ＵＴＰ視頻傳輸在商場(chǎng)監(jiān)控中的應(yīng)用

[摘要] 非屏蔽雙絞線具有較強(qiáng)的抗共模干擾能力，在視頻監(jiān)控相對(duì)集中的場(chǎng)合用其傳輸視頻信號(hào)具有成本低廉、施工方便的優(yōu)勢(shì)。視頻信號(hào)必須由單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)才能用雙絞線傳送，在傳輸距離較短的場(chǎng)合可以采用無(wú)源轉(zhuǎn)換方式，在傳輸距離較長(zhǎng)的場(chǎng)合需要采用有源轉(zhuǎn)換方式并進(jìn)行高頻補(bǔ)償。

[關(guān)鍵詞] 非屏蔽雙絞線無(wú)源差分轉(zhuǎn)換有源差分轉(zhuǎn)換頻率補(bǔ)償

在現(xiàn)代化的大型商場(chǎng)中有比較復(fù)雜的安防系統(tǒng)，視頻監(jiān)控是其中一個(gè)重要的組成部分，視頻信號(hào)傳輸則是關(guān)鍵技術(shù)之一。目前視頻信號(hào)的傳輸介質(zhì)主要有75Ω同軸電纜、光纖和UTP（Unshielded Twisted Pair:非屏蔽雙絞線）等三種。以光纖作為傳輸介質(zhì)對(duì)圖像信號(hào)的損失最小，但需要光端機(jī)等發(fā)射和接收設(shè)備，以及光纖熔焊機(jī)等施工設(shè)備，施工麻煩費(fèi)用高，在一般民用場(chǎng)所使用較少。75Ω同軸電纜是一種應(yīng)用量很大的傳輸介質(zhì)，具有寬帶和特征阻抗穩(wěn)定的特點(diǎn)，主要用于傳輸單端信號(hào)，但由于芯線和屏蔽層間的電容效應(yīng)使其在長(zhǎng)線傳輸時(shí)信號(hào)高頻部分損失比較嚴(yán)重，而且由于其一般傳輸單端信號(hào)，容易受到外界電磁場(chǎng)的共模干擾，此外線路費(fèi)用相對(duì)較高。近來(lái)，非屏蔽雙絞線用于視頻信號(hào)傳輸成為備受工程商們比較推崇的方案，特別是在對(duì)布線成本要求嚴(yán)格而對(duì)圖像質(zhì)量不太苛求的集中監(jiān)控場(chǎng)合，使用非屏蔽雙絞線的確有比較顯著的優(yōu)點(diǎn)。

一、UTP傳輸視頻信號(hào)的基本原理

雙絞線一般由兩根AWG22-26號(hào)絕緣銅導(dǎo)線按照一定的絞距相互纏繞而成，實(shí)際應(yīng)用中，通常是把多對(duì)雙絞線一起包在一個(gè)非屏蔽的絕緣護(hù)套里，成為非屏蔽雙絞線線纜，典型的就是用于有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)線，其內(nèi)部一共有四對(duì)雙絞線。在視頻傳輸場(chǎng)合里，一般選用5類或超5類網(wǎng)線以保證傳輸質(zhì)量。在使用雙絞線傳輸信號(hào)時(shí)，一般傳輸?shù)氖遣罘中盘?hào)，也稱為平衡信號(hào)，兩根線里信號(hào)的極性相反，這樣可以有效降低線對(duì)之間的串?dāng)_，同時(shí)外部電磁場(chǎng)在兩根線上產(chǎn)生的共模干擾可以得到比較好的抑制。

監(jiān)控?cái)z像頭輸出的視頻信號(hào)通常是1VP-P的單端信號(hào)，即非平衡信號(hào)，如果直接用雙絞線傳輸，隨著線路的延長(zhǎng)，高頻部分的衰減會(huì)很大，信號(hào)能可靠傳輸?shù)木嚯x非常有限，必須要把單端信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)再通過雙絞線傳輸出去，遠(yuǎn)端再將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成單端信號(hào)。

二、無(wú)源差分轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

在實(shí)際的應(yīng)用中，單端與差分信號(hào)間的轉(zhuǎn)換根據(jù)傳輸距離的長(zhǎng)短有兩種選擇。如果距離較近，可以采用無(wú)源轉(zhuǎn)換的方式。

這種無(wú)源轉(zhuǎn)換方式轉(zhuǎn)換器成本非常低，如果采用標(biāo)準(zhǔn)的超5類網(wǎng)線作為傳輸介質(zhì)，視頻信號(hào)可以傳輸250米左右，但圖像質(zhì)量已經(jīng)明顯下降，其原因在于雙絞線存在15pF/m～46pF/m左右的寄生電容，該電容將衰減雙絞線上傳輸?shù)男盘?hào)，信號(hào)頻率越高、傳輸距離越遠(yuǎn)，則衰減量越大。測(cè)試表明，在4MHz和8MHz兩個(gè)頻點(diǎn)上的衰減程度分別約為4.1dB/100m和5.8dB/100m。當(dāng)復(fù)合視頻信號(hào)經(jīng)過雙絞線長(zhǎng)線傳輸后，圖像的邊緣處模糊不清，圖像整體亮度偏暗，色彩有所偏失。所以這種無(wú)源轉(zhuǎn)換方案只適于低成本、短距離一般性場(chǎng)合。

三、有源差分轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

如果要提高圖像質(zhì)量或加長(zhǎng)傳輸距離，需要對(duì)視頻信號(hào)的高頻部分進(jìn)行加權(quán)補(bǔ)償，使得整個(gè)傳輸線路在6MHZ帶寬內(nèi)基本保持平坦傳輸特性，這是無(wú)源轉(zhuǎn)換方式無(wú)法完成的，需要采用有源轉(zhuǎn)換電路來(lái)實(shí)現(xiàn)單端信號(hào)和差分信號(hào)間的轉(zhuǎn)換。這種有源轉(zhuǎn)換電路有多種，可以用運(yùn)放搭接，但最好采用專用的轉(zhuǎn)換芯片，推薦采用Intersil公司250MHz差分轉(zhuǎn)換芯片組EL5171/5172作為解決方案，這種方案的性價(jià)比相對(duì)較高。

采用有源轉(zhuǎn)換方式由于在差分發(fā)送和接收器內(nèi)都進(jìn)行了頻率補(bǔ)償，可以有效改善因?yàn)殡p絞線自身頻率特性而造成的信號(hào)損失，使得用雙絞線傳輸視頻信號(hào)達(dá)2Km成為現(xiàn)實(shí)。

四、UTP視頻信號(hào)傳輸?shù)膽?yīng)用要點(diǎn)

1.關(guān)于網(wǎng)線。在UTP視頻傳輸系統(tǒng)里，差分發(fā)送器、雙絞線和差分接收器共同決定了信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，盡管采用有源轉(zhuǎn)換方式可以對(duì)線路進(jìn)行一定的頻率補(bǔ)償，但雙絞線仍然是傳輸質(zhì)量的決定性因素。目前網(wǎng)線市場(chǎng)魚目混珠、以次充好的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，在傳輸距離比較遠(yuǎn)的場(chǎng)合一定要選擇符合超5類以上標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)線。屏蔽雙絞線不適合作為視頻傳輸介質(zhì)，因?yàn)榫W(wǎng)線外部屏蔽層與各線對(duì)之間存在寄生電容，從而使信號(hào)衰減更強(qiáng)，此外屏蔽層一般應(yīng)連接發(fā)射和接收兩端的地，在外界電磁干擾下，在兩個(gè)地之間會(huì)串入很難濾掉的干擾信號(hào)。

2.關(guān)于布線施工。進(jìn)管雙絞線自身具有比較強(qiáng)的抗共模干擾性，但在施工過程中應(yīng)盡可能盡管雙絞線自身具有比較強(qiáng)的抗共模干擾性，但在施工過程中應(yīng)盡可能盡管雙絞線自身具有比較強(qiáng)的抗共模干擾性，但在施工過程中應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離電機(jī)、動(dòng)力線和熒光燈等電磁干擾源，避免和供電電路平行走線；盡可能不要穿過排煙排氣管道等溫度較高的區(qū)域，因?yàn)闇囟让可?0℃信號(hào)衰減就會(huì)增大4%左右；不可對(duì)雙絞線過度施加外力從而使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生拉伸、擠壓、扭曲和彎曲變形，否則會(huì)影響其高頻特性；此外在戶外布線時(shí)應(yīng)特別注意防雷設(shè)計(jì)。

五、結(jié)束語(yǔ)

非屏蔽雙絞線傳輸視頻信號(hào)具有成本低廉、施工方便、抗干擾能力強(qiáng)和傳輸質(zhì)量較高的特點(diǎn)，它不僅可以傳輸AV信號(hào)，而且可以在傳輸AV信號(hào)的同時(shí)傳輸電動(dòng)云臺(tái)的控制信號(hào)，此外還可用于傳輸高分辨率VGA信號(hào)，非常適合于大型商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)和車船碼頭等需要大量視頻監(jiān)控設(shè)施的場(chǎng)合，隨著非屏蔽雙絞線制造工藝的不斷改進(jìn)，其應(yīng)用范圍還會(huì)不斷擴(kuò)大，必將成為最主要的模擬和數(shù)字信號(hào)有線傳輸介質(zhì)。

參考文獻(xiàn):

[1]NOKDX／CDT.解析影響線纜傳輸性能的關(guān)鍵參數(shù)[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2003（4）

[2]馬義德:視頻監(jiān)控系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)公共安全， 2004，（5）

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