宽频共缆监控系统抗干扰性能分析

一、概述
      随着人类文明的进步和电子科技的快速发展，视频监控作为人类视野的延伸，被广泛应用于各行各业，成为安全防范与可视化管理的重要手段。最近倍受国人振奋的"神州六号"载人航天飞船就安装了视频监控系统，使中华亿万同胞通过直播目睹了飞船与火箭的分离的壮观场面。视频监控应用环境的复杂及应用规模的扩大，使监控的传输成为业界关注的重要话题，并促进了监控传输方式由单一化向多元化迅速发展，各种传输方式以自己独特的适应性或便易性活跃在监控的舞台上。视频干扰问题是困惑监控工程商由来已久的难题，也成为监控进一步拓展的障碍，宽频共缆监控作为视频监控最新传输利器已经成为解除监控传输干扰的一枝奇葩。

二、常见视频干扰情况分析
      说起视频干扰，要讲一下视频监控信号传输的传统方式视频基带传输。所谓的视频基带传输是指视频信号不经过频率变换等任何处理由图像摄取端通过同轴电缆直接传输到监视端的传输方式，图像在传输时直接利用同轴电缆的0~6MHz来传输，非常容易受到干扰，使图像出现网纹、横纹和噪点影响监视效果。对于基带传输视频干扰，从干扰源角度分为交流声干扰和空间电磁波干扰，从干扰切入方式分为传导式干扰和辐射式干扰。下面分析一下常见视频干扰现象及其原因。

1、 工频干扰
      干扰现象：图像出现雪花噪点、网纹或很宽暗横带持续不断滚动。
      干扰原因：此现象是当摄像端与监控设备端同时接地时，由于地电阻及电缆外皮电阻的存在，在两地之间电力系统各相负载不平衡或接地方式不同引起50Hz电位差，从而产生工频干扰所致。地电位使两接地端存在电压降，电压降加在屏蔽层两端并与大地（地电阻）构成回路产生地电流，地电流经过线缆屏蔽层形成干扰电压，地电流的部分谐波分量落入视频芯线，致使芯线与屏蔽层之间产生干扰电位，使干扰信号加入视频信号中对监控图像形成干扰。

2、 空间电磁波干扰
      干扰现象：图像出现较密的斜形网纹，严重时会淹没图像。
      干扰原因：当监控电缆在空中架设时，空中电磁波干扰信号所产生的空间电场会作用于监控传输线路，使线路两端而产生相当大的电磁干扰电压，其频率约在200Hz~2.3MHz。由于电缆中电位差的存在，使电缆屏蔽层产生干扰电流，而一般情况下摄像端和监控设备端均为接地状态，这就使干扰电流通过线缆两端接地点与大地形成回路，导致终端负载产生干扰电压，干扰信号耦合进视频信号中，产生图像干扰情况。

3、 低频干扰（20Hz-nKHz低频噪声干扰）
      干扰现象：图像出现静止水平条纹。
      现象原因：由于声音、数据等信号属于低频信号，其频带狭窄在传输时只用到20Hz~nKHZ，几乎采用任何种类的电缆都可以传输，一般只受交流声干扰。用于传输视频信号的同轴电缆，其屏蔽层抗干扰曲线特性表明干扰信号频率越高其屏蔽性能越好，对于诸如载波电话、有线电台等低频率信号干扰反而显得苍白无力。低频干扰信号同样会在传输线缆上产生干扰电压，从而影响图像质量。

4、 高频干扰（高频噪声干扰）
      干扰现象：图像出现雪花点或高亮点。
      现象原因：虽然视频传输所用同轴电缆抗高频干扰要比抗低频干扰性能强，但是强高频干扰信号还会对图像的传输产生干扰。大电荷负载启停、变频机及高频机等在工作时除了输出高强度基波外，同时还会产生高强度的二次谐波。虽然谐波强度比基波低很多，但高次谐波频带很宽且成分复杂，所以基波的各次谐波都会对利用视频基带传输（即6MHZ带宽内）的视频信号造成不同程度的干扰。经过多次精度实验，高频干扰信号的基波和谐波频率均在45MHz以内。

5、 反射干扰
      干扰现象：图像出现重影。
      干扰原因：视频信号在传输过程中色度、亮度及饱和度都会有相应衰减，当传输视频的同轴网络阻抗不匹配（也称失配）时，视频信号传输到终端会有部分色度、亮度及饱和度产生微反射，反射回来的信号会回到发射处形成再反射，与视频信号叠加经过延时和损耗到达终端。多个反射信号将在接收端产生码间干扰（ISI），ISI会导致监视器收到错误的输入信号幅度和相位并显示出来，这就使传回来的图像看起来好象清楚的图像上又蒙上了一层模糊不清的图像现象，即重影现象。

6、 静电干扰
      干扰现象：图像时有网纹时有噪点，且时有时无。
      干扰原因：在发电场、煤矿和工业企业等存在高电压（1000V以上）输出、严重机械摩擦及高电磁环境场所接地时的对地电位差都在400VP-P~1500VP-P之间。接地与大地之间存在电位差的现象就属于静电现象的一种，存在静电现象时，接地端（包括冷地和热地）和大地就相当于一个带正电荷和负电荷的电容器。根据电容器的工作原理可知，当电荷容量达到一定程度时便会放电。那么静电放电时便会在不同的接地端之间形成电位差，使传输线路上屏蔽层形成地电流，从而使干扰信号耦合进视频信号并送入监控设备中。静电对视频传输干扰情况取决于静电电压差的大小，严重时会造成接口芯片的损伤或损坏。

三、宽频共缆监控抗干扰技术概要
      宽频共缆监控系统中的"宽频"是针对视频基带传输利用0~6MHZ的低频只能传输一路视频信号而言的，宽频共缆监控充分利用同轴电缆中5~550MHZ可同时传输四十多路视频、音频和控制信号，并且在系统中予留了报警、广播的传输空间；"共缆"的涵义非常明了，指的就是多系统、多信号可以通过"一根电缆"双向传输。
      宽频共缆监控系统是基于有线电视技术逆向应用开发的，开发此系统的主要目的是为了解除在视频监控传输过程中出现的布线量大、施工复杂、抗干扰性能差、维护不便和不易扩容等难题。在综合分析国内外视频监控传输方式后，没有哪种方式可以既把上述问题彻底解决，又可以保证图像传输质量，使监控工程商节省成本。为此我们成立了专题小组，对视频传输中存在的难题进行全面的调查研究和分析，经过对现有技术的比较和紧张的科技攻关，开发出了ST-6000宽频共缆"一线通"电视监控传输设备。该套设备实现了集"布线简洁、施工简单、抗扰性强、维护方便、扩充容易"于一体，是电视监控视频传输的最新利器。
      宽频共缆监控采用成熟稳定的FDM（频分复用）技术和FSK移频键控技术，首先将同轴电缆的0~1000MHZ划分为不同的传输通道，包括上行通道、下行通道、报警传输通道和隔离带，然后利用移频键控（指视频调幅调制、音频调频调制及FSK数据调制）技术，将不同的信号调制到不同的通道上，通过一根"同轴电缆"上行、下行同时传输，使多系统、多信号共缆传输。各种信号在同时传输时各行其道，互不干扰，打个比方，如京广铁路、京九铁路、京沪铁路虽然都在长城以南，但各有专门的路线，在其中行使的火车不会发生碰撞。恒星科通宽频共缆"一线通"电视监控传输系统的具体频率划分为：5~50MHz下行传输控制信号，50~65MHz下行传输智能广播信号，65~87MHz为上下行传输隔离带，87~110MHz双向传输报警信号，110~550MHz上行传输监控音视频监控信号。
      通过上面对常见视频干扰情况分析可以得知，视频干扰源的频率均在45MHz以下，恒星科通的宽频共缆监控把监控音视频信号搬移到110MHz以上，完全避开了干扰源的干扰频率，使干扰信号在监控信号传输过程中无用武之地，从而保证了监控信号的传输质量，使监控图像可以达到4级以上国家广播电视标准。

四、结束语
      恒星科通的ST-6000宽频共缆"一线通"电视监控传输系统在视频监控传输的抗干扰性能有目共睹，可广泛应用于电磁环境复杂场所，诸如：小区、街道、学校、煤矿、发电厂、高速公路、旅游景区等。另外，由于系统充分利用了同轴电缆的资源空间，采用频分复用技术可通过一根同轴电缆传输四十路监控信号，使监控的传输链路实现了总线制传输，大大节省了施工成本及费用，缩短了施工周期，从整体上实现了"一条大路通罗马"的暂新格局。让我们携手，用精湛的技术实力为我国监控事业的创新和发展开拓新的篇章。