2.4. Устройства передачи телевизионного сигнала

2.4.1. Каналы передачи телевизионного сигнала

Для передачи телевизионного сигнала в СОТ могут использоваться как проводные, каналы связи (коаксиальные кабели, симметричные проводные линии типа «витая пара», телефонные линии, волоконно-оптические линии), так и беспроводные каналы- радиоканал или ИК-канал. Наиболее стабильная и качественная работа системы обеспечивается при использовании волоконно-оптические линии и коаксиальных кабелей. Основными характеристиками коаксиального кабеля являются его волновое сопротивление, диаметр (как правило, чем больше диаметр кабеля, тем меньше затухания сигнала нем) и погонное затухание (см. примечание), эффективность экранировки, степень защиты внешней оболочки (одной из важнейших характеристик является огнестойкость), климатическое исполнение. Как правило, входные и выходные сопротивления основных компонентов СОТ имеют значение 75 Ом; т.е. рассчитаны на применение кабелей с волновым сопротивлением 75 Ом, поэтому применять для передачи видеосигнала кабели с волновым сопротивлением 50 Ом не следует. Максимальное расстояние от видеокамеры до приемника видеосигнала зависит от типа используемого кабеля: для РК-75-4 оно не превышает 100 м. Особое внимание следует уделять выбору коаксиального кабеля для внешнего использования (на улице, в неотапливаемых помещениях, в помещениях с агрессивной средой и т.п.). Эти кабели должны работать в широком диапазоне температур (±50°С), быть устойчивыми к воздействиям солнечного света, агрессивных сред, иметь защиту от механических повреждений. Кроме этого, необходимо учесть, что разводка таких кабелей должна производиться в специально выпускаемых для наружного применения клеммных или распределительных коробках. Удобным является применение специальных кабелей, в которых коаксиальный кабель совмещен с проводами питания, или камер, в которых по одному коаксиальному кабелю передаются питание, видеосигнал и синхроимпульсы.

При развертывании СОТ необходимо учитывать, что если важно качество сигнала и расстояние не превышает 100-150 м, то нужно использовать коаксиальный кабель. Как правило, для передачи высококачественного видеосигнала кабели типа «витая пара» не применяются (в данном случае имеется в виду аналоговый видеосигнал).

Примечание. Затухания выражается в дБ в диапазоне частот для стандартной длины кабеля, (обычно это 100 футов или 100 м). Чем меньше затухание, тем лучше кабель. Большое затухание сигнала сказывается на потере яркости и четкости картинки. Наилучшее качество кабеля на настоящее время получается с физически вспененным диэлектриком (gas injected foam polyethylene). Он содержит до 60% воздушных пузырьков, за счет чего уменьшается затухание сигнала.

Эффективность экранировки (или плотность навивки оплетки) выражается в процентах. Наилучшие показатели обеспечиваются сочетанием оплетки и фольги или использованием двойной оплетки.

Степень защиты внешней оболочки.

Рекомендуется использовать:

- кабели типа Plenum (заполненный) имеют огнестойкую оболочку, в составе которой используются специальные компаунды. Это обеспечивает низкую горючесть и дымовыделение в случае, если кабель будет подвергнут воздействию огнем;

- не содержащие галогенов - кабели с низкого выделения дыма и паров при нагреве. Отсутствия галогенов в материале оболочки кабеля требуют европейские правила техники безопасности (IEC33203 тест на горючесть, IEC61034 тест на дымовыделение, IEC754-1 коррозионная стойкость).

Симметричные проводные линии типа «витая пара».

Если вопрос стоимости коммуникационных сетей стоит на первом месте и расстояние превышает 100-150 м, то часто альтернативе «витой паре» не находится.

«Витая пара» (twisted pair)- вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Симметричные проводные линии типа «витая пара» в настоящее время широко используются в СОТ. «Витая пара» возникла как средство передачи цифровой информации в компьютерных сетях, но теперь стала использоваться и для передачи аналоговых видеосигналов.

Разновидности «витой пары»:

- незащищенная «витая пара» (UTP - Unshielded twisted pair) - какая-либо защита или экранирование отсутствуют;

- фольгированная «витая пара» (FTP- Foiled twisted pair)- также известна как S/UTP присутствует один общий внешний экран;

- защищенная «витая пара» (STP- Shielded twisted pair) - присутствует экран для каждой пары;

- фольгированная экранированная «витая пара» (S/FTP- Shielded Foiled twisted pair)- отличается от FTP наличием дополнительного внешнего экрана из медной оплетки;

- защищенная экранированная «витая пара» (S/STP-Screened shielded twisted pair) - отличается от STP наличием дополнительного общего внешнего экрана.

Применение кабеля типа «витая пара» требует использования специального типа сигнала, называемого дифференциальным (балансным или симметричным) с использованием специальных приемника и передатчика сигнала.

Такой способ передачи видеосигнала имеет свои преимущества:

- улучшается помехозащищенность линии передачи от низкочастотных помех (в первую очередь от сетевой наводки в 50 Гц);

- значительно увеличивается длина линии трансляции. Так дальность линии передачи для цветного видеосигнала составляет, как правило, до 1000 м, а для черно-белого - 2000 м;

- применяется более дешевый кабель;

К недостаткам кабеля типа витая пара относится большее искажение исходного видеосигнала по сравнению с коаксиальным кабелем. Например, при передаче на расстояние 2 км сигнал частотой 4 МГц ослабляется на 80-120 дБ в зависимости от используемой марки витой пары.

Это происходит из-за наличия:

- преобразователя сигнала (используется специальный приемник и передатчик сигнала);

- возвратных потерь (Return Loss). Возвратные потери - это отношение уровня прямого сигнала к уровню отраженного сигнала, (единица измерения - дБ);

- большой индуктивности линии типа «витая пара»;

- меньшей стабильностей параметров и характеристик «витой пары» по сравнению с коаксиальным кабелем.

Приемники и передатчики видео по «витой паре» могут быть как активными, так и пассивными (не требующими подачи питания). Пассивные устройства передачи видео по витой паре содержат только согласующий трансформатор и не обеспечивают необходимого качества передачи видео и коэффициента подавления помех, а также характеризуются значительным затуханием передаваемого сигнала.

Как правило, такие устройства обеспечивают передачу видео на расстояние не более 500-600 м. При этом пассивные устройства компактны и недороги, что и является основным их достоинством, а использование пассивного передатчика в комплекте с активным приемником позволяет увеличить дальность передачи видео по витой паре до 1000 м.

Как приемник, так и передатчик видео по витой паре имеют различные средства настройки на различную длину линии передачи.

С помощью переключателя производится дискретное регулирование уровня коррекции, соответствующего диапазонам расстояний.

Во избежание порчи оборудования необходимо использовать на линиях передачи видеосигнала устройства грозозащиты. Часто устройство грозозащиты бывают встроена в приемники по линии «витая пара». Наличие грозозащиты остро необходимо с учетом того, что дальность линии «витая пара» может достигать 1000-2000 метров.

Исполнение приемников и передатчиков видеосигнала по «витой паре» очень разнообразно как по конструктиву, так и по характеристикам. Примеры образцов приемников и передатчиков по витой паре приведены в Приложении Н.

При необходимости передачи сигнала на большие расстояния применяют видеоусилители и модемы (передатчики-модуляторы и приемники-демодуляторы). При этом видеосигнал с помощью специальной аппаратуры преобразуется, запоминается и передается с использованием модема. Время передачи может составлять от долей секунды до минуты, в зависимости от требований к качеству "картинки". В настоящее время наиболее широко используются три системы передачи изображений по цифровым и обычным телефонным линиям:

- системы с компрессией изображений по принципу "условного обновления" (CR), предназначенные для передачи только информации об изменении изображения от кадра к кадру;

- системы с MPEG-компрессией, в которых используют специальные алгоритмы компрессии изображений движущихся объектов;

- системы с JPEG-компрессией, которые обеспечивают независимое сжатие кадра изображения.

Примечание. Основные методы сжатия данных приведены в Приложении З.

В специальных СОТ, когда требуется повышенная помехозащищенность, конфиденциальность информации и высокая разрешающая способность, применяются волоконно-оптические линии связи. Относительная дороговизна таких систем обусловлена тем, что большинство камер не имеют выхода для подключения оптоволоконного кабеля, поэтому требуется вводить в систему преобразователи электрического сигнала в оптический и обратно. Кроме этого, прокладка, сращивание и подключение достаточно сложны. Однако развитию волоконно-оптических систем уделяется повышенное внимание.

В настоящее время, если исходить из высоких требований к качеству видеоизображения, большой дальности передачи, объема и скорости передачи видеоизображения, единственным решением является использование волоконно-оптической линии связи.

При создании мобильных и переносных систем, а также, если прокладка кабельных линий невозможна или нецелесообразна, используется радио - или инфракрасный каналы связи. Дальность передачи при этом составляет от нескольких сотен метров до нескольких километров. В простейшем случае камера подключается к радиопередатчику дециметрового диапазона, а сигнал принимается на обычный телевизор. Однако такие системы имеют существенные недостатки: могут создавать помехи бытовому телевещанию, а сигнал в зоне действия передатчика может принимать преступник. Этих недостатков лишены радиосистемы, работающие в сантиметровом диапазоне, а также инфракрасные системы. Последние не требуют разрешения на применение системы от Государственного комитета по радиочастотам России, однако, они работают только в зоне прямой видимости, а их дальность действия в значительной мере зависит от оптической плотности среды (снег, дождь, туман, пыль и т. п.).

2.4.2. Видеоусилители и видеораспределители

Видеоусилители применяются для компенсации затухания видеосигнала в линиях при передаче его на большие расстояния. При выборе видеоусилителя необходимо знать его входное и выходное сопротивления, а также коэффициент усиления, так как их значениями определяется тип линии передачи и максимальное расстояние, на которое можно передать видеосигнал. Видеораспределители используются при необходимости трансляции видеосигнала нескольким потребителям. Основными характеристиками видеораспределителей являются входное и выходное сопротивления, а также количество выходов (количество возможных потребителей), амплитудночастотная характеристика (АЧХ), фазочастотная характеристика (ФЧХ), полоса пропускания видеотракта. Для видеоусилителей важным показателем является возможность и количество независимых регулировок усиления по частоте в диапазоне передачи видеосигнала.

Далее >>>