自適應視頻信號傳輸解決方案

李　偉

摘要：目前市場上的雙絞線視頻傳輸方案大多采用外部固定均衡，但是，固定均衡不能補償電纜差異、不同傳輸距離以及分立元件誤差產生的影響。本文介紹的自適應均衡傳輸方案能夠在1200米視頻信號傳輸中獲得較好的圖像質量。

關鍵詞：視頻傳輸；均衡器；雙絞線；視頻切換系統；安全監控系統

在安防監控系統中，視頻信號傳輸是整個系統中一個至關重要的環節，選擇何種介質和設備傳送視頻信號將直接關系到監控系統的質量和可靠性。目前，在監控系統中用來傳輸視頻信號的介質主要有同軸電纜、雙絞線和光纖，對應的傳輸設備分別是同軸視頻放大器、雙絞線視頻傳輸設備和光端機。

同軸電纜是較早使用，也是使用時間最長的傳輸方式。后來，由于遠距離和大范圍圖像監控的需要以及人們對監控圖像質量要求的提高，監控網絡中開始大量使用光纖來傳輸視頻信號。至于雙絞線被使用到視頻監控網絡中則是近來的事，它的出現主要很好地解決了兩個方面的問題：一方面它解決了200米至2000米距離范圍內高質量視頻信號傳輸的問題，因為在這段距離范圍內同軸電纜傳輸難以達到要求而光纖傳輸又顯得不經濟；另一方面它解決了大規模密集型監控網絡的布線問題，雙絞線自身的尺寸和柔軟性克服了大量使用同軸電纜時的布線難題。當然，雙絞線還具有抗干擾能力強、價格便宜等優點。正是由于雙絞線很好地解決了長期困擾著人們的這些問題，所以它在監控網絡的應用立即引起了業界廣泛的關注，在較短的時間內已經被大量使用到工程實踐中，并且取得了很好的應用成果。

視頻信號雙絞線傳輸的典型應用

圖1示出雙絞線傳輸的典型應用框圖。

在攝像機端，一般采用無源變壓器將單端CVBS視頻信號轉換成差分視頻信號；雙絞線傳輸設備完成差分信號至單端信號的轉換以及視頻信號的放大、濾波、驅動；信號輸出可接至監視器、DVR設備或視頻矩陣設備。雙絞線一般是5類雙絞線，如網線。視頻信號雙絞線傳輸的傳統解決方案

傳統解決方案一般采用無源發射(如不平衡變壓器)和有源接收(如EL5175)。有源接收電路里需要設計由阻容構成的均衡網絡，采用撥碼開關來設置不同補償距離下的補償參數，同時一般還需要增設兩個機械電位器，用于亮度和色度的微調。

由于傳統方案采用手動均衡方式，而實際應用中網線質量、安裝距離和阻容器件參數分散性等因素，造成撥碼開關設置的補償參數的補償效果不是很理想。雖然通過微調兩個機械電位器可以改善補償質量，但由于兩個電位器的調節是相互影響的，現場工程人員不好掌握調節的尺度。

視頻信號雙絞線傳輸方案

Maxim提供的1200米自適應視頻信號傳輸方案是：MAX4445+MAX7474+MAX11504，采用三級結構：第一級采用MAX4445配合外部阻容均衡網絡，實現差分信號至單端信號的轉換并進行預均衡；第二級采用MAX7474，實現信號自動均衡，補償由于網線質量、安裝距離、阻容器件參數分散性等帶來的差異；第三級采用MAX11054，實現信號濾波、緩沖和ESD保護。原理電路如圖2所示。

該方案的優勢在于：

·消除線材質量的差異帶來的補償效果的差異

由于實際安防工程中，用戶采用的網線品牌有多種，質量會有差異，而傳輸設備中設置好的補償參數又是在特定一種材質的網線下調試的。因此當工程中鋪設另一種網線時，補償效果就會有差異。在Maxim方案中，由于采用了具有自動均衡功能的芯片MAX7474，從而可以很好地消除線材質量的差異帶來的補償效果的差異。

·消除工程中實際安裝距離的差異帶來的補償效果的差異

傳輸設備中設置好的補償參數一般是在特定距離下調試的，如600米。而在實際安防工程中，安裝距離不會剛好是600米，可能是650米，則設備中撥碼開關設置的補償參數的補償效果就會有差異，圖2中由于采用了具有自動均衡功能的芯片MAX7474，從而可以很好地消除工程中實際安裝距離的差異帶來的補償效果的差異。

·消除均衡網絡中阻容器件參數的差異帶來的補償效果的差異

眾所周知，常用的電阻和電容的精度都較低，電阻的精度一般是1％或5％，電容的精度一般是10％甚至20％。因此，即使在特定安裝距離和特定材質的網線下調試均衡網絡的補償參數，兩組阻容器件由于參數的分散性，補償效果就會有差異。圖2電路由于采用了具有自動均衡功能的芯片，從而可以很好地消除均衡網絡中阻容器件參數的差異帶來的補償效果的差異。

對比圖3、圖4和圖5，我們可以清楚地看到該方案對視頻信號的補償效果。

結語

MAX7474為復合視頻信號通過非屏蔽雙絞線傳輸時提供電纜損耗補償，通過監測輸出端彩色視頻信號的同步信號和色同步信號的幅度調節增益，自適應均衡電纜長度。采用網線傳輸時，MAX7474可完全均衡300米傳輸電纜的損耗，并可有效提高600米傳輸電纜的信號完整性。MAX7474接受NTSC和PAL制式的差分視頻信號，包含單位增益視頻輸出驅動和可調節的后肩鉗位直流電平，器件還提供LOS和LOB邏輯輸出指示。

在本方案中，我們采用MAX4445配合外部阻容均衡網絡固定補償特定的傳輸距離，并結合MAX7474自動均衡的特點來補償網線質量、安裝距離和阻容器件參數分散性等帶來的差異，很好地解決了1200米視頻信號的自適應傳輸。