視頻傳輸工程電磁干擾解決方案
【導(dǎo)讀】視頻傳輸工程中的干擾可分為源干擾、終端干擾以及傳輸干擾三類(lèi)。而本文要講解的是視頻傳輸工程中的電磁干擾。針對(duì)視頻傳輸工程的電磁干擾給出四大基本功——“防避抗補(bǔ)”,掌握了它們的原理、性能和使用方法,在實(shí)際運(yùn)用中,我們需要從不同的技術(shù)側(cè)面采取的不同措施,靈活運(yùn)用,才能立于不敗之地。干擾是監(jiān)控工程中的“??汀保彩橇钊擞憛?、令人煩惱的“不速之客”。讓干擾不再打擾,應(yīng)該是監(jiān)控行業(yè)朋友們的共同心聲和奮斗目標(biāo)之一。 一、干擾到底是怎樣形成的? 1)工程中的干擾我們可以概括分成3類(lèi): A)源干擾:視頻信號(hào)源內(nèi)部,包括電源產(chǎn)生的干擾——視頻源信號(hào)中已經(jīng)包含干擾; B)終端干擾:終端設(shè)備,包括設(shè)備電源產(chǎn)生的干擾——它能對(duì)輸入的無(wú)干擾視頻信號(hào)加入新的干擾; C)傳輸干擾:傳輸過(guò)程中通過(guò)傳輸線纜引入的干擾,主要是電磁波干擾,包括地電位干擾類(lèi)。 源干擾和終端干擾,盡管工程中也常遇到,但都屬于設(shè)備本身問(wèn)題,不屬于工程抗干擾范疇。本文涉及的只是第三類(lèi)——視頻傳輸工程中的電磁干擾。eie實(shí)驗(yàn)室研究成果提出了如下觀點(diǎn): 同軸干擾不是從屏蔽層縫隙中漏進(jìn)去的,無(wú)縫隙的“編網(wǎng)—鋁箔—編網(wǎng)—鋁箔”四屏蔽電纜,仍有傳輸干擾,就是最好的實(shí)踐驗(yàn)證。同軸干擾基本上是電磁感應(yīng)電流在電纜屏蔽層縱向“阻抗”上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),通過(guò)兩端匹配負(fù)載對(duì)視頻信號(hào)產(chǎn)生干擾信號(hào)的;所以才有短電纜、高編電纜干擾小的實(shí)踐。非屏蔽雙絞線平衡傳輸原理,使它具有一定的抗共模干擾能力,但它的不平衡結(jié)構(gòu)(電阻誤差5%/100米,線對(duì)之間的耦合,高衰減和高失真特性),使它的實(shí)際抗干擾能力與某些“抗超強(qiáng)干擾”的宣傳遠(yuǎn)不是一回事。屏蔽雙絞線的大量應(yīng)用,就應(yīng)該有個(gè)起碼的判斷了。 二、視頻傳輸工程抗干擾的“防、避、抗、補(bǔ)”“四大基本功” 1)“防”:對(duì)干擾設(shè)防,把干擾“拒之門(mén)外”。常見(jiàn)的有效措施有:給傳輸線纜一個(gè)屏蔽電磁干擾的環(huán)境,這是最基本、最有效的防止干擾“入侵”的手段。將傳輸線纜穿鍍鋅鐵管,走鍍鋅鐵皮線槽,深埋地下布線等,這對(duì)于包括變電站超高壓環(huán)境下安全傳輸視頻信號(hào)都是有效的。不足之處是成本較高,不能架空布線,施工較麻煩。eie雙絕緣雙屏蔽抗干擾同軸電纜是抗干擾技術(shù)的一項(xiàng)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新成果,其原理與穿鐵管基本相同。外層是干擾屏蔽層,提供內(nèi)部無(wú)干擾的傳輸環(huán)境,內(nèi)屏蔽層是同軸傳輸回路的實(shí)際信號(hào)地,干擾在外屏蔽層上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),通過(guò)接“大地”屏蔽干擾,內(nèi)外屏蔽層絕緣,使干擾感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與視頻信號(hào)傳輸回路絕緣,有效防止了干擾的“入侵”。優(yōu)點(diǎn)是布線簡(jiǎn)單方便,成本低,在不能準(zhǔn)確判斷是否會(huì)有干擾的情況下,基本可以實(shí)現(xiàn)“防干擾盲目布線”。在工程設(shè)計(jì)和施工中,設(shè)防首先是應(yīng)該考慮的。 2)“避”:避開(kāi)干擾,另選一條“路”,改變?cè)葱盘?hào)傳輸方式。屬于這一類(lèi)的技術(shù)有:光纜傳輸(包括模擬調(diào)制解調(diào)和數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)),射頻,微波,數(shù)字變換等各種傳輸方式都屬于“信息調(diào)制和變換”方式,或“頻分方式”,它能有效避開(kāi)源信號(hào)傳輸中0-6M頻率范圍的直接干擾;這種方式抗干擾很有效。目前也有一些不肯介紹原理的產(chǎn)品,如采用編碼和向上移動(dòng)信號(hào)頻帶的方法等,大概也屬于這一類(lèi)產(chǎn)品。采用“避”的技術(shù),工程中還應(yīng)考慮兩個(gè)問(wèn)題:一是成本和復(fù)雜度的提高,二是變換損失——失真和信噪比的降低,不要一個(gè)矛盾掩蓋另一個(gè)矛盾。 3)“抗”:視頻信號(hào)傳輸過(guò)程中,如果干擾已經(jīng)“混”進(jìn)視頻信號(hào)中,使信噪比(指信號(hào)/干擾比)嚴(yán)重降低,必須采用抗干擾設(shè)備抑制干擾信號(hào)幅度,提高信噪比。目前主要技術(shù)措施有: 傳輸變壓器抑制50/100Hz低頻干擾有一定效果,但局限性較大,通用性較差,應(yīng)用面還較少; “斬波”技術(shù),原理上是吸收或衰減干擾信號(hào)頻率分量。問(wèn)題是難以應(yīng)付工程中千變?nèi)f化的干擾頻率,對(duì)于諧波分量豐富的干擾(如變頻電機(jī)干擾)抑制能力較差,值得注意的是這種辦法在吸收干擾的同時(shí),也吸收掉一部分有用信號(hào),造成新的失真。 視頻預(yù)放大提高“信號(hào)/干擾”比(信噪比)技術(shù):原理是:線路干擾大小是不會(huì)再變的,可以在線路前端,先把攝像機(jī)視頻信號(hào)大幅度提升,從而提高了整個(gè)傳輸過(guò)程中的“信號(hào)/干擾”比(信噪比),在傳輸末端再恢復(fù)視頻源信號(hào)特性,達(dá)到抑制干擾的目的。理論上、實(shí)踐上這種抗干擾技術(shù)都應(yīng)該是可行的,有效的。問(wèn)題是具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)有一定難度,市場(chǎng)上有一種這類(lèi)產(chǎn)品,確實(shí)有一定的抗干擾效果。但沒(méi)考慮線纜傳輸失真、放大失真問(wèn)題,沒(méi)有真正解決視頻信號(hào)的有效恢復(fù)問(wèn)題,圖像傳輸質(zhì)量沒(méi)有真正解決。 eie實(shí)驗(yàn)室在長(zhǎng)期研究加權(quán)放大和抗干擾技術(shù)的基礎(chǔ)上,于2005年初成功的推出了含有兩項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)的新產(chǎn)品——“加權(quán)抗干擾器”。它同時(shí)具有抑制干擾和視頻恢復(fù)雙重功能,可有效抑制從50Hz到10MHz的廣譜干擾,加權(quán)技術(shù)的成功應(yīng)用,使頻率越高抗干擾能力越強(qiáng),進(jìn)一步提高了高頻干擾的抑制能力,并繼承了加權(quán)視頻放大專(zhuān)利技術(shù)高質(zhì)量的視頻恢復(fù)功能?!把a(bǔ)”:補(bǔ)償電纜傳輸和信號(hào)變換造成的視頻信號(hào)傳輸損失,恢復(fù)視頻源信號(hào)特性。電纜越長(zhǎng),產(chǎn)生干擾的概率越大,干擾幅度也越高。從視頻傳輸角度考慮,在抗干擾的同時(shí),必須考慮信號(hào)衰減和失真問(wèn)題。線纜引起的衰減、失真和抗干擾設(shè)備引起的附加衰減和失真,只有有效的補(bǔ)償措施才能算真正的、有效的視頻傳輸設(shè)備。 三、據(jù)實(shí)際情況選擇適用的抗干擾措施 工程上解決干擾的問(wèn)題也是一個(gè)系統(tǒng)工程問(wèn)題,“防、避、抗、補(bǔ)”四大基本功是從不同的技術(shù)側(cè)面采取的不同措施,掌握了它們的原理、性能和使用方法,在工程中靈活運(yùn)用,才能立于不敗之地。