自适应视频信号传输解决方案

在安防监控系统中，视频信号传输是整个系统中一个至关重要的环节，选择何种介质和设备传送视频信号将直接关系到监控系统的质量和可靠性。目前，在监控系统中用来传输视频信号的介质主要有同轴电缆、双绞线和光纤，对应的传输设备分别是同轴视频放大器、双绞线视频传输设备和光端机。
　　
同轴电缆是较早使用，也是使用时间最长的传输方式。后来，由于远距离和大范围图像监控的需要以及人们对监控图像质量要求的提高，监控网络中开始大量使用光纤来传输视频信号。至于双绞线被使用到视频监控网络中则是近来的事，它的出现主要很好地解决了两个方面的问题：一方面它解决了200米至2000米距离范围内高质量视频信号传输的问题，因为在这段距离范围内同轴电缆传输难以达到要求而光纤传输又显得不经济；另一方面它解决了大规模密集型监控网络的布线问题，双绞线自身的尺寸和柔软性克服了大量使用同轴电缆时的布线难题。当然，双绞线还具有抗干扰能力强、价格便宜等优点。正是由于双绞线很好地解决了长期困扰着人们的这些问题，所以它在监控网络的应用立即引起了业界广泛的关注，在较短的时间内已经被大量使用到工程实践中，并且取得了很好的应用成果。
　　
视频信号双绞线传输的典型应用
　　
图1示出双绞线传输的典型应用框图。



图1 视频信号双绞线传输的典型应用框图
　　
在摄像机端，一般采用无源变压器将单端CVBS视频信号转换成差分视频信号；双绞线传输设备完成差分信号至单端信号的转换以及视频信号的放大、滤波、驱动；信号输出可接至监视器、DVR设备或视频矩阵设备。双绞线一般是5类双绞线，如网线。
　　
视频信号双绞线传输的传统解决方案
　　
传统解决方案一般采用无源发射(如不平衡变压器)和有源接收(如EL5175)。有源接收电路里需要设计由阻容构成的均衡网络，采用拨码开关来设置不同补偿距离下的补偿参数，同时一般还需要增设两个机械电位器，用于亮度和色度的微调。
　　
由于传统方案采用手动均衡方式，而实际应用中网线质量、安装距离和阻容器件参数分散性等因素，造成拨码开关设置的补偿参数的补偿效果不是很理想。虽然通过微调两个机械电位器可以改善补偿质量，但由于两个电位器的调节是相互影响的，现场工程人员不好掌握调节的尺度。
　　
视频信号双绞线传输方案
　　
Maxim提供的1200米自适应视频信号传输方案是：MAX4445+MAX7474+MAX11504，采用三级结构：第一级采用MAX4445配合外部阻容均衡网络，实现差分信号至单端信号的转换并进行预均衡；第二级采用MAX7474，实现信号自动均衡，补偿由于网线质量、安装距离、阻容器件参数分散性等带来的差异；第三级采用MAX11054，实现信号滤波、缓冲和ESD保护。原理电路如图2所示。


图2 1200米自适应视频信号传输方案
　　
该方案的优势在于：
　　
•消除线材质量的差异带来的补偿效果的差异
　　
由于实际安防工程中，用户采用的网线品牌有多种，质量会有差异，而传输设备中设置好的补偿参数又是在特定一种材质的网线下调试的。因此当工程中铺设另一种网线时，补偿效果就会有差异。在Maxim方案中，由于采用了具有自动均衡功能的芯片MAX7474，从而可以很好地消除线材质量的差异带来的补偿效果的差异。
　　
•消除工程中实际安装距离的差异带来的补偿效果的差异
　　
传输设备中设置好的补偿参数一般是在特定距离下调试的，如600米。而在实际安防工程中，安装距离不会刚好是600米，可能是650米，则设备中拨码开关设置的补偿参数的补偿效果就会有差异，图二中由于采用了具有自动均衡功能的芯片MAX7474，从而可以很好地消除工程中实际安装距离的差异带来的补偿效果的差异。
　　
•消除均衡网络中阻容器件参数的差异带来的补偿效果的差异
　　
众所周知，常用的电阻和电容的精度都较低，电阻的精度一般是1%或5%，电容的精度一般是10%甚至20%。因此，即使在特定安装距离和特定材质的网线下调试均衡网络的补偿参数，两组阻容器件由于参数的分散性，补偿效果就会有差异。图2电路由于采用了具有自动均衡功能的芯片，从而可以很好地消除均衡网络中阻容器件参数的差异带来的补偿效果的差异。
　　
对比图3、图4和图5，我们可以清楚地看到该方案对视频信号的补偿效果。


图3 800米传输距离(无任何补偿)



图4 800米传输距离(第一级MAX4445补偿)



图5 1200米传输距离(第一级MAX4445与第二级MAX7474共同补偿)
　　
结语
　　
MAX7474为复合视频信号通过非屏蔽双绞线传输时提供电缆损耗补偿，通过监测输出端彩色视频信号的同步信号和色同步信号的幅度调节增益，自适应均衡电缆长度。采用网线传输时，MAX7474可完全均衡300m传输电缆的损耗，并可有效提高600m传输电缆的信号完整性。MAX7474接受NTSC和PAL制式的差分视频信号，包含单位增益视频输出驱动和可调节的后肩钳位直流电平，器件还提供LOS和LOB逻辑输出指示。
　　
在本方案中，我们采用MAX4445配合外部阻容均衡网络固定补偿特定的传输距离，并结合MAX7474自动均衡的特点来补偿网线质量、安装距离和阻容器件参数分散性等带来的差异，很好地解决了1200米视频信号的自适应传输。