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說起視頻干擾,要講一下視頻監(jiān)控信號傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)方式視頻基帶傳輸。所謂的視頻基帶傳輸是指視頻信號不經(jīng)過頻率變換等任何處理由圖像攝取端通過同軸電纜直接傳輸?shù)奖O(jiān)視端的傳輸方式,圖像在傳輸時直接利用同軸電纜的0~6MHz來傳輸,非常容易受到干擾,使圖像出現(xiàn)網(wǎng)紋、橫紋和噪點影響監(jiān)視效果。對于基帶傳輸視頻干擾,從干擾源角度分為交流聲干擾和空間電磁波干擾,從干擾切入方式分為傳導式干擾和輻射式干擾。下面分析一下常見視頻干擾現(xiàn)象及其原因。
1、工頻干擾
干擾現(xiàn)象:圖像出現(xiàn)雪花噪點、網(wǎng)紋或很寬暗橫帶持續(xù)不斷滾動。
干擾原因:此現(xiàn)象是當攝像端與監(jiān)控設備端同時接地時,由于地電阻及電纜外皮電阻的存在,在兩地之間電力系統(tǒng)各相負載不平衡或接地方式不同引起50Hz電位差,從而產(chǎn)生工頻干擾所致。地電位使兩接地端存在電壓降,電壓降加在屏蔽層兩端并與大地(地電阻)構成回路產(chǎn)生地電流,地電流經(jīng)過線纜屏蔽層形成干擾電壓,地電流的部分諧波分量落入視頻芯線,致使芯線與屏蔽層之間產(chǎn)生干擾電位,使干擾信號加入視頻信號中對監(jiān)控圖像形成干擾。
2、空間電磁波干擾
干擾現(xiàn)象:圖像出現(xiàn)較密的斜形網(wǎng)紋,嚴重時會淹沒圖像。
干擾原因:當監(jiān)控電纜在空中架設時,空中電磁波干擾信號所產(chǎn)生的空間電場會作用于監(jiān)控傳輸線路,使線路兩端而產(chǎn)生相當大的電磁干擾電壓,其頻率約在200Hz~2.3MHz。由于電纜中電位差的存在,使電纜屏蔽層產(chǎn)生干擾電流,而一般情況下攝像端和監(jiān)控設備端均為接地狀態(tài),這就使干擾電流通過線纜兩端接地點與大地形成回路,導致終端負載產(chǎn)生干擾電壓,干擾信號耦合進視頻信號中,產(chǎn)生圖像干擾情況。
3、低頻干擾(20Hz-nKHz 低頻噪聲干擾)
干擾現(xiàn)象:圖像出現(xiàn)靜止水平條紋。
現(xiàn)象原因:由于聲音、數(shù)據(jù)等信號屬于低頻信號,其頻帶狹窄在傳輸時只用到20Hz~nKHZ,幾乎采用任何種類的電纜都可以傳輸,一般只受交流聲干擾。用于傳輸視頻信號的同軸電纜,其屏蔽層抗干擾曲線特性表明干擾信號頻率越高其屏蔽性能越好,對于諸如載波電話、有線電臺等低頻率信號干擾反而顯得蒼白無力。低頻干擾信號同樣會在傳輸線纜上產(chǎn)生干擾電壓,從而影響圖像質量。
4 、高頻干擾(高頻噪聲干擾)
干擾現(xiàn)象:圖像出現(xiàn)雪花點或高亮點。
現(xiàn)象原因:雖然視頻傳輸所用同軸電纜抗高頻干擾要比抗低頻干擾性能強,但是強高頻干擾信號還會對圖像的傳輸產(chǎn)生干擾。大電荷負載啟停、變頻機及高頻機等在工作時除了輸出高強度基波外,同時還會產(chǎn)生高強度的二次諧波。雖然諧波強度比基波低很多,但高次諧波頻帶很寬且成分復雜,所以基波的各次諧波都會對利用視頻基帶傳輸(即6MHZ帶寬內(nèi))的視頻信號造成不同程度的干擾。經(jīng)過多次精度實驗,高頻干擾信號的基波和諧波頻率均在45MHz以內(nèi)。
5、反射干擾
干擾現(xiàn)象:圖像出現(xiàn)重影。
干擾原因:視頻信號在傳輸過程中色度、亮度及飽和度都會有相應衰減,當傳輸視頻的同軸網(wǎng)絡阻抗不匹配(也稱失配)時,視頻信號傳輸?shù)浇K端會有部分色度、亮度及飽和度產(chǎn)生微反射,反射回來的信號會回到發(fā)射處形成再反射,與視頻信號疊加經(jīng)過延時和損耗到達終端。多個反射信號將在接收端產(chǎn)生碼間干擾(ISI),ISI會導致監(jiān)視器收到錯誤的輸入信號幅度和相位并顯示出來,這就使傳回來的圖像看起來好象清楚的圖像上又蒙上了一層模糊不清的圖像現(xiàn)象,即重影現(xiàn)象。
常見視頻信號干擾產(chǎn)生的原因
同軸電纜是使用泛的視頻傳輸介質,一般用于中短距離的視頻信號的傳輸。同軸電纜的電氣特征使得它非常適合傳送攝像機到監(jiān)視器的全視頻信號(cctv視頻信號是由分布很廣的低頻信號和高頻信號組成的)。傳送低頻信號(20赫茲到幾千赫茲)時可以使用幾乎任何種類的導線。在實際應用中,幾乎所有導線都可以用作電話線。但要傳送頻率范圍在20赫茲到6兆赫之間的視頻信號,同時不希望有任何衰減時,就需要使用同軸電纜。
在電視監(jiān)控系統(tǒng)中采用視頻基帶傳輸是的傳輸方式。所謂基帶傳輸是指不需經(jīng)過頻率變換等任何處理而直接傳送全電視信號的方式。這種傳輸方式的優(yōu)點是傳輸系統(tǒng)簡單;在一定距離范圍內(nèi),失真?。桓郊釉肼暤停ㄏ到y(tǒng)信噪比高);不必增加諸如調制器、解調器等附加設備。缺點是傳輸距離不能太遠;一根視頻同軸電纜只能傳送一路電視信號等。
由于這種傳輸方式具有工作穩(wěn)定可靠及設備簡單等優(yōu)點,因而在實際中獲得了廣泛的應用。但視頻信號頻帶很寬,并且起始頻率又很低,所以在電纜中傳輸時,其振幅及相位在低頻段與高頻段的差別就會很大。特別是在相位失真太大時,是難以用簡單的電路進行補償?shù)摹M瑫r,基帶傳輸?shù)皖l部分很容易受到電力、電話、廣播等低頻干擾源的干擾。
廣播干擾:
由于實際應用的需要,而必須將電纜在空中架設時,這時電纜本身就相當于一根很長的天線。由于天線效應的結果,電纜中會產(chǎn)生相當大的廣播干擾電壓,并在電纜外皮上產(chǎn)生干擾電流,這一電流通過 電纜兩端接地點與地構成回路,于是在終端負載上就會產(chǎn)生廣播干擾信號的電壓,使干擾信號混入視頻信號中。這種干擾信號在圖像上表現(xiàn)為較密的斜形網(wǎng)紋,嚴重時甚至會淹沒圖象。如果將電纜埋在地下,或采用鉛皮電纜、平衡對稱電纜等都能較好地克服這種干擾。
低頻干擾:
電纜屏蔽層對于頻率越低的信號其屏蔽效果越差,由于這種原因而引入的干擾信號有載波電話,電臺的信號等。它們在圖像上造成水平條紋的干擾。
50hz 電源干擾:
當系統(tǒng)需要始端與末端同時接地時,由于兩端接地電位不同及電纜外皮電阻的存在,在兩地之間引起50hz的地電位差,從而產(chǎn)生干擾信號電壓。當干擾信號被疊加在視頻信號上時,使正常圖像上出現(xiàn)很寬的橫暗帶。
50hz 電源頻率的二次諧波和三次諧波干擾:
諧波干擾主要表現(xiàn)在大電流或高電壓的電力線周圍,是電力電纜向四周的輻射信號,其頻率為2500hz和125000hz,主要干擾視頻信號的低頻段。
傳輸線路引起的干擾:
視頻傳輸線的質量不好,特別是屏蔽性能差(屏蔽網(wǎng)不是質量很好的銅線網(wǎng),或屏蔽網(wǎng)過稀而起不到屏蔽作用)。與此同時,這類視頻線的線電阻過大,因而造成信號產(chǎn)生較大衰減,這也是加重故障的原因。此外,這類視頻線的特性阻抗不是75ω以及參數(shù)超出規(guī)定也是產(chǎn)生故障的原因之一。這種現(xiàn)象的表現(xiàn)形式是在監(jiān)視器的畫面上產(chǎn)生若干條間距相等的豎條干擾,干擾信號的頻率基本上是行頻的整數(shù)倍。
不潔凈電源干擾:
這里所指的電源不“潔凈”,是指在正常的電源(50周的正弦波)上疊加有干擾信號。而這種電源上的干擾信號,多來自本電網(wǎng)中使用可控硅的設備,特別是大電流、高電壓的可控硅設備,對電網(wǎng)的污染非常嚴重,這就導致了同一電網(wǎng)中的電源不“潔凈”。比如本電網(wǎng)中有大功率可控硅調頻調速裝置、可控硅整流裝置、可控硅交直流變換裝置等等,都會對電源產(chǎn)生污染。不潔凈電源使攝像機和其它有源設備工作不穩(wěn)定,進而形成干擾。