视频图像的同轴电缆传输及其市场分析

一、同轴电缆视频传输及其特点

　　在视频监控系统中，模拟摄像机的输出阻抗为75Ω不平衡方式，而控制台及监视器的输入阻抗也为75Ω不平衡方式，为了整个系统的阻抗匹配，其传输线往往采用75Ω的特性阻抗。电视监控系统一般多是中短距离的中小型系统，同轴电缆是目前监控系统中应用最广泛的视频传输线，同轴视频传输技术也是监控系统中的一种最基本传输方式。

　　视频基带是指视频信号本身的0至6MHz频带。将视频信号采用调幅或调频的方式调制到高频载波上，然后通过电缆传输，在终端接收后再解调出视频信号，这种方式称为调制传输方式。这种方式可以较好地抑制基带传输方式中常有的各种干扰，并可实现一根电缆传送多路视频信号。但是在实际的监控系统中，由于摄像机布置地点比较分散，并不总能发挥频分复用的优势，而增加调制、解调设备还会增加系统成本和调试难度，因此在传输距离不远的情况下，仍然以基带传输为主。而高频调制传输方式大多出现在有线电视系统和宽频共缆"一线通”视频监控传输系统中。

　　同轴电缆的特性阻有50欧姆、75欧姆等几种，主要型号有SYV型(绝缘层为实心100%聚乙烯)、SBYFV型(绝缘层为泡沫聚乙烯)、SYK型(绝缘层为聚乙烯藕芯)。SYWV 是发泡率占70-80%的物理发泡聚乙烯绝缘电缆，由于介电损耗原因，SYV实心电缆衰减明显要大于SYWV物理发泡电缆。电视监控系统中常用的是SYV和SBYFV型75欧姆阻抗的同轴电缆。以SYV型电缆为例，国内的同轴电缆有SYV75-3、SYV75-5、SYV75-7、SYV75-9等规格。使用同轴电缆传输图像时，距离在300米以下的可以采用SYV75-5电缆，在传输距离增加时可以考虑使用低损耗的同轴电缆，如SYV75-7、SYV75-9等，或者加入电缆补偿器。

　　同轴电缆的特性阻抗为75欧姆，由于视频带宽很宽，同轴电缆在低频和高频所表现的阻抗不是完全相同的，无法做到完全的匹配。但图像的细节都在1MHz以上的频域内，所以保证高频段阻抗匹配就基本能够满足传输要求，即使在低频段有微小的失配，也不会对图像造成明显的重影失真。阻抗失配多表现为重影。

　　同轴电缆传输具有以下基本特点：

　　1. 电缆越细，衰减越大：如75-7电缆1000米的衰减，与75-5电缆600多米衰减大致相当，或者说1000米的75-7电缆传输效果与75-5电缆600多米电缆传输效果大致相当。

　　2. 电缆越长，衰减越大：如75-5电缆750米，6M频率衰减的"分贝数”为1000米衰减"分贝数”的75%，即15db;2000米(1000+1000)衰减为20+20=40db，其他各频率点的计算方法一样。计算不同长度电缆衰减时，"分贝数是加减关系”或"衰减分贝数可以按照长度变化的百分比关系计算”。

　　3. 频率失真特性：低频衰减少，高频衰减大。高/低边频衰减量之差，可叫做"边频差值”，这是一个十分重要参数。电缆越长，"边频差值”越大;充分认识和掌握同轴电缆的这种 "频率失真特性”，这在工程上具有十分重要的意义;这是影响图像质量最关键的特性，也是工程中最容易被忽视的问题。

　　同轴电缆、双绞线和光纤是目前监控系统中使用最广的三种传输介质，我们可以从几个方面对它们作一些分析和比较。

　　非屏蔽双绞线电缆UTP(Unshielded Twisted Pair)也可以传输视频图像。双绞线通常采用特性阻抗为100Ω的平衡传输方式，目前绝大多数前端的摄像机和后端的视频设备都是单极性、75Ω匹配联接的，所以采用双绞线传输方式时，必须在前后端进行"单——双”(平衡——不平衡)转换和电缆特性阻抗75-100Ω匹配转换;因此视频双绞线基带传输两端必须有转换设备，不能像同轴电缆那样无设备直接传输视频信号。视频信号如果直接在双绞线内传输会衰减很大，所以视频信号在双绞线上要实现远距离传输必须进行放大和补偿，双绞线视频传输设备适配器就完成这种功能。采用一对无源适配视频收发器和5类双绞线传输距离在300m左右，采用一对有源视频发射与接收器(双绞线传输器)，在5类非屏蔽双绞线上传输视频信号时最远距离可达900m。

　　用无源适配器传输时，随着频率增高插入损耗会增大。这样在视频图像信号传输距离稍远时，图像质量将会受到严重的影响，在实际使用中将受到较大的限制。通过有源适配器，采用非平衡抗干扰技术，可以通过一根5类UTP线缆的几组双绞线分别传输非数字化非压缩的音视频信号和报警、控制信号，以及电源。

　　光纤传输的最大优点是带宽大、抗干扰、电磁绝缘性能好、信息安全、传输距离远，但在光纤视频传输系统中两端要增加实现光通信的光端机。

 　二、同轴电缆传输用的电缆补偿器(均衡放大器)

　　由于同轴电缆视频传输频率失真具有低频衰减少，高频衰减大的特性，远距离传输要采用放大补偿的视频传输方式。要保证图像质量，视频传输系统的频率失真范围应小于3db，"3db失真”这个标准，适用于光缆、射频、微波、同轴和双绞线等各种视频传输系统产品。摄像机信号不加放大补偿，只用同轴电缆传输时，按照"3db失真”这个标准要求，并结合上面的电缆衰减特性，SYWV75-5电缆不超过3db失真度的电缆长度计算方法是：1000米衰减20db,20/3=6.67,1000/6.67=150米，75-7电缆为236米。实心聚乙烯绝缘电缆，衰减量大于物理发泡电缆。所以3db失真有效传输距离少于上面计算值，工程上大致可按90%左右估算。如实芯75-5电缆"3db失真”传输距离大约为150*0.9=135米，如果对图像质量降低要求，SYV-75-5型同轴电缆可传输300m。

　　采用同轴电缆加放大补偿的视频传输方式时，系统传输特性是同轴电缆的衰减频率特性和放大补偿的"增益频率特性”之和，放大补偿的"增益频率特性”，应该能有效补偿电缆的频率衰减特性，且二者应该始终保持相反、互补关系，这才可以有效扩展同轴电缆的传输距离。

　　CCTV系统传输距离较远时，通过电缆传输的彩色电视基带信号在5.5MHz点的不平坦度大于3dB时，宜加电缆均衡器;达到6dB时，应加电缆均衡放大器。目前这项同轴视频传输技术，产品已经达到的技术水平是：只用一级末端均衡放大器(无前端无中继)，75-5电缆在2km,75-7电缆在3km范围以内的任意距离上，都可以实现上述传输标准;传输距离和传输质量已经和多模光端机相当，而在传输成本、施工维护和图像质量可控恢复功能方面，都具有独特的实用优势和竞争优势;这就是说，将同轴视频传输技术有效监控范围扩展到了2-3公里。

电缆补偿器又称为电缆均衡器、均衡放大器或视频放大器。电缆补偿器通常是通过电缆校正电路主要对高频特性进行补偿，以使信号传输通道的总频率特性基本上是平坦的。电路主要由RC电路组成，每一组RC串联电路都有一个中心频率f，将电缆衰减曲线分成几段，对应于各段都用一组RC电路进行补偿。一般加入一级补偿器可以使传输线路延长500米，对于75-5电缆适当增加电缆补偿器可使有效传输距离增至2km左右。

　　三、同轴电缆传输的抗干扰技术

　　工程中产生干扰的情况很多、很复杂，但可以大致分为两大类：一类是电缆传输线路"外部电磁干扰”的入侵，如地电位干扰、电台干扰、电火花干扰、并行电缆耦合干扰等。这是影响最大、设计和施工中又很难预测的干扰。第二类是两端设备问题和故障引入的干扰，如设备电源故障引来的50/100周电源干扰，或开关电源的高频电源干扰等。对于外部干扰，工程中比较成熟的经验有：1. 防止"地电位”的单端接地或不接大地;2. 电缆穿金属管，或走金属线槽，但成本较高，施工有一定复杂度;3. 埋地;4. "远离”其他动力电缆或信号控制电缆，并尽量避免或减少并行;5. 集中供电和控制信号传输采用屏蔽电缆，但屏蔽层不能两端都接视频地;6. 施工穿管时，雇临时工来做，结果多处拉断同轴电缆编织网，使外导体电阻增大，产生干扰。7. 电缆中间接头连接方法不是采用F型接头和双通连接，而是采用"焊接”或"扭接”的方法，破坏了电缆的同轴性和特性阻抗的连续性，容易引起反射和干扰。8. 采用平衡抵销原理的视频抗干扰器，但局限性较大，现场调试麻烦。

　　同轴视频传输技术的线缆高带宽和实际低频率的使用，造成信号在电缆中传输时，其振幅及相位在低频段与高频段的差别就会很大，特别是在相位失真太大时，便难以用简单的电路进行补偿。因此基带传输低频部分很容易受到强电、发射塔、基站、电动机、变频器等干扰源的干扰。视频抗干扰器是解决视频监控中所出现的视频干扰问题的辅助工具。

　　同轴传输属于"封闭电磁场”传输类型，信号电磁场被封闭在屏蔽层内部传输，与外界没有电磁交换关系，同轴电缆这种"屏蔽内外电磁场”性能决定了电缆本身具有优异的抗干扰性能。同轴传输干扰的产生，主要源于电缆太长，电缆以"天线效应”接收外界电磁场 在屏蔽层两端形成干扰电压，通过两端匹配负载与芯线构成回路产生干扰。此外，由于在一个地区干扰源的频率一般集中在每一频段，可用高频调制传输方式频道选择的办法避开干扰。

        大抗干扰方式原则上说，这种抗干扰器并不能消除干扰，但确实可以有效降低干扰信号的幅度。假定视频信号的输出幅度为U1，干扰信号的幅度为U2，则到达终端的视频信号的幅度为源信号与干扰信号之和，即U1+U2(不考虑信号本身的衰减问题)，其中幅度为U2的干扰信号对在监视器屏幕上显示的图像产生严重的干扰。如果在前端原视频信号传输前，先用一放大器将其幅度放大n倍到Nu1再进行传输，则同样混入U2的干扰信号后，到达终端的信号变为NU1+U2，这个幅度显然超过了显示设备允许的输入电平要求，因此还需要一个衰减器将在终端收到的混合了干扰信号的合成信号整体衰减n倍，得到(nU1+U2)/n=U1+U2/n，结果终端处的信号幅度恢复为U1，而干扰成分则变为U2/n。由此可见，经过对信号先放大后压缩的处理后，输出到显示设备的视频信号仍可保持原有的幅度不变，而干扰信号幅度则下降为n分之一。烟台意埃伊电子公司提出的加权抗干扰专利技术是一种以放大抗干扰为主的技术，其的要点是：前端采用频率加权幅度提升压制干扰技术，后端采用频率加权视频恢复技术，提供同轴传输系统的"附加干扰抑制能力”。

　　抗干扰同轴电缆是另一种解决视频有线传输干扰问题的办法。SYWV75-5/eie,是一种抗干扰同轴电缆的型号，它是由烟台意埃伊电子公司开发并拥有自有知识产权的产品。这种电缆的简称为"e电缆”，外观和尺寸与传统4屏蔽物理发泡同轴电缆没有区别，用于视频传输环境中，具有优异的、抗强电磁干扰能力。"e电缆”是一种"双屏蔽、双绝缘同轴电缆”。如下图：

（来源：慧聪网）