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    视频图像的同轴电缆传输及其市场的状况

    一、同轴电缆视频传输及其特点
            在视频监控系统中,模拟摄像机的输出阻抗为75Ω不平衡方式,而控制台及监视器的输入阻抗也为75Ω不平衡方式,为了整个系统的阻抗匹配,其传输线往往采用75Ω的特性阻抗。电视监控系统一般多是中短距离的中小型系统,同轴电缆是目前监控系统中应用最广泛的视频传输线,同轴视频传输技术也是监控系统中的一种最基本传输方式。

            视频基带是指视频信号本身的0至6MHz频带。将视频信号采用调幅或调频的方式调制到高频载波上,然后通过电缆传输,在终端接收后再解调出视频信号,这种方式称为调制传输方式。这种方式可以较好地抑制基带传输方式中常有的各种干扰,并可实现一根电缆传送多路视频信号。但是在实际的监控系统中,由于摄像机布置地点比较分散,并不总能发挥频分复用的优势,而增加调制、解调设备还会增加系统成本和调试难度,因此在传输距离不远的情况下,仍然以基带传输为主。而高频调制传输方式大多出现在有线电视系统和宽频共缆“一线通”视频监控传输系统中。

      同轴电缆的特性阻有50欧姆、75欧姆等几种,主要型号有SYV型(绝缘层为实心100%聚乙烯)、SBYFV型(绝缘层为泡沫聚乙烯)、SYK型(绝缘层为聚乙烯藕芯)。SYWV 是发泡率占70-80%的物理发泡聚乙烯绝缘电缆,由于介电损耗原因,SYV实心电缆衰减明显要大于SYWV物理发泡电缆。电视监控系统中常用的是SYV 和SBYFV型75欧姆阻抗的同轴电缆。以SYV型电缆为例,国内的同轴电缆有SYV75-3、SYV75-5、SYV75-7、SYV75-9等规格。使用同轴电缆传输图像时,距离在300米以下的可以采用SYV75-5电缆,在传输距离增加时可以考虑使用低损耗的同轴电缆,如SYV75-7、 SYV75-9等,或者加入电缆补偿器。

            同轴电缆的特性阻抗为75欧姆,由于视频带宽很宽,同轴电缆在低频和高频所表现的阻抗不是完全相同的,无法做到完全的匹配。但图像的细节都在1MHz以上的频域内,所以保证高频段阻抗匹配就基本能够满足传输要求,即使在低频段有微小的失配,也不会对图像造成明显的重影失真。阻抗失配多表现为重影。

            同轴电缆传输具有以下基本特点:

            1. 电缆越细,衰减越大:如75-7电缆1000米的衰减,与75-5电缆600多米衰减大致相当,或者说1000米的75-7电缆传输效果与75-5电缆600多米电缆传输效果大致相当。

            2. 电缆越长,衰减越大:如75-5电缆750米,6M频率衰减的“分贝数”为1000米衰减“分贝数”的75%,即15db;2000米 (1000+1000)衰减为20+20=40db,其他各频率点的计算方法一样。计算不同长度电缆衰减时,“分贝数是加减关系”或“衰减分贝数可以按照长度变化的百分比关系计算”。

            3. 频率失真特性:低频衰减少,高频衰减大。高/低边频衰减量之差,可叫做“边频差值”,这是一个十分重要参数。电缆越长,“边频差值”越大;充分认识和掌握同轴电缆的这种 “频率失真特性”,这在工程上具有十分重要的意义;这是影响图像质量最关键的特性,也是工程中最容易被忽视的问题。

            同轴电缆、双绞线和光纤是目前监控系统中使用最广的三种传输介质,我们可以从几个方面对它们作一些分析和比较。

            非屏蔽双绞线电缆UTP(Unshielded Twisted Pair)也可以传输视频图像。双绞线通常采用特性阻抗为100Ω的平衡传输方式,目前绝大多数前端的摄像机和后端的视频设备都是单极性、75Ω匹配联接的,所以采用双绞线传输方式时,必须在前后端进行“单——双”(平衡——不平衡)转换和电缆特性阻抗75-100Ω匹配转换;因此视频双绞线基带传输两端必须有转换设备,不能像同轴电缆那样无设备直接传输视频信号。视频信号如果直接在双绞线内传输会衰减很大,所以视频信号在双绞线上要实现远距离传输必须进行放大和补偿,双绞线视频传输设备适配器就完成这种功能。采用一对无源适配视频收发器和5类双绞线传输距离在300m左右,采用一对有源视频发射与接收器(双绞线传输器),在5类非屏蔽双绞线上传输视频信号时最远距离可达900m。

            用无源适配器传输时,随着频率增高插入损耗会增大。这样在视频图像信号传输距离稍远时,图像质量将会受到严重的影响,在实际使用中将受到较大的限制。通过有源适配器,采用非平衡抗干扰技术,可以通过一根5类UTP线缆的几组双绞线分别传输非数字化非压缩的音视频信号和报警、控制信号,以及电源。

            光纤传输的最大优点是带宽大、抗干扰、电磁绝缘性能好、信息安全、传输距离远,但在光纤视频传输系统中两端要增加实现光通信的光端机。

            二、同轴电缆传输用的电缆补偿器(均衡放大器)

            由于同轴电缆视频传输频率失真具有低频衰减少,高频衰减大的特性,远距离传输要采用放大补偿的视频传输方式。要保证图像质量,视频传输系统的频率失真范围应小于3db,“3db失真”这个标准,适用于光缆、射频、微波、同轴和双绞线等各种视频传输系统产品。摄像机信号不加放大补偿,只用同轴电缆传输时,按照“3db失真”这个标准要求,并结合上面的电缆衰减特性,SYWV75-5电缆不超过3db失真度的电缆长度计算方法是:1000米衰减 20db,20/3=6.67,1000/6.67=150米,75-7电缆为236米。实心聚乙烯绝缘电缆,衰减量大于物理发泡电缆。所以3db失真有效传输距离少于上面计算值,工程上大致可按90%左右估算。如实芯75-5电缆“3db失真”传输距离大约为150*0.9=135米,如果对图像质量降低要求,SYV-75-5型同轴电缆可传输300m。

            采用同轴电缆加放大补偿的视频传输方式时,系统传输特性是同轴电缆的衰减频率特性和放大补偿的“增益频率特性”之和,放大补偿的“增益频率特性”,应该能有效补偿电缆的频率衰减特性,且二者应该始终保持相反、互补关系,这才可以有效扩展同轴电缆的传输距离。

            CCTV系统传输距离较远时,通过电缆传输的彩色电视基带信号在5.5MHz点的不平坦度大于3dB时,宜加电缆均衡器;达到6dB时,应加电缆均衡放大器。目前这项同轴视频传输技术,产品已经达到的技术水平是:只用一级末端均衡放大器(无前端无中继),75-5电缆在2km,75-7电缆在3km范围以内的任意距离上,都可以实现上述传输标准;传输距离和传输质量已经和多模光端机相当,而在传输成本、施工维护和图像质量可控恢复功能方面,都具有独特的实用优势和竞争优势;这就是说,将同轴视频传输技术有效监控范围扩展到了2-3公里。

            电缆补偿器又称为电缆均衡器、均衡放大器或视频放大器。电缆补偿器通常是通过电缆校正电路主要对高频特性进行补偿,以使信号传输通道的总频率特性基本上是平坦的。电路主要由RC电路组成,每一组RC串联电路都有一个中心频率f,将电缆衰减曲线分成几段,对应于各段都用一组RC电路进行补偿。一般加入一级补偿器可以使传输线路延长500米,对于75-5电缆适当增加电缆补偿器可使有效传输距离增至2km左右。

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