月論文 視頻干擾產(chǎn)生的原因及一般對策

1、視頻干擾產(chǎn)生的原因及一般對策前言視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻信號的傳輸一般采用同軸電纜。在信號傳輸過程中，如果有外部干擾信號侵入，通常會嚴重影響畫面的質(zhì)量，進而嚴重影響監(jiān)控效果。監(jiān)控系統(tǒng)中視頻干擾產(chǎn)生的原因是多方面的，有設備本身的原因，也有外部環(huán)境的原因。針對不同的干擾產(chǎn)生原因采取的解決辦法也不盡相同，如果是設備本身的原因，通常替換故障設備即可解決，這里不作詳細探討。而外部干擾信號侵入所造成的圖像干擾通常一般手段難以解決，從某種意義上說，這才是真正的干擾。本文將嘗試探討此類視頻干擾產(chǎn)生的根本原因并提出一般對策，了解這些知識有助于在工程設計施工階段有意識的避免視頻干擾的產(chǎn)生，進而提高工程的質(zhì)量。視頻頻譜

2、和電纜特性在探討視頻干擾產(chǎn)生的原因之前，我們有必要先對視頻頻譜和同軸電纜傳輸特性作些了解，視頻頻譜分布如下圖所示：視頻的電纜傳輸目前主要有兩種，即視頻基帶傳輸和視頻載波傳輸，通常兩者對應的傳輸媒介分別是SYV75系列和SYWV75系列同軸電纜，2者的區(qū)別這里順便提一下，前者叫視頻電纜，主要用于視頻監(jiān)控領域，線纜的芯層和屏蔽層之間的填充材料是實心塑料，后者叫射頻電纜，主要用于有線電視領域，線纜的芯層和屏蔽層之間的填充材料是發(fā)泡塑料。后者的物理特性更適合傳輸載波信號。同軸電纜所能傳輸?shù)男盘栴l帶寬達1Ghz，而視頻監(jiān)控領域中，由于采用的是基帶傳輸，故所用的頻帶只是06Mhz，只占了所能傳輸頻帶的很小

3、一部分，電纜的大部分頻帶資源是空閑的，而在視頻載波傳輸中，所用的頻帶是50Mhz1000Mhz。同軸電纜在傳輸信號時，對不同的頻率的信號產(chǎn)生的衰減是不同的，下圖是同軸電纜的衰減特性曲線：從上圖可以看出，對于頻率越高的信號，衰減的幅度越大，其實這個道理并不難理解，事實上，幾乎對于每種傳輸介質(zhì)，都有類似的衰減特性，即，頻率越高，衰減越大。為了更好的理解這個衰減特性，不妨拿生活中的現(xiàn)象來說明，對于任何電磁波，波長和頻率成反比關(guān)系，收音機收聽的FM調(diào)頻屬于超短波，和短波SW比較，F(xiàn)M的波長短，頻率高，同樣在空氣中傳播，F(xiàn)M的有效覆蓋范圍通常是一個城市這樣的小范圍，一旦離開這個城市，就不能再收聽到此城市

4、的FM調(diào)頻廣播了，而對于短波SW來說，波長較長，頻率較低，在空氣中傳輸?shù)木嚯x遠于調(diào)頻，所以用同一臺收音機，我們利用短波頻道可以收聽到國外的電臺節(jié)目。在軍事領域中，潛艇之間的通訊無一例外都采用中波或長波，倆者的波長較長，頻率較低，在海水中的傳輸距離很遠。了解這個道理后，其實我們就可以對工程實際中出現(xiàn)的一些問題作出解釋了，例如，一路圖像經(jīng)過一段較長的同軸電纜傳遞后，在后端的監(jiān)視器上觀察，發(fā)現(xiàn)圖像清晰度依然不錯，但是色彩變淡了，有時甚至變成了黑白。為什么會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象呢？因為對于一路視頻來說，視頻的波形經(jīng)過傅立葉變換后是一系列的正弦波，這些正弦波表征了圖像的各種細節(jié)如畫面內(nèi)容、清晰度、灰度和色彩等

5、等。他們的的頻率分布在如前所述的06Mhz范圍內(nèi)，而圖像中的色彩部分信號恰恰處于這個頻帶中的高頻部分，而在高頻部分的衰減是相對較大的，所以經(jīng)過同一段距離的傳輸后，色彩信號的衰減大于別的信號，這就造成了圖像色彩變淡甚至消失的現(xiàn)象。同軸電纜對各種頻率信號的隔離程度，即抗干擾能力也是不同的，下圖表現(xiàn)的是不同頻率的等幅電壓信號施加在同軸電纜上時感應出的電壓：從上圖可以看出，頻率越低的干擾信號在同軸電纜上感應的電壓越高，所以同軸電纜對頻率較高的信號屏蔽效果較好，而對頻率較低的信號，屏蔽隔離較差。分析完同軸電纜的特性后，接下來我們分析干擾信號的特性。首先，干擾信號也是電磁波，所以，干擾信號也遵守以上提到的

6、傳輸規(guī)律，用通俗的話講，就是低頻信號傳的遠，干擾能力強，而高頻的反之。用曲線來說明，如下圖所示：上圖可以明顯的看出，干擾信號的傳輸距離和頻率成反比。在同樣的傳輸條件下，低頻的干擾信號傳輸?shù)倪h。而一旦干擾信號的頻率落在正常信號的頻帶之內(nèi)，就會對正常信號產(chǎn)生干擾。所以對于頻率越低的信號，受到干擾的機會越多，強度越大。實際的干擾信號通常是非正弦波，通過傅立葉變換得知，這些干擾信號由一系列不同頻率的正弦波構(gòu)成，在此頻率范圍內(nèi)的正常信號都可能收到干擾，但是，隨著頻率的上升，高次諧波的幅度明顯下降，如下圖所示：而在06Mhz的范圍內(nèi)，干擾信號的幅度還相當大，也就是說，干擾信號雖然由很多不同頻率的信號組成，

7、但是能量主要集中在低頻部分，視頻監(jiān)控領域所用的頻段恰恰是06Mhz的低頻帶，而同軸電纜對這部分頻率的干擾信號屏蔽效果又較差，這就解釋了為什么視頻監(jiān)控線路容易受到干擾以及受到干擾后通常難以解決。干擾的解決既然視頻的基帶傳輸有這么多的不利因素，那么為什么在采用基帶傳輸?shù)拇蠖鄶?shù)視頻監(jiān)控工程中，監(jiān)控效果還是不錯的呢？原因在于，和大多數(shù)干擾相比，視頻信號的幅度要大的多，一般都比干擾信號大60db即1000倍左右，這么小幅度的視頻干擾肉眼是無法覺察到的，此時我們可以認為視頻未受干擾。要想解決視頻干擾問題，首先在工程的設計階段就要有意識的避開強干擾源，在充分了解現(xiàn)場情況下，仔細選擇信號傳輸路徑，做到信號線和

8、干擾源距離足夠大，比如盡量避免信號線纜和強電線纜靠的過近，使視頻傳輸線路可能受到的外部干擾盡量降到最低。同時，在施工時，對于可能存在強干擾的路由，如果限于現(xiàn)場條件，無法保證信號線和強電線的最小距離，那么信號線最好全程穿鍍鋅鐵管，鐵管之間需要有可靠的電氣連接，同時鐵管的兩端至少一端可靠接地。室內(nèi)部分，強電弱電應分走不同的金屬橋架，如果實在要在同一個橋架里走線，強電弱電線纜之間要有金屬隔板隔開。近年來，市場上出現(xiàn)了一種新型的雙屏蔽層同軸電纜。對于普通的同軸電纜來說，電纜的屏蔽層既是信號傳輸通路又起到抗干擾作用，一旦干擾信號侵入屏蔽層（比如強磁場在屏蔽層上感應出電壓并疊加在原有正常信號上），就會對正

9、常信號產(chǎn)生嚴重干擾，雙屏蔽同軸電纜具有兩層屏蔽銅編織網(wǎng)，內(nèi)部的一層只用來傳輸正常信號，而外層的屏蔽層才是真正的抗干擾層，作用相當于原電纜外部的鍍鋅鐵管，此外部屏蔽層在線纜的一端應該可靠接地。在上海地鐵視頻監(jiān)控項目中，考慮到整個地鐵系統(tǒng)復雜，設備眾多以及列車產(chǎn)生的強烈電磁干擾，所有視頻線纜均采用此種雙屏蔽同軸電纜，在進入監(jiān)控室后，所有線纜的外部屏蔽層統(tǒng)一做了可靠接地，有效的避免了視頻干擾，取得良好的監(jiān)控效果。一旦施工中出現(xiàn)干擾，首先要認真分析干擾出現(xiàn)的原因，大部分的干擾和施工操作如接頭的制作及線纜的連接等因素有關(guān)，這種干擾不難解決，只要找到干擾產(chǎn)生的部位，把不合規(guī)范的作法改正或者更換故障設備，通常都能解決。如果到最后確認干擾由外部信號傳入傳輸線路，線路本身沒有問題，而此時重新穿鐵管或者布放新線纜顯然不實際，此時采取調(diào)頻的方法應該可以解決。前文已經(jīng)說明，各種干擾信號在較高的頻率上幅度明顯低很多甚至消失，所以我們可以考慮把基帶傳輸?shù)男盘柾ㄟ^調(diào)頻調(diào)制到?jīng)]有干擾或者干擾小的較高的頻率上傳遞，到接收端再通過解調(diào)設備把信號從載波中取出來，送入終端設備。由于同軸電纜上可以用于傳輸?shù)念l帶很大，一路視頻載波只占8Mhz左右，所以借助合適的設備，把多路視頻調(diào)制在不同頻率的載波上，那么在一條同軸電纜上就可以實現(xiàn)傳輸多路視頻。事實上，市面上不少雙絞線傳輸設備就應