寬頻共纜監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾性能分析

一、概述

隨著人類文明的進(jìn)步和電子科技的快速發(fā)展，視頻監(jiān)控作為人類視野的延伸，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，成為安全防范與可視化管理的重要手段。最近倍受國人振奮的“神州六號”載人航天飛船就安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，使中華億萬同胞通過直播目睹了飛船與火箭的分離的壯觀場面。視頻監(jiān)控應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜及應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，使監(jiān)控的傳輸成為業(yè)界關(guān)注的重要話題，并促進(jìn)了監(jiān)控傳輸方式由單一化向多元化迅速發(fā)展，各種傳輸方式以自己獨特的適應(yīng)性或便易性活躍在監(jiān)控的舞臺上。視頻干擾問題是困惑監(jiān)控工程商由來已久的難題，也成為監(jiān)控進(jìn)一步拓展的障礙，寬頻共纜監(jiān)控作為視頻監(jiān)控最新傳輸利器已經(jīng)成為解除監(jiān)控傳輸干擾的一枝奇葩。

二、常見視頻干擾情況分析

說起視頻干擾，要講一下視頻監(jiān)控信號傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)方式視頻基帶傳輸。所謂的視頻基帶傳輸是指視頻信號不經(jīng)過頻率變換等任何處理由圖像攝取端通過同軸電纜直接傳輸?shù)奖O(jiān)視端的傳輸方式，圖像在傳輸時直接利用同軸電纜的0~6MHz來傳輸，非常容易受到干擾，使圖像出現(xiàn)網(wǎng)紋、橫紋和噪點影響監(jiān)視效果。對于基帶傳輸視頻干擾，從干擾源角度分為交流聲干擾和空間電磁波干擾，從干擾切入方式分為傳導(dǎo)式干擾和輻射式干擾。下面分析一下常見視頻干擾現(xiàn)象及其原因。

1、 工頻干擾

干擾現(xiàn)象：圖像出現(xiàn)雪花噪點、網(wǎng)紋或很寬暗橫帶持續(xù)不斷滾動。

干擾原因：此現(xiàn)象是當(dāng)攝像端與監(jiān)控設(shè)備端同時接地時，由于地電阻及電纜外皮電阻的存在，在兩地之間電力系統(tǒng)各相負(fù)載不平衡或接地方式不同引起50Hz電位差，從而產(chǎn)生工頻干擾所致。地電位使兩接地端存在電壓降，電壓降加在屏蔽層兩端并與大地（地電阻）構(gòu)成回路產(chǎn)生地電流，地電流經(jīng)過線纜屏蔽層形成干擾電壓，地電流的部分諧波分量落入視頻芯線，致使芯線與屏蔽層之間產(chǎn)生干擾電位，使干擾信號加入視頻信號中對監(jiān)控圖像形成干擾。

2、 空間電磁波干擾

干擾現(xiàn)象：圖像出現(xiàn)較密的斜形網(wǎng)紋，嚴(yán)重時會淹沒圖像。

干擾原因：當(dāng)監(jiān)控電纜在空中架設(shè)時，空中電磁波干擾信號所產(chǎn)生的空間電場會作用于監(jiān)控傳輸線路，使線路兩端而產(chǎn)生相當(dāng)大的電磁干擾電壓，其頻率約在200Hz~2.3MHz。由于電纜中電位差的存在，使電纜屏蔽層產(chǎn)生干擾電流，而一般情況下攝像端和監(jiān)控設(shè)備端均為接地狀態(tài)，這就使干擾電流通過線纜兩端接地點與大地形成回路，導(dǎo)致終端負(fù)載產(chǎn)生干擾電壓，干擾信號耦合進(jìn)視頻信號中，產(chǎn)生圖像干擾情況。

3、 低頻干擾（20Hz-nKHz低頻噪聲干擾）

干擾現(xiàn)象：圖像出現(xiàn)靜止水平條紋。

現(xiàn)象原因：由于聲音、數(shù)據(jù)等信號屬于低頻信號，其頻帶狹窄在傳輸時只用到20Hz~nKHZ，幾乎采用任何種類的電纜都可以傳輸，一般只受交流聲干擾。用于傳輸視頻信號的同軸電纜，其屏蔽層抗干擾曲線特性表明干擾信號頻率越高其屏蔽性能越好，對于諸如載波電話、有線電臺等低頻率信號干擾反而顯得蒼白無力。低頻干擾信號同樣會在傳輸線纜上產(chǎn)生干擾電壓，從而影響圖像質(zhì)量。

4、 高頻干擾（高頻噪聲干擾）

干擾現(xiàn)象：圖像出現(xiàn)雪花點或高亮點。

現(xiàn)象原因：雖然視頻傳輸所用同軸電纜抗高頻干擾要比抗低頻干擾性能強(qiáng)，但是強(qiáng)高頻干擾信號還會對圖像的傳輸產(chǎn)生干擾。大電荷負(fù)載啟停、變頻機(jī)及高頻機(jī)等在工作時除了輸出高強(qiáng)度基波外，同時還會產(chǎn)生高強(qiáng)度的二次諧波。雖然諧波強(qiáng)度比基波低很多，但高次諧波頻帶很寬且成分復(fù)雜，所以基波的各次諧波都會對利用視頻基帶傳輸（即6MHZ帶寬內(nèi)）的視頻信號造成不同程度的干擾。經(jīng)過多次精度實驗，高頻干擾信號的基波和諧波頻率均在45MHz以內(nèi)。

5、 反射干擾

干擾現(xiàn)象：圖像出現(xiàn)重影。

干擾原因：視頻信號在傳輸過程中色度、亮度及飽和度都會有相應(yīng)衰減，當(dāng)傳輸視頻的同軸網(wǎng)絡(luò)阻抗不匹配（也稱失配）時，視頻信號傳輸?shù)浇K端會有部分色度、亮度及飽和度產(chǎn)生微反射，反射回來的信號會回到發(fā)射處形成再反射，與視頻信號疊加經(jīng)過延時和損耗到達(dá)終端。多個反射信號將在接收端產(chǎn)生碼間干擾（ISI），ISI會導(dǎo)致監(jiān)視器收到錯誤的輸入信號幅度和相位并顯示出來，這就使傳回來的圖像看起來好象清楚的圖像上又蒙上了一層模糊不清的圖像現(xiàn)象，即重影現(xiàn)象。

6、 靜電干擾

干擾現(xiàn)象：圖像時有網(wǎng)紋時有噪點，且時有時無。

干擾原因：在發(fā)電場、煤礦和工業(yè)企業(yè)等存在高電壓（1000V以上）輸出、嚴(yán)重機(jī)械摩擦及高電磁環(huán)境場所接地時的對地電位差都在400VP-P~1500VP-P之間。接地與大地之間存在電位差的現(xiàn)象就屬于靜電現(xiàn)象的一種，存在靜電現(xiàn)象時，接地端（包括冷地和熱地）和大地就相當(dāng)于一個帶正電荷和負(fù)電荷的電容器。根據(jù)電容器的工作原理可知，當(dāng)電荷容量達(dá)到一定程度時便會放電。那么靜電放電時便會在不同的接地端之間形成電位差，使傳輸線路上屏蔽層形成地電流，從而使干擾信號耦合進(jìn)視頻信號并送入監(jiān)控設(shè)備中。靜電對視頻傳輸干擾情況取決于靜電電壓差的大小，嚴(yán)重時會造成接口芯片的損傷或損壞。

三、寬頻共纜監(jiān)控抗干擾技術(shù)概要

寬頻共纜監(jiān)控系統(tǒng)中的“寬頻”是針對視頻基帶傳輸利用0~6MHZ的低頻只能傳輸一路視頻信號而言的，寬頻共纜監(jiān)控充分利用同軸電纜中5~550MHZ可同時傳輸四十多路視頻、音頻和控制信號，并且在系統(tǒng)中予留了報警、廣播的傳輸空間；“共纜”的涵義非常明了，指的就是多系統(tǒng)、多信號可以通過“一根電纜”雙向傳輸。

寬頻共纜監(jiān)控系統(tǒng)是基于有線電視技術(shù)逆向應(yīng)用開發(fā)的，開發(fā)此系統(tǒng)的主要目的是為了解除在視頻監(jiān)控傳輸過程中出現(xiàn)的布線量大、施工復(fù)雜、抗干擾性能差、維護(hù)不便和不易擴(kuò)容等難題。在綜合分析國內(nèi)外視頻監(jiān)控傳輸方式后，沒有哪種方式可以既把上述問題徹底解決，又可以保證圖像傳輸質(zhì)量，使監(jiān)控工程商節(jié)省成本。為此我們成立了專題小組，對視頻傳輸中存在的難題進(jìn)行全面的調(diào)查研究和分析，經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的比較和緊張的科技攻關(guān)，開發(fā)出了ST-6000寬頻共纜“一線通”電視監(jiān)控傳輸設(shè)備。該套設(shè)備實現(xiàn)了集“布線簡潔、施工簡單、抗擾性強(qiáng)、維護(hù)方便、擴(kuò)充容易”于一體，是電視監(jiān)控視頻傳輸?shù)淖钚吕鳌?/p>

寬頻共纜監(jiān)控采用成熟穩(wěn)定的FDM（頻分復(fù)用）技術(shù)和FSK移頻鍵控技術(shù)，首先將同軸電纜的0~1000MHZ劃分為不同的傳輸通道，包括上行通道、下行通道、報警傳輸通道和隔離帶，然后利用移頻鍵控（指視頻調(diào)幅調(diào)制、音頻調(diào)頻調(diào)制及FSK數(shù)據(jù)調(diào)制）技術(shù)，將不同的信號調(diào)制到不同的通道上，通過一根“同軸電纜”上行、下行同時傳輸，使多系統(tǒng)、多信號共纜傳輸。各種信號在同時傳輸時各行其道，互不干擾，打個比方，如京廣鐵路、京九鐵路、京滬鐵路雖然都在長城以南，但各有專門的路線，在其中行使的火車不會發(fā)生碰撞。恒星科通寬頻共纜“一線通”電視監(jiān)控傳輸系統(tǒng)的具體頻率劃分為：5~50MHz下行傳輸控制信號，50~65MHz下行傳輸智能廣播信號，65~87MHz為上下行傳輸隔離帶，87~110MHz雙向傳輸報警信號，110~550MHz上行傳輸監(jiān)控音視頻監(jiān)控信號。

通過上面對常見視頻干擾情況分析可以得知，視頻干擾源的頻率均在45MHz以下，恒星科通的寬頻共纜監(jiān)控把監(jiān)控音視頻信號搬移到110MHz以上，完全避開了干擾源的干擾頻率，使干擾信號在監(jiān)控信號傳輸過程中無用武之地，從而保證了監(jiān)控信號的傳輸質(zhì)量，使監(jiān)控圖像可以達(dá)到4級以上國家廣播電視標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)束語

恒星科通的ST-6000寬頻共纜“一線通”電視監(jiān)控傳輸系統(tǒng)在視頻監(jiān)控傳輸?shù)?strong>抗干擾性能有目共睹，可廣泛應(yīng)用于電磁環(huán)境復(fù)雜場所，諸如：小區(qū)、街道、學(xué)校、煤礦、發(fā)電廠、高速公路、旅游景區(qū)等。另外，由于系統(tǒng)充分利用了同軸電纜的資源空間，采用頻分復(fù)用技術(shù)可通過一根同軸電纜傳輸四十路監(jiān)控信號，使監(jiān)控的傳輸鏈路實現(xiàn)了總線制傳輸，大大節(jié)省了施工成本及費用，縮短了施工周期，從整體上實現(xiàn)了“一條大路通羅馬”的暫新格局。讓我們攜手，用精湛的技術(shù)實力為我國監(jiān)控事業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展開拓新的篇章。