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

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

在現(xiàn)代化的大型商場中有比較復(fù)雜的安防系統(tǒng)，視頻監(jiān)控是其中一個重要的組成部分，視頻信號傳輸則是關(guān)鍵技術(shù)之一。目前視頻信號的傳輸介質(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)對圖像信號的損失最小，但需要光端機等發(fā)射和接收設(shè)備，以及光纖熔焊機等施工設(shè)備，施工麻煩費用高，在一般民用場所使用較少。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，主要用于傳輸單端信號，但由于芯線和屏蔽層間的電容效應(yīng)使其在長線傳輸時信號高頻部分損失比較嚴重，而且由于其一般傳輸單端信號，容易受到外界電磁場的共模干擾，此外線路費用相對較高。近來，非屏蔽雙絞線用于視頻信號傳輸成為備受工程商們比較推崇的方案，特別是在對布線成本要求嚴格而對圖像質(zhì)量不太苛求的集中監(jiān)控場合，使用非屏蔽雙絞線的確有比較顯著的優(yōu)點。

一、UTP傳輸視頻信號的基本原理

雙絞線一般由兩根AWG22-26號絕緣銅導(dǎo)線按照一定的絞距相互纏繞而成，實際應(yīng)用中，通常是把多對雙絞線一起包在一個非屏蔽的絕緣護套里，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)部一共有四對雙絞線。在視頻傳輸場合里，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時，一般傳輸?shù)氖遣罘中盘?，也稱為平衡信號，兩根線里信號的極性相反，這樣可以有效降低線對之間的串?dāng)_，同時外部電磁場在兩根線上產(chǎn)生的共模干擾可以得到比較好的抑制。

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

二、無源差分轉(zhuǎn)換器設(shè)計

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

這種無源轉(zhuǎn)換方式轉(zhuǎn)換器成本非常低，如果采用標(biāo)準的超5類網(wǎng)線作為傳輸介質(zhì)，視頻信號可以傳輸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?，信號頻率越高、傳輸距離越遠，則衰減量越大。測試表明，在4MHz和8MHz兩個頻點上的衰減程度分別約為4.1dB/100m和5.8dB/100m。當(dāng)復(fù)合視頻信號經(jīng)過雙絞線長線傳輸后，圖像的邊緣處模糊不清，圖像整體亮度偏暗，色彩有所偏失。所以這種無源轉(zhuǎn)換方案只適于低成本、短距離一般性場合。

三、有源差分轉(zhuǎn)換器設(shè)計

如果要提高圖像質(zhì)量或加長傳輸距離，需要對視頻信號的高頻部分進行加權(quán)補償，使得整個傳輸線路在6MHZ帶寬內(nèi)基本保持平坦傳輸特性，這是無源轉(zhuǎn)換方式無法完成的，需要采用有源轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)單端信號和差分信號間的轉(zhuǎn)換。這種有源轉(zhuǎn)換電路有多種，可以用運放搭接，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，這種方案的性價比相對較高。

采用有源轉(zhuǎn)換方式由于在差分發(fā)送和接收器內(nèi)都進行了頻率補償，可以有效改善因為雙絞線自身頻率特性而造成的信號損失，使得用雙絞線傳輸視頻信號達2Km成為現(xiàn)實。

四、UTP視頻信號傳輸?shù)膽?yīng)用要點

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傳輸?shù)馁|(zhì)量，盡管采用有源轉(zhuǎn)換方式可以對線路進行一定的頻率補償，但雙絞線仍然是傳輸質(zhì)量的決定性因素。目前網(wǎng)線市場魚目混珠、以次充好的現(xiàn)象比較嚴重，在傳輸距離比較遠的場合一定要選擇符合超5類以上標(biāo)準的網(wǎng)線。屏蔽雙絞線不適合作為視頻傳輸介質(zhì)，因為網(wǎng)線外部屏蔽層與各線對之間存在寄生電容，從而使信號衰減更強，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，在兩個地之間會串入很難濾掉的干擾信號。

2.關(guān)于布線施工。進管雙絞線自身具有比較強的抗共模干擾性，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的抗共模干擾性，但在施工過程中應(yīng)盡可能遠離電機、動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，因為溫度每升高10℃信號衰減就會增大4%左右；不可對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，否則會影響其高頻特性；此外在戶外布線時應(yīng)特別注意防雷設(shè)計。

五、結(jié)束語

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

參考文獻:

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