自適應(yīng)視頻信號(hào)傳輸解決方案

在安防監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻信號(hào)傳輸是整個(gè)系統(tǒng)中一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，選擇何種介質(zhì)和設(shè)備傳送視頻信號(hào)將直接關(guān)系到監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。目前，在監(jiān)控系統(tǒng)中用來傳輸視頻信號(hào)的介質(zhì)主要有同軸電纜、雙絞線和光纖，對(duì)應(yīng)的傳輸設(shè)備分別是同軸視頻放大器、雙絞線視頻傳輸設(shè)備和光端機(jī)。
　　同軸電纜是較早使用，也是使用時(shí)間最長的傳輸方式。后來，由于遠(yuǎn)距離和大范圍圖像監(jiān)控的需要以及人們對(duì)監(jiān)控圖像質(zhì)量要求的提高，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中開始大量使用光纖來傳輸視頻信號(hào)。至于雙絞線被使用到視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中則是近來的事，它的出現(xiàn)主要很好地解決了兩個(gè)方面的問題：一方面它解決了200米至2000米距離范圍內(nèi)高質(zhì)量視頻信號(hào)傳輸?shù)膯栴}，因?yàn)樵谶@段距離范圍內(nèi)同軸電纜傳輸難以達(dá)到要求而光纖傳輸又顯得不經(jīng)濟(jì);另一方面它解決了大規(guī)模密集型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的布線問題，雙絞線自身的尺寸和柔軟性克服了大量使用同軸電纜時(shí)的布線難題。當(dāng)然，雙絞線還具有抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。正是由于雙絞線很好地解決了長期困擾著人們的這些問題，所以它在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用立即引起了業(yè)界廣泛的關(guān)注，在較短的時(shí)間內(nèi)已經(jīng)被大量使用到工程實(shí)踐中，并且取得了很好的應(yīng)用成果。
　　視頻信號(hào)雙絞線傳輸?shù)牡湫蛻?yīng)用
　　圖1示出雙絞線傳輸?shù)牡湫蛻?yīng)用框圖。

 
　　圖1 視頻信號(hào)雙絞線傳輸?shù)牡湫蛻?yīng)用框圖
　　在攝像機(jī)端，一般采用無源變壓器將單端CVBS視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分視頻信號(hào);雙絞線傳輸設(shè)備完成差分信號(hào)至單端信號(hào)的轉(zhuǎn)換以及視頻信號(hào)的放大、濾波、驅(qū)動(dòng);信號(hào)輸出可接至監(jiān)視器、DVR設(shè)備或視頻矩陣設(shè)備。雙絞線一般是5類雙絞線，如網(wǎng)線。
　　視頻信號(hào)雙絞線傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)解決方案
　　傳統(tǒng)解決方案一般采用無源發(fā)射(如不平衡變壓器)和有源接收(如EL5175)。有源接收電路里需要設(shè)計(jì)由阻容構(gòu)成的均衡網(wǎng)絡(luò)，采用撥碼開關(guān)來設(shè)置不同補(bǔ)償距離下的補(bǔ)償參數(shù)，同時(shí)一般還需要增設(shè)兩個(gè)機(jī)械電位器，用于亮度和色度的微調(diào)。
　　由于傳統(tǒng)方案采用手動(dòng)均衡方式，而實(shí)際應(yīng)用中網(wǎng)線質(zhì)量、安裝距離和阻容器件參數(shù)分散性等因素，造成撥碼開關(guān)設(shè)置的補(bǔ)償參數(shù)的補(bǔ)償效果不是很理想。雖然通過微調(diào)兩個(gè)機(jī)械電位器可以改善補(bǔ)償質(zhì)量，但由于兩個(gè)電位器的調(diào)節(jié)是相互影響的，現(xiàn)場工程人員不好掌握調(diào)節(jié)的尺度。
　　視頻信號(hào)雙絞線傳輸方案
　　Maxim提供的1200米自適應(yīng)視頻信號(hào)傳輸方案是：MAX4445+MAX7474+MAX11504，采用三級(jí)結(jié)構(gòu)：第一級(jí)采用MAX4445配合外部阻容均衡網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)至單端信號(hào)的轉(zhuǎn)換并進(jìn)行預(yù)均衡;第二級(jí)采用MAX7474，實(shí)現(xiàn)信號(hào)自動(dòng)均衡，補(bǔ)償由于網(wǎng)線質(zhì)量、安裝距離、阻容器件參數(shù)分散性等帶來的差異;第三級(jí)采用MAX11054，實(shí)現(xiàn)信號(hào)濾波、緩沖和ESD保護(hù)。原理電路如圖2所示。
 　

　
圖2 1200米自適應(yīng)視頻信號(hào)傳輸方案

　　該方案的優(yōu)勢在于：
　　•消除線材質(zhì)量的差異帶來的補(bǔ)償效果的差異
　　由于實(shí)際安防工程中，用戶采用的網(wǎng)線品牌有多種，質(zhì)量會(huì)有差異，而傳輸設(shè)備中設(shè)置好的補(bǔ)償參數(shù)又是在特定一種材質(zhì)的網(wǎng)線下調(diào)試的。因此當(dāng)工程中鋪設(shè)另一種網(wǎng)線時(shí)，補(bǔ)償效果就會(huì)有差異。在Maxim方案中，由于采用了具有自動(dòng)均衡功能的芯片MAX7474，從而可以很好地消除線材質(zhì)量的差異帶來的補(bǔ)償效果的差異。
　　•消除工程中實(shí)際安裝距離的差異帶來的補(bǔ)償效果的差異
　　傳輸設(shè)備中設(shè)置好的補(bǔ)償參數(shù)一般是在特定距離下調(diào)試的，如600米。而在實(shí)際安防工程中，安裝距離不會(huì)剛好是600米，可能是650米，則設(shè)備中撥碼開關(guān)設(shè)置的補(bǔ)償參數(shù)的補(bǔ)償效果就會(huì)有差異，圖二中由于采用了具有自動(dòng)均衡功能的芯片MAX7474，從而可以很好地消除工程中實(shí)際安裝距離的差異帶來的補(bǔ)償效果的差異。
　　•消除均衡網(wǎng)絡(luò)中阻容器件參數(shù)的差異帶來的補(bǔ)償效果的差異
　　眾所周知，常用的電阻和電容的精度都較低，電阻的精度一般是1%或5%，電容的精度一般是10%甚至20%。因此，即使在特定安裝距離和特定材質(zhì)的網(wǎng)線下調(diào)試均衡網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)償參數(shù)，兩組阻容器件由于參數(shù)的分散性，補(bǔ)償效果就會(huì)有差異。圖2電路由于采用了具有自動(dòng)均衡功能的芯片，從而可以很好地消除均衡網(wǎng)絡(luò)中阻容器件參數(shù)的差異帶來的補(bǔ)償效果的差異。
　　對(duì)比圖3、圖4和圖5，我們可以清楚地看到該方案對(duì)視頻信號(hào)的補(bǔ)償效果。
 

　　圖3 800米傳輸距離(無任何補(bǔ)償)
 

 
　　圖4 800米傳輸距離(第一級(jí)MAX4445補(bǔ)償)
 

　　圖5 1200米傳輸距離(第一級(jí)MAX4445與第二級(jí)MAX7474共同補(bǔ)償)

　　結(jié)語
　　MAX7474為復(fù)合視頻信號(hào)通過非屏蔽雙絞線傳輸時(shí)提供電纜損耗補(bǔ)償，通過監(jiān)測輸出端彩色視頻信號(hào)的同步信號(hào)和色同步信號(hào)的幅度調(diào)節(jié)增益，自適應(yīng)均衡電纜長度。采用網(wǎng)線傳輸時(shí)，MAX7474可完全均衡300m傳輸電纜的損耗，并可有效提高600m傳輸電纜的信號(hào)完整性。MAX7474接受NTSC和PAL制式的差分視頻信號(hào)，包含單位增益視頻輸出驅(qū)動(dòng)和可調(diào)節(jié)的后肩鉗位直流電平，器件還提供LOS和LOB邏輯輸出指示。
　　在本方案中，我們采用MAX4445配合外部阻容均衡網(wǎng)絡(luò)固定補(bǔ)償特定的傳輸距離，并結(jié)合MAX7474自動(dòng)均衡的特點(diǎn)來補(bǔ)償網(wǎng)線質(zhì)量、安裝距離和阻容器件參數(shù)分散性等帶來的差異，很好地解決了1200米視頻信號(hào)的自適應(yīng)傳輸。