆。屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹，相对非屏蔽双绞线具有更好的抗电磁干扰能力，造价也相对高一些。它们既可以传输模拟信号，也可以传输数字信号。
美国电器工业协会（EIA）规定了六种质量级别的双绞线电缆，其中1类线档次最低，只适于传输语音；6类线档次最高，传输频率可达到250MHz。3类线数据传输率可达10Mbps；4类线数据传输率可达16Mbps；5类线数据传输可达100Mbps。

双绞线的传输距离与传输速率有关。在10Mbps以太网中，3类双绞线最大传输距离为100米，5类双绞线最大传输距离可达150米。在100Mbps以太网中，5类双绞线最大传输距离为100米,1000Mbps以太网中，6类双绞线最大传输距离为100米。

双绞线视频传输，它将75Ω的非平衡模式转换为平衡模式来传输的。是解决监控图像1Km内传输，电磁环境复杂场合的解决方式之一，将监控图像信号处理通过平衡对称方式传输。其优点是：布线简易、成本低廉、抗共模干忧性能强。其缺点是：只能解决1Km以内监控图像传输，而且一根双绞线只能传输一路图像，不适合应用在大中型监控中；双绞线质地脆弱抗老化能力差，不适于野外传输；双绞线传输高频分量衰减较大，图像颜色会受到很大损失。

——光缆

光纤是光导纤维的简称。它是用石英玻璃或特制塑料拉成的柔软细丝，直径在几微米至120μm(光波波长的几倍)。
　　为了使光线的方向发生变化从而可以沿光纤传播，就在光纤芯外涂上折射率比光纤纤芯材料低的材料，通常把涂的这层材料称为包层。
　　当一定角度之内的入射光射入光纤芯后会在纤芯与包层的交界处发生全反射，经过这样若干次全反射之后，光线就损耗极少地到达了光纤的另一端。

光缆的结构
　　所谓的模其实就是光的入射角。入射角大的称为高次模，入射角小的称为低次模。多模光纤的外径为62.5μm，可以使光线从多种角度射入，因此称为多模。单模光纤的纤芯只有几微米，应用于单模光纤的光源一般为激光，进入纤芯的光线是与轴线平行的只有一种角度，所以称为单模。
　　下图是光纤的典型结构，自内向外为纤芯、包层及涂覆层。

光纤传输系统的组成
光传输系统由光源、传输介质、光发送器、光接收器组成。光源有发光二极管LED、光电二极管（PIN）、半导体激光器等，传输介质为光纤介质，光发送器主要作用是将电信号转换为光信号，再将光信号导入光纤中，光接收器主作用是从光纤上接收光信号，再将光信号转换为电信号。

光纤传输的特点：

常见的有模拟光端机和数字光端机，是解决几十甚至几百公里电视监控传输的最佳解决方式，通过把视频及控制信号转换为激光信号在光纤中传输。其优点是：传输距离远、衰减小，抗干扰性能最好，适合远距离传输。其缺点是：对于几公里内监控信号传输不够经济；光熔接及维护需专业技术人员及设备操作处理，维护技术要求高，不易升级扩容。

——无线

无线传输介质
无线电、微波、卫星、移动通信等

在计算机网络领域，无线通信介质主要是：
-微波通信：是指用频率在300MHz到300GHz的微波信号进行通信，主要是使用2～40GHz的频率范围。特点是：
通信容量大，传输质量高、初建费用小等优点，但只能进行可视范围内的通信；大气对微波信号的吸收与散射影响较大。
微波通信主要用于几公里范围内，不适合铺设有线传输介质的情况，而且只能用于点到点的通信，速率也不高，一般为几百Kbps。

-卫星通信：是指利用人造卫星进行中转的通信方式。商用的通信卫星一般被发射在赤道上方3.6万公里的同步轨道上，另外也有中低轨道的小卫星通信，如Motorala公司的铱星系统。特点是：
适合与很长距离的传输，如国际之间、洲际之间；
传输延时较大，一般为500ms左右；费用较高。
-短波通信：是指用频率在3～30MHz的电磁波进行通信，又称高频通信。
-激光通信:是近年来出现的一种新兴技术，其原理是载波光信号通过大气作为传输信道完成点到点或点到多点的信息传输

-红外线通信：近几年发展得很快。这种系统利用红外线来传输信号，在发送端设有红外线发送器，接收端设有红外线接收器，通信两端可以安装于室内或室外，但必须处于相互可视范围内，中间不能有障碍物
-卫星通信：是指利用人造卫星进行中转的通信方式。商用的通信卫星一般被发射在赤道上方3.6万公里的同步轨道上，另外也有中低轨道的小卫星通信，如Motorala公司的铱星系统。特点是：
适合与很长距离的传输，如国际之间、洲际之间；
传输延时较大，一般为500ms左右；费用较高。

——方式选择

传输介质的选择
选择通信介质的时候，一定要从性能、价格和使用场合等各个角度综合考虑，一般来说，影响传输介质选择的因素包括：
-拓扑结构：(如星形结构不适合选用同轴电缆，可选择双绞线方等方式)
-容量：介质提供的传输速率应能够满足要求
-可靠性(差错率)：在可能的情况下，尽量选择可靠性高的介质
-应用环境：包括传输距离、环境恶劣程度、信号强度等

——同轴线缆

视频通过同轴电缆传输（非平衡传输）
同轴电缆对外界电磁波和静电场具有屏蔽作用，导体截面积越大，传输损耗越小。
为保证图像质量，传输距离有所限制。若要提高传输距离，有两种方法:
-增加导线截面积
-在监视器附近安装后均衡视频放大器：补偿视频信号中

同轴电缆类型	最大有效传输距离
SYV-75-5 (RG59)	3000ft (914.4m)
SYV-75-7 (RG6)	4500ft (1371.6m)
SYV-75-9 (RG11)	6000ft (1828.8m)
SYV-75-12 (RG15)	8000ft (2438.4m)

容易衰减的高频信号，使传输信号保持均匀的强度，最高能够提供20dB的
高频补偿和12dB的中频补偿。

——双绞线

视频通过双绞线传输（平衡传输）
在传输视频信号时，非屏蔽双绞线(UTP)是被广泛使用的一种传输介质。主要有两种形式
1、 UTP的无源适配器传输
这种方式的传输中，插入损耗会随着频率的增高而增大，因此只适合较近距离的传输。
2、 UTP通过有源适配器传输
通过有源适配器，采用非平衡抗干扰技术，一根5类线可以无损失地传输全动态图像、音频、报警和控制信号。
采用有源适配器的优点主要体现在如下方面：
-可充分利用4对5类双绞线，将传输的不同信号合成在一根线内传输，减少了线缆的种类和数量；
-视频图像和音频信号的增益与补偿可随距离远近灵活调整。同时由于视音频信号采用对地平衡的差分信号传输，不受地电位、相电位干扰，因而摄像机可以就近取电。再者，由于其共模抑制比大于65dB(10MHz),不易受外界信号干扰，使得信号传输变得更加灵活和方便。
-采用UTP传输，与计算机网络和电话系统所用线缆相同，很容易集成到综合布线系统中去。

——光缆通过光纤传输
同轴电缆传送视频图像衰减较大，传送距离一般为427-610m，即使可以每公里增加1-2个放大器，最多也只能串接大约20个。
单模光纤在1310nm和1550nm的低损耗窗口传输时，每公里衰减可做到0.2-0.4dB以下，可实现图像20km无中断传输，非常适合远距离传输。
光纤加视频光端机是图像远程传输的主要方式。
光缆有直埋、架空、墙装混合等安装方式，距离较长且条件许可时可以宜采用直埋型多芯层绞单模光缆，在重点防雷区域可采用全塑防雷光缆。

——射频传输

通过有线电视的同轴电缆以射频(RF)方式传输
实际上就是宽频一线通，采用频率搬移的办法，将0-6MHz的信号搬移到载波上进行传输（FDM技术）。
不同摄像机的视频信号调制到不同射频频率，用多路混合器混合到一路射频输出，从而实现可用一根电缆同时传输多路信号，在末端再用射频分配器将信号还原为多路信号，每路用一个解调器解调出一个频道的视频信号。

——无线传输

通过无线传输
这种传输系统由发射机和接收机组成，每对发射机和接收机具有相同频率，无线信号具有一定穿透性，除了可传输图像外，还可传输声音。但当采用2.4GHz频率时，一般只能传输200-300m,当然也可通过增大功率来提高传输距离，但可能会对无线电通信造成干扰，所以应用受到限制。
也可通过微波来接收和发送。微波是一种具有极高频率(300MHz-300GHz)和极短波长（1mm-1m）的电磁波。为可靠远程传输，通常划分为3个频段：L(1.0-2.0GHz), S(2.3-3.0GHz), Ku(10.75-11.7GHz).

通过无线传输
-模拟微波传输：采用调频调制方法，占用25MHz带宽，只适用于远程传输，但会受阻挡物影响。
对于3000MW发射机，在开阔环境可传输2-5km，在建筑物较多情况下只能传输几十到几百米。
-数字微波传输：有Wi-Fi(802.11x)和蓝牙技术，基本上都采用2.4GHz扩频传输。
-单路无线视频传输：可用802.11b、11Mbit/s室外无线网桥，速率为3-4Mbit/s，距离达15-20km.
-多路无线视频传输：用802.11g、54Mbit/s室外无线网桥，距离达3-4km;用802.11a、54Mbit/s室外无线网桥,则传输速率和距离都可提高。

——网络传输

通过网络传输
是图像远程传输的一种主要方式，可以利用城市公共电信网络的传输线路，如ADSL（上行640Kbit/s, 下行2Mbit/s）,
也可利用EDSL和ADSL2+ （上行2.3Mbit/s, 下行24Mbit/s）,还可利用电信宽带城域网中的2M光纤、 100M光纤和1000M光纤。
-通过以太网传输：基于IP协议，要求对数据先采集和量化，之后进行编码或压缩，再打包通过视频服务器进行传输。遵循的协议有：ITU H.323（电话网）、 H.324（ IP网）等。
-通过互联网传输：基于SIP(互联网多媒体)协议，将视频信号量化后，经过加密，打包等进行传输。视频服务器有自己的IP地址，需要进行服务器注册、代理、重定向等流程。

控制信号的传输方法

1、直接控制
控制中心直接将控制量（云台、镜头的电源电流等）送入被控设备的控制方式。
其特点是简单、直观，容易实现，当现场设备较少，主机采用手动控制是使用。
当被控的云台、镜头数目很多时，控制线路会有很多而且接线复杂，因此不适用于规模较大的电视监视系统。
2、多线编码的间接控制
控制中心将控制命令编成二进制或其它方式的并行码，由多线传送到现场控制设备，再将其转换成控制量对现场设备进行控制。
这种方式比前一种方式节约用线量，常用于短距离控制中。

3、串行编码间接控制
采用串行通信编码控制方式，用单根双绞线就可以传送多路编码控制信号，到现场后再行解码，适用于规模较大的电视监视系统。
这种方式的通信距离一般在1km以上，若加处理器可达10km以上，是目前智能化建筑监控系统应用最多的方式。
4、同轴视控
控制信号和视频信号复用一条同轴电缆。其原理是把控制信号调制在与视频信号不同的频率范围内，然后与视频信号复合在一起传送，到现场后再分解开。
这种方式以微处理器为核心，节省材料和成本、施工方便、维修简单化，在系统扩展和改造时具有灵活性，是当今监控系统设备发展的主流。
还有一种同轴传输方式是利用视频信号场消隐期间来传送控制信号，类似于电视的逆向图文传送。
这种技术除了用同轴电缆外，也在开发光纤技术。

5、安防协议
由于安防系统越来越复杂，为简化操作，日本三洋公司提出了三洋安防协议SSP(Sanyo Security Protocol ),为被控的每一个设备都分配一个地址，通过线缆连接，使得一台控制器可最多控制255台设备，线缆最大长度达1200m。
即使设备关机，SSP信号仍可在线缆上传输。