论文部分内容阅读
[摘要] 非屏蔽双绞线具有较强的抗共模干扰能力，在视频监控相对集中的场合用其传输视频信号具有成本低廉、施工方便的优势。视频信号必须由单端信号转换为差分信号才能用双绞线传送，在传输距离较短的场合可以采用无源转换方式，在传输距离较长的场合需要采用有源转换方式并进行高频补偿。
[关键词] 非屏蔽双绞线无源差分转换有源差分转换频率补偿
在现代化的大型商场中有比较复杂的安防系统，视频监控是其中一个重要的组成部分，视频信号传输则是关键技术之一。目前视频信号的传输介质主要有75Ω同轴电缆、光纤和UTP（Unshielded Twisted Pair:非屏蔽双绞线）等三种。以光纤作为传输介质对图像信号的损失最小，但需要光端机等发射和接收设备，以及光纤熔焊机等施工设备，施工麻烦费用高，在一般民用场所使用较少。75Ω同轴电缆是一种应用量很大的传输介质，具有宽带和特征阻抗稳定的特点，主要用于传输单端信号，但由于芯线和屏蔽层间的电容效应使其在长线传输时信号高频部分损失比较严重，而且由于其一般传输单端信号，容易受到外界电磁场的共模干扰，此外线路费用相对较高。近来，非屏蔽双绞线用于视频信号传输成为备受工程商们比较推崇的方案，特别是在对布线成本要求严格而对图像质量不太苛求的集中监控场合，使用非屏蔽双绞线的确有比较显著的优点。
一、UTP传输视频信号的基本原理
双绞线一般由两根AWG22-26号绝缘铜导线按照一定的绞距相互缠绕而成，实际应用中，通常是把多对双绞线一起包在一个非屏蔽的绝缘护套里，成为非屏蔽双绞线线缆，典型的就是用于有线网络数据传输的网线，其内部一共有四对双绞线。在视频传输场合里,一般选用5类或超5类网线以保证传输质量。在使用双绞线传输信号时,一般传输的是差分信号，也称为平衡信号，两根线里信号的极性相反，这样可以有效降低线对之间的串扰，同时外部电磁场在两根线上产生的共模干扰可以得到比较好的抑制。
监控摄像头输出的视频信号通常是1VP-P的单端信号，即非平衡信号，如果直接用双绞线传输，随着线路的延长，高频部分的衰减会很大，信号能可靠传输的距离非常有限，必须要把单端信号转换成差分信号再通过双绞线传输出去，远端再将差分信号转换成单端信号。
二、无源差分转换器设计
在实际的应用中，单端与差分信号间的转换根据传输距离的长短有两种选择。如果距离较近，可以采用无源转换的方式。
这种无源转换方式转换器成本非常低，如果采用标准的超5类网线作为传输介质，视频信号可以传输250米左右，但图像质量已经明显下降，其原因在于双绞线存在15pF/m～46pF/m左右的寄生电容，该电容将衰减双绞线上传输的信号，信号频率越高、传输距离越远，则衰减量越大。测试表明，在4MHz和8MHz两个频点上的衰减程度分别约为4.1dB/100m和5.8dB/100m。当复合视频信号经过双绞线长线传输后，图像的边缘处模糊不清，图像整体亮度偏暗，色彩有所偏失。所以这种无源转换方案只适于低成本、短距离一般性场合。
三、有源差分转换器设计
如果要提高图像质量或加长传输距离，需要对视频信号的高频部分进行加权补偿，使得整个传输线路在6MHZ带宽内基本保持平坦传输特性，这是无源转换方式无法完成的，需要采用有源转换电路来实现单端信号和差分信号间的转换。这种有源转换电路有多种，可以用运放搭接，但最好采用专用的转换芯片，推荐采用Intersil公司250MHz差分转换芯片组EL5171/5172作为解决方案，这种方案的性价比相对较高。
采用有源转换方式由于在差分发送和接收器内都进行了频率补偿，可以有效改善因为双绞线自身频率特性而造成的信号损失，使得用双绞线传输视频信号达2Km成为现实。
四、UTP视频信号传输的应用要点
1.关于网线。在UTP视频传输系统里，差分发送器、双绞线和差分接收器共同决定了信号传输的质量，尽管采用有源转换方式可以对线路进行一定的频率补偿，但双绞线仍然是传输质量的决定性因素。目前网线市场鱼目混珠、以次充好的现象比较严重，在传输距离比较远的场合一定要选择符合超5类以上标准的网线。屏蔽双绞线不适合作为视频传输介质，因为网线外部屏蔽层与各线对之间存在寄生电容，从而使信号衰减更强，此外屏蔽层一般应连接发射和接收两端的地，在外界电磁干扰下，在两个地之间会串入很难滤掉的干扰信号。
2.关于布线施工。进管双绞线自身具有比较强的抗共模干扰性，但在施工过程中应尽可能尽管双绞线自身具有比较强的抗共模干扰性，但在施工过程中应尽可能尽管双绞线自身具有比较强的抗共模干扰性，但在施工过程中应尽可能远离电机、动力线和荧光灯等电磁干扰源，避免和供电电路平行走线；尽可能不要穿过排烟排气管道等温度较高的区域，因为温度每升高10℃信号衰减就会增大4%左右；不可对双绞线过度施加外力从而使其内部结构产生拉伸、挤压、扭曲和弯曲变形，否则会影响其高频特性；此外在户外布線时应特别注意防雷设计。
五、结束语
非屏蔽双绞线传输视频信号具有成本低廉、施工方便、抗干扰能力强和传输质量较高的特点，它不仅可以传输AV信号，而且可以在传输AV信号的同时传输电动云台的控制信号，此外还可用于传输高分辨率VGA信号，非常适合于大型商场、机场和车船码头等需要大量视频监控设施的场合，随着非屏蔽双绞线制造工艺的不断改进，其应用范围还会不断扩大，必将成为最主要的模拟和数字信号有线传输介质。
参考文献:
[1]NOKDX／CDT.解析影响线缆传输性能的关键参数[J].电信工程技术与标准化，2003（4）
[2]马义德:视频监控系统若干关键技术及其实现[J].中国公共安全, 2004,（5）
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
[关键词] 非屏蔽双绞线无源差分转换有源差分转换频率补偿
在现代化的大型商场中有比较复杂的安防系统，视频监控是其中一个重要的组成部分，视频信号传输则是关键技术之一。目前视频信号的传输介质主要有75Ω同轴电缆、光纤和UTP（Unshielded Twisted Pair:非屏蔽双绞线）等三种。以光纤作为传输介质对图像信号的损失最小，但需要光端机等发射和接收设备，以及光纤熔焊机等施工设备，施工麻烦费用高，在一般民用场所使用较少。75Ω同轴电缆是一种应用量很大的传输介质，具有宽带和特征阻抗稳定的特点，主要用于传输单端信号，但由于芯线和屏蔽层间的电容效应使其在长线传输时信号高频部分损失比较严重，而且由于其一般传输单端信号，容易受到外界电磁场的共模干扰，此外线路费用相对较高。近来，非屏蔽双绞线用于视频信号传输成为备受工程商们比较推崇的方案，特别是在对布线成本要求严格而对图像质量不太苛求的集中监控场合，使用非屏蔽双绞线的确有比较显著的优点。
一、UTP传输视频信号的基本原理
双绞线一般由两根AWG22-26号绝缘铜导线按照一定的绞距相互缠绕而成，实际应用中，通常是把多对双绞线一起包在一个非屏蔽的绝缘护套里，成为非屏蔽双绞线线缆，典型的就是用于有线网络数据传输的网线，其内部一共有四对双绞线。在视频传输场合里,一般选用5类或超5类网线以保证传输质量。在使用双绞线传输信号时,一般传输的是差分信号，也称为平衡信号，两根线里信号的极性相反，这样可以有效降低线对之间的串扰，同时外部电磁场在两根线上产生的共模干扰可以得到比较好的抑制。
监控摄像头输出的视频信号通常是1VP-P的单端信号，即非平衡信号，如果直接用双绞线传输，随着线路的延长，高频部分的衰减会很大，信号能可靠传输的距离非常有限，必须要把单端信号转换成差分信号再通过双绞线传输出去，远端再将差分信号转换成单端信号。
二、无源差分转换器设计
在实际的应用中，单端与差分信号间的转换根据传输距离的长短有两种选择。如果距离较近，可以采用无源转换的方式。
这种无源转换方式转换器成本非常低，如果采用标准的超5类网线作为传输介质，视频信号可以传输250米左右，但图像质量已经明显下降，其原因在于双绞线存在15pF/m～46pF/m左右的寄生电容，该电容将衰减双绞线上传输的信号，信号频率越高、传输距离越远，则衰减量越大。测试表明，在4MHz和8MHz两个频点上的衰减程度分别约为4.1dB/100m和5.8dB/100m。当复合视频信号经过双绞线长线传输后，图像的边缘处模糊不清，图像整体亮度偏暗，色彩有所偏失。所以这种无源转换方案只适于低成本、短距离一般性场合。
三、有源差分转换器设计
如果要提高图像质量或加长传输距离，需要对视频信号的高频部分进行加权补偿，使得整个传输线路在6MHZ带宽内基本保持平坦传输特性，这是无源转换方式无法完成的，需要采用有源转换电路来实现单端信号和差分信号间的转换。这种有源转换电路有多种，可以用运放搭接，但最好采用专用的转换芯片，推荐采用Intersil公司250MHz差分转换芯片组EL5171/5172作为解决方案，这种方案的性价比相对较高。
采用有源转换方式由于在差分发送和接收器内都进行了频率补偿，可以有效改善因为双绞线自身频率特性而造成的信号损失，使得用双绞线传输视频信号达2Km成为现实。
四、UTP视频信号传输的应用要点
1.关于网线。在UTP视频传输系统里，差分发送器、双绞线和差分接收器共同决定了信号传输的质量，尽管采用有源转换方式可以对线路进行一定的频率补偿，但双绞线仍然是传输质量的决定性因素。目前网线市场鱼目混珠、以次充好的现象比较严重，在传输距离比较远的场合一定要选择符合超5类以上标准的网线。屏蔽双绞线不适合作为视频传输介质，因为网线外部屏蔽层与各线对之间存在寄生电容，从而使信号衰减更强，此外屏蔽层一般应连接发射和接收两端的地，在外界电磁干扰下，在两个地之间会串入很难滤掉的干扰信号。
2.关于布线施工。进管双绞线自身具有比较强的抗共模干扰性，但在施工过程中应尽可能尽管双绞线自身具有比较强的抗共模干扰性，但在施工过程中应尽可能尽管双绞线自身具有比较强的抗共模干扰性，但在施工过程中应尽可能远离电机、动力线和荧光灯等电磁干扰源，避免和供电电路平行走线；尽可能不要穿过排烟排气管道等温度较高的区域，因为温度每升高10℃信号衰减就会增大4%左右；不可对双绞线过度施加外力从而使其内部结构产生拉伸、挤压、扭曲和弯曲变形，否则会影响其高频特性；此外在户外布線时应特别注意防雷设计。
五、结束语
非屏蔽双绞线传输视频信号具有成本低廉、施工方便、抗干扰能力强和传输质量较高的特点，它不仅可以传输AV信号，而且可以在传输AV信号的同时传输电动云台的控制信号，此外还可用于传输高分辨率VGA信号，非常适合于大型商场、机场和车船码头等需要大量视频监控设施的场合，随着非屏蔽双绞线制造工艺的不断改进，其应用范围还会不断扩大，必将成为最主要的模拟和数字信号有线传输介质。
参考文献:
[1]NOKDX／CDT.解析影响线缆传输性能的关键参数[J].电信工程技术与标准化，2003（4）
[2]马义德:视频监控系统若干关键技术及其实现[J].中国公共安全, 2004,（5）
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。