電視監(jiān)控傳輸系統(tǒng)中低頻干擾及其抑制法

1、轉(zhuǎn)電視監(jiān)控傳輸系統(tǒng)中低頻干擾及其抑制法電視監(jiān)控傳輸系統(tǒng)中低頻干擾及其抑制法  同軸電纜是使用最廣泛的視頻傳輸介質(zhì)，一般用于中短距離的視頻信號的傳輸。同軸電纜的電氣特征使得它非常適合傳送攝像機到監(jiān)視器的全視頻信號（CCTV視頻信號是由分布很廣的低頻信號和高頻信號組成的）。傳送低頻信號（20赫茲到幾千赫茲）時可以使用幾乎任何種類的導線。在實際應(yīng)用中，幾乎所有導線都可以用作電話線。但要傳送頻率范圍在20赫茲到6兆赫之間的視頻信號，同時不希望有任何衰減時，就需要使用同軸電纜。  在電視監(jiān)控系統(tǒng)中采用視頻基帶傳輸是最常用的傳輸方式。所謂基帶傳輸是指不需經(jīng)過頻率變換等任何處理而直接傳送

2、全電視信號的方式。這種傳輸方式的優(yōu)點是傳輸系統(tǒng)簡單；在一定距離范圍內(nèi)，失真??；附加噪聲低（系統(tǒng)信噪比高）；不必增加諸如調(diào)制器、解調(diào)器等附加設(shè)備。缺點是傳輸距離不能太遠；一根視頻同軸電纜只能傳送一路電視信號等。  由于這種傳輸方式具有工作穩(wěn)定可靠及設(shè)備簡單等優(yōu)點，因而在實際中獲得了廣泛的應(yīng)用。但視頻信號頻帶很寬，并且起始頻率又很低，所以在電纜中傳輸時，其振幅及相位在低頻段與高頻段的差別就會很大。特別是在相位失真太大時，是難以用簡單的電路進行補償?shù)?。由于這個原因使它的傳輸距離受到了很大的限制。下面僅介紹基帶傳輸中的低頻干擾及其抑制法。   二基帶傳輸中的低頻干擾  基

3、帶傳輸中的低頻干擾的來源有以下幾個方面：  1、廣播干擾。  由于實際應(yīng)用的需要，而必須將電纜在空中架設(shè)時、這時電纜本身就相當于一根很長的天線。由于天線效應(yīng)的結(jié)果，電纜中會產(chǎn)生相當大的廣播干擾電壓，其頻率約在幾百千赫到1500千赫之間。這種干擾產(chǎn)生的原因如圖1所示。 由于電纜中電位差（eA-eB）的存在，便會在電纜外皮上產(chǎn)生干擾電流。這一電流通過電纜兩端接地點與地構(gòu)成回路，于是在終端負載上就會產(chǎn)生廣播干擾信號的電壓，使干擾信號混入視頻信號中。這種干擾信號在圖像上表現(xiàn)為，較密的斜形網(wǎng)紋，嚴重時甚至會淹沒圖象。如果將電纜埋在地下，或采用鉛皮電纜、平衡對稱電纜等都能較好地克服這種

4、干擾。  2、低頻干擾  電纜屏蔽層對于頻率越低的信號其屏蔽效果越差。圖2是把兩根長度為1公里的SYV-75-1電纜并在一起時在始端給其中一根電纜加入某一頻率的干擾信號電壓，在另一根電纜上測量所感應(yīng)的電壓，繪出如圖中的曲線。 由該曲線可以看出，當頻率越低時，電纜對它的屏蔽作用越差。由于這種原因而引入的干擾信號有載波電話，電臺的信號等。它們在圖像上造成水平條紋的干擾。  3、50Hz電源干擾   當系統(tǒng)需要始端與末端同時接地時，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)中各相負載不平衡或接地方式不同時會引起50Hz的地電位差，從而產(chǎn)生干擾信號電壓。

5、50Hz干擾混入的原因見圖3。 圖中R2、R3分別為地電阻及電纜外皮的電阻。當?shù)仉娏髁鬟^地電阻R3時，便在其上產(chǎn)生如圖所示的電壓降。這時地電流分為兩路，一路經(jīng)電纜外皮在R2上產(chǎn)生干擾電壓，另一路則通過視頻信號源進入電纜芯線。于是在終端芯線與外皮之間便會產(chǎn)生干擾信號的電位。由圖中可以很明顯地看出，當視頻信號從R1加入后，在終端負載電阻R4上便同時產(chǎn)生了視頻信號與干擾信號，這種干擾使正常圖像上出現(xiàn)很寬的橫暗帶。  據(jù)以上分析可知，對于三種較低頻率的干擾一旦混入視頻電路，被疊加在視頻信號上時，要完全消除它是比較困難的。這些干擾從原則上講是基帶傳輸方式所不能避免的。但只要我們采取適當?shù)拇胧?/p>

6、仍然可以將以上幾種干擾限制在允許的范圍內(nèi)。  三克服低頻干擾的方法  要從根本上克服這些干擾只有將基帶傳輸方式改為避開這些干擾頻率的低射頻傳輸方式。這種方式是采用兩次調(diào)制和解調(diào)的辦法將基帶信號搬遷到低射頻的頻段上。 由于其低頻部分被移到干擾頻率之外，所以可以從根本上消除以上各種低頻干擾的影響。不僅如此，在頻率作了這樣的搬遷之后，由于其相對帶寬比大大減小，因此使均衡比較容易實現(xiàn)。但此法由于需要兩次調(diào)制及解調(diào)，使設(shè)備過于復(fù)雜，因此一般只適用于遠距離的傳輸系統(tǒng)。在基帶傳輸中要抑制以上幾種干擾還可采取以下措施：  1、采用高電平傳輸  采用高電平傳輸，對抑制廣播

7、干擾及較低頻率的各種干擾是有效的。圖4是高電平輸出電路，當輸入視頻信號為1.5Vp-p時，在輸出端可得到8Vp-p左右的輸出信號。如使用SYV-75-1或同類型單芯電纜并在終端加接電纜均衡器時，最遠傳輸距離可達4.5公里左右。圖像質(zhì)量能滿足一般的要求。  2、50Hz交流干擾的抑制法  對50Hz交流干擾的抑制可以采用以下幾種方法  （1）一端接地法抑制50Hz交流干擾  根據(jù)前面對50Hz交流干擾產(chǎn)生原因的分析可知，干擾的產(chǎn)生是由于始端與末端都接大地的結(jié)果（這在始端與末端用電功率較大時由于漏電流較大是完全必要的）。但對于一般小規(guī)模的監(jiān)視系統(tǒng)，則可采用一

8、端接地的辦法，其原理電路如圖5所示。   圖中終端機殼不接大地，這樣一來兩地間電位差及電纜外皮電阻雖依然存在，地電流雖也經(jīng)電纜芯線到達終端，但由于始、末端兩地間的地電流不能通過電纜外皮形成回路，因而不產(chǎn)生電壓降，所以在終端電纜的芯線及外皮之間不會產(chǎn)生干擾信號的電位差，從而避免了地電位差所引入的交流干擾。在一個終端有10個監(jiān)視器及傳輸距離最遠為4.5公里的實際交通控制監(jiān)視系統(tǒng)中，已采用此法，未發(fā)現(xiàn)明顯的50Hz干擾。  （2）用差分放大器抑制50Hz交流干擾。  在實際監(jiān)視系統(tǒng)中，如果始、終端都必須接大地因而引入了地電流干擾信號時，則可采用差分電路及箝位電路來消除這

9、種干擾。其原理如圖6所示。 該電路利用了前述一端接“地”及差分電路具有共模抑制性能的特點。圖中終端電纜外皮通過電容C1接大地。若C1很小，以至對50Hz而言可視為開路時，那么這個電路就相當于前面一點接“地”電路一樣，能起到抑制50Hz干擾的作用。但事實上由于視頻信號中也有很低頻率的信號，如C1太小，則會使加在R4兩端的低頻電壓降低，而產(chǎn)生嚴重的低頻失真。所以電路中將C1取為1F。這樣一來，50Hz干擾信號便又會流過外皮電阻R2而在R4上產(chǎn)生干擾信號的電壓降。差分電路的作用就是為進一步消除這一干擾而加入的。  圖7是圖6 的交流等效電路， 從等效電路可以看出，BG1的基極同時加有由電纜

10、芯線送來的視頻信號與干擾信號，而BG2的基極則只有干擾信號。由于加于兩管的干擾信號極性相同。根據(jù)差分放大電路的特性，當兩管特性對稱及射極電阻R6大于集電極電阻R5時，對同極性的干擾信號能產(chǎn)生相當好的抑制效果。在實際電路中為提高共模抑制能力及穩(wěn)定性，差分電路公共射極電阻還可由兩個特的三極性對稱管成接“恒流源”電路代替。  對于視頻信號而言，1/2e視只加在BG1的基極，因此BG1、BG3可看成是共集、共基放大電路。因而從負載R8上便能輸出視頻信號，由于電容C1較大，因此當?shù)仉娏髁鬟^時，在外皮電阻上會產(chǎn)生一定的壓降，這使得加在差分管兩基極的干擾信號幅度不相等，而限制了共模抑制比的提高，因而輸出信號中還可能有殘留的50Hz干擾。但在均衡器中加箝位電路就可以抑制這種干擾。  （3）用變壓器抑制50Hz交流干擾 圖8是抑制50Hz交流干擾的又一種方法， 電纜的芯線通過變壓器次級與終端負載連接。電纜屏蔽層則通過變壓器初級接地。這樣，當某一瞬間干擾電壓的極性如圖所示時，干擾電流流過變壓器初級并建立起如圖所示的電壓，在次級便會感應(yīng)出一個如圖所示的與初級電壓相位相反、數(shù)值相等的電壓。由于干擾電壓在R4兩端極性相反，而且幅度相