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(guó)人振奮的“神州六號(hào)”載人航天飛船就安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，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場(chǎng)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(dú)特的適應(yīng)性或便易性活躍在監(jiān)控的舞臺(tái)上。視頻干擾問(wèn)題是困惑監(jiān)控工程商由來(lái)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(jiàn)視頻干擾情況分析

說(shuō)起視頻干擾，要講一下視頻監(jiān)控信號(hào)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(hào)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?shù)奖O(jiān)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(xiàn)網(wǎng)紋、橫紋和噪點(diǎn)影響監(jiān)視效果。對(duì)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(jiàn)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(diǎn)、網(wǎng)紋或很寬暗橫帶持續(xù)不斷滾動(dòng)。

干擾原因：此現(xiàn)象是當(dāng)攝像端與監(jiān)控設(shè)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(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(guò)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(hào)加入視頻信號(hào)中對(duì)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(shí)會(huì)淹沒(méi)圖像。

干擾原因：當(dāng)監(jiān)控電纜在空中架設(shè)時(shí)，空中電磁波干擾信號(hào)所產(chǎn)生的空間電場(chǎng)會(huì)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(guò)線纜兩端接地點(diǎn)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(hào)耦合進(jìn)視頻信號(hào)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(hào)屬于低頻信號(hào)，其頻帶狹窄在傳輸時(shí)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(hào)的同軸電纜，其屏蔽層抗干擾曲線特性表明干擾信號(hào)頻率越高其屏蔽性能越好，對(duì)于諸如載波電話、有線電臺(tái)等低頻率信號(hào)干擾反而顯得蒼白無(wú)力。低頻干擾信號(hào)同樣會(huì)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(diǎn)或高亮點(diǎn)。

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(hào)還會(huì)對(duì)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(shí)除了輸出高強(qiáng)度基波外，同時(shí)還會(huì)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(huì)對(duì)利用視頻基帶傳輸（即6MHZ帶寬內(nèi)）的視頻信號(hào)造成不同程度的干擾。經(jīng)過(guò)多次精度實(shí)驗(yàn)，高頻干擾信號(hào)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(hào)在傳輸過(guò)程中色度、亮度及飽和度都會(huì)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(shí)，視頻信號(hào)傳輸?shù)浇K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(hào)會(huì)回到發(fā)射處形成再反射，與視頻信號(hào)疊加經(jīng)過(guò)延時(shí)和損耗到達(dá)終端。多個(gè)反射信號(hào)將在接收端產(chǎn)生碼間干擾（ISI），ISI會(huì)導(dǎo)致監(jiān)視器收到錯(cuò)誤的輸入信號(hào)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(xiàn)象，即重影現(xiàn)象。

6、 靜電干擾

干擾現(xiàn)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(yán)重機(jī)械摩擦及高電磁環(huán)境場(chǎng)所接地時(shí)的對(duì)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(shí)，接地端（包括冷地和熱地）和大地就相當(dāng)于一個(gè)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(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，使傳輸線路上屏蔽層形成地電流，從而使干擾信號(hào)耦合進(jìn)視頻信號(hào)并送入監(jiān)控設(shè)備中。靜電對(duì)視頻傳輸干擾情況取決于靜電電壓差的大小，嚴(yán)重時(shí)會(huì)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"
221;是針對(duì)視頻基帶傳輸利用0~6MHZ的低頻只能傳輸一路視頻信號(hào)而言的，寬頻共纜監(jiān)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(hào)，并且在系統(tǒng)中予留了報(bào)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(hào)可以通過(guò)“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(kāi)發(fā)的，開(kāi)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(guò)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(guó)內(nèi)外視頻監(jiān)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(jiān)控工程商節(jié)省成本。為此我們成立了專題小組，對(duì)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(guò)對(duì)現(xiàn)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“一線通”電視監(jiān)控傳輸設(shè)備。該套設(shè)備實(shí)現(xiàn)了集“布線簡(jiǎn)潔、施工簡(jiǎn)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?BR>
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(bào)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(hào)調(diào)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(tǒng)、多信號(hào)共纜傳輸。各種信號(hào)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(zhǎng)城以南，但各有專門的路線，在其中行使的火車不會(huì)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(hào)，50~65MHz下行傳輸智能廣播信號(hào)，65~87MHz為上下行傳輸隔離帶，87~110MHz雙向傳輸報(bào)警信號(hào)，110~550MHz上行傳輸監(jiān)控音視頻監(jiān)控信號(hào)。

通過(guò)上面對(duì)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(jiān)控把監(jiān)控音視頻信號(hào)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(hào)在監(jiān)控信號(hào)傳輸過(guò)程中無(wú)用武之地，從而保證了監(jiān)控信號(hào)的傳輸質(zhì)量，使監(jiān)控圖像可以達(dá)到4級(jí)以上國(guó)家廣播電視標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

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)目垢蓴_性能有目共睹，可廣泛應(yīng)用于電磁環(huán)境復(fù)雜場(chǎng)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(guò)一根同軸電纜傳輸四十路監(jiān)控信號(hào)，使監(jiān)控的傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)了總線制傳輸，大大節(jié)省了施工成本及費(fèi)用，縮短了施工周期，從整體上實(shí)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(shí)力為我國(guó)監(jiān)控事業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展開(kāi)拓新的篇章。