寬頻共纜監控系統抗干擾性能分析

一、概述

隨著(zhù)人類(lèi)文明的進(jìn)步和電子科技的快速發(fā)展，視頻監控作為人類(lèi)視野的延伸，被廣泛應用于各行各業(yè)，成為安全防范與可視化管理的重要手段。最近倍受?chē)苏駣^的“神州六號”載人航天飛船就安裝了視頻監控系統，使中華億萬(wàn)同胞通過(guò)直播目睹了飛船與火箭的分離的壯觀(guān)場(chǎng)面。視頻監控應用環(huán)境的復雜及應用規模的擴大，使監控的傳輸成為業(yè)界關(guān)注的重要話(huà)題，并促進(jìn)了監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性或便易性活躍在監控的舞臺上。視頻干擾問(wèn)題是困惑監控工程商由來(lái)已久的難題，也成為監控進(jìn)一步拓展的障礙，寬頻共纜監控作為視頻監控最新傳輸利器已經(jīng)成為解除監控傳輸干擾的一枝奇葩。

二、常見(jiàn)視頻干擾情況分析

說(shuō)起視頻干擾，要講一下視頻監控信號傳輸的傳統方式視頻基帶傳輸。所謂的視頻基帶傳輸是指視頻信號不經(jīng)過(guò)頻率變換等任何處理由圖像攝取端通過(guò)同軸電纜直接傳輸到監視端的傳輸方式，圖像在傳輸時(shí)直接利用同軸電纜的0~6MHz來(lái)傳輸，非常容易受到干擾，使圖像出現網(wǎng)紋、橫紋和噪點(diǎn)影響監視效果。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式干擾和輻射式干擾。下面分析一下常見(jiàn)視頻干擾現象及其原因。

1、 工頻干擾

干擾現象：圖像出現雪花噪點(diǎn)、網(wǎng)紋或很寬暗橫帶持續不斷滾動(dòng)。

干擾原因：此現象是當攝像端與監控設備端同時(shí)接地時(shí)，由于地電阻及電纜外皮電阻的存在，在兩地之間電力系統各相負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）構成回路產(chǎn)生地電流，地電流經(jīng)過(guò)線(xiàn)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(xiàn)，致使芯線(xiàn)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控圖像形成干擾。

2、 空間電磁波干擾

干擾現象：圖像出現較密的斜形網(wǎng)紋，嚴重時(shí)會(huì )淹沒(méi)圖像。

干擾原因：當監控電纜在空中架設時(shí)，空中電磁波干擾信號所產(chǎn)生的空間電場(chǎng)會(huì )作用于監控傳輸線(xiàn)路，使線(xiàn)路兩端而產(chǎn)生相當大的電磁干擾電壓，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控設備端均為接地狀態(tài)，這就使干擾電流通過(guò)線(xiàn)纜兩端接地點(diǎn)與大地形成回路，導致終端負載產(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）

干擾現象：圖像出現靜止水平條紋。

現象原因：由于聲音、數據等信號屬于低頻信號，其頻帶狹窄在傳輸時(shí)只用到20Hz~nKHZ，幾乎采用任何種類(lèi)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(xiàn)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(huà)、有線(xiàn)電臺等低頻率信號干擾反而顯得蒼白無(wú)力。低頻干擾信號同樣會(huì )在傳輸線(xiàn)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）

干擾現象：圖像出現雪花點(diǎn)或高亮點(diǎn)。

現象原因：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，但是強高頻干擾信號還會(huì )對圖像的傳輸產(chǎn)生干擾。大電荷負載啟停、變頻機及高頻機等在工作時(shí)除了輸出高強度基波外，同時(shí)還會(huì )產(chǎn)生高強度的二次諧波。雖然諧波強度比基波低很多，但高次諧波頻帶很寬且成分復雜，所以基波的各次諧波都會(huì )對利用視頻基帶傳輸（即6MHZ帶寬內）的視頻信號造成不同程度的干擾。經(jīng)過(guò)多次精度實(shí)驗，高頻干擾信號的基波和諧波頻率均在45MHz以?xún)取?/P>

5、 反射干擾

干擾現象：圖像出現重影。

干擾原因：視頻信號在傳輸過(guò)程中色度、亮度及飽和度都會(huì )有相應衰減，當傳輸視頻的同軸網(wǎng)絡(luò )阻抗不匹配（也稱(chēng)失配）時(shí)，視頻信號傳輸到終端會(huì )有部分色度、亮度及飽和度產(chǎn)生微反射，反射回來(lái)的信號會(huì )回到發(fā)射處形成再反射，與視頻信號疊加經(jīng)過(guò)延時(shí)和損耗到達終端。多個(gè)反射信號將在接收端產(chǎn)生碼間干擾（ISI），ISI會(huì )導致監視器收到錯誤的輸入信號幅度和相位并顯示出來(lái)，這就使傳回來(lái)的圖像看起來(lái)好象清楚的圖像上又蒙上了一層模糊不清的圖像現象，即重影現象。

6、 靜電干擾

干擾現象：圖像時(shí)有網(wǎng)紋時(shí)有噪點(diǎn)，且時(shí)有時(shí)無(wú)。

干擾原因：在發(fā)電場(chǎng)、煤礦和工業(yè)企業(yè)等存在高電壓（1000V以上）輸出、嚴重機械摩擦及高電磁環(huán)境場(chǎng)所接地時(shí)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象就屬于靜電現象的一種，存在靜電現象時(shí)，接地端（包括冷地和熱地）和大地就相當于一個(gè)帶正電荷和負電荷的電容器。根據電容器的工作原理可知，當電荷容量達到一定程度時(shí)便會(huì )放電。那么靜電放電時(shí)便會(huì )在不同的接地端之間形成電位差，使傳輸線(xiàn)路上屏蔽層形成地電流，從而使干擾信號耦合進(jìn)視頻信號并送入監控設備中。靜電對視頻傳輸干擾情況取決于靜電電壓差的大小，嚴重時(shí)會(huì )造成接口芯片的損傷或損壞。

三、寬頻共纜監控抗干擾技術(shù)概要

寬頻共纜監控系統中的"寬頻"
221;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，寬頻共纜監控充分利用同軸電纜中5~550MHZ可同時(shí)傳輸四十多路視頻、音頻和控制信號，并且在系統中予留了報警、廣播的傳輸空間；“共纜”的涵義非常明了，指的就是多系統、多信號可以通過(guò)“一根電纜”雙向傳輸。

寬頻共纜監控系統是基于有線(xiàn)電視技術(shù)逆向應用開(kāi)發(fā)的，開(kāi)發(fā)此系統的主要目的是為了解除在視頻監控傳輸過(guò)程中出現的布線(xiàn)量大、施工復雜、抗干擾性能差、維護不便和不易擴容等難題。在綜合分析國內外視頻監控傳輸方式后，沒(méi)有哪種方式可以既把上述問(wèn)題徹底解決，又可以保證圖像傳輸質(zhì)量，使監控工程商節省成本。為此我們成立了專(zhuān)題小組，對視頻傳輸中存在的難題進(jìn)行全面的調查研究和分析，經(jīng)過(guò)對現有技術(shù)的比較和緊張的科技攻關(guān)，開(kāi)發(fā)出了ST-6000寬頻共纜“一線(xiàn)通”電視監控傳輸設備。該套設備實(shí)現了集“布線(xiàn)簡(jiǎn)潔、施工簡(jiǎn)單、抗擾性強、維護方便、擴充容易”于一體，是電視監控視頻傳輸的最新利器。

寬頻共纜監控采用成熟穩定的FDM（頻分復用）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（指視頻調幅調制、音頻調頻調制及FSK數據調制）技術(shù)，將不同的信號調制到不同的通道上，通過(guò)一根“同軸電纜”上行、下行同時(shí)傳輸，使多系統、多信號共纜傳輸。各種信號在同時(shí)傳輸時(shí)各行其道，互不干擾，打個(gè)比方，如京廣鐵路、京九鐵路、京滬鐵路雖然都在長(cháng)城以南，但各有專(zhuān)門(mén)的路線(xiàn)，在其中行使的火車(chē)不會(huì )發(fā)生碰撞。恒星科通寬頻共纜“一線(xiàn)通”電視監控傳輸系統的具體頻率劃分為：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上行傳輸監控音視頻監控信號。

通過(guò)上面對常見(jiàn)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控把監控音視頻信號搬移到110MHz以上，完全避開(kāi)了干擾源的干擾頻率，使干擾信號在監控信號傳輸過(guò)程中無(wú)用武之地，從而保證了監控信號的傳輸質(zhì)量，使監控圖像可以達到4級以上國家廣播電視標準。

四、結束語(yǔ)

恒星科通的ST-6000寬頻共纜“一線(xiàn)通”電視監控傳輸系統在視頻監控傳輸的抗干擾性能有目共睹，可廣泛應用于電磁環(huán)境復雜場(chǎng)所，諸如：小區、街道、學(xué)校、煤礦、發(fā)電廠(chǎng)、高速公路、旅游景區等。另外，由于系統充分利用了同軸電纜的資源空間，采用頻分復用技術(shù)可通過(guò)一根同軸電纜傳輸四十路監控信號，使監控的傳輸鏈路實(shí)現了總線(xiàn)制傳輸，大大節省了施工成本及費用，縮短了施工周期，從整體上實(shí)現了“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(shí)力為我國監控事業(yè)的創(chuàng )新和發(fā)展開(kāi)拓新的篇章。