В рубрику "Оборудование для передачи сигнала" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Артем Савельев
При реализации различных проектов очень важен выбор линий передачи телевизионного сигнала от приемного до передающего оборудования, потому что от характеристик линий связи зависит качество получаемого телевизионного изображения. Существует несколько сред для передачи сигнала: кабели типа "витая пара", коаксиальный и волоконно-оптический, беспроводные и телефонные линии связи, компьютерные сети. Остановимся на каждой из них подробнее
Коаксиальный кабель является самым распространенным средством передачи ТВ-сигнала. Он принадлежит к разряду несимметричных линий связи и имеет в своем составе центральную жилу, диэлектрик и оплетку. Сигнал передается по центральной жиле, а оплетка является экраном. Внешние помехи, индуцируемые оплеткой, заземляются. Таким образом, степень подверженности кабеля внешним помехам зависит от плотности оплетки. Оплетка коаксиальных кабелей может быть двух видов: витая и фольгированная. Кабель с витым экраном, или "с косичкой", используется обычно в охранных системах, системах видеонаблюдения, так как он более устойчив к внешним помехам.
Фольгированный коаксиальный кабель, как правило, не применяется в охранном телевидении, потому что подвержен низкочастотным помехам. Такие кабели широко применяются в кабельном телевидении, где сигнал передается на поднесущих частотах. При монтаже коаксиального кабеля нужно помнить о вероятности возникновения наводок от проложенных в непосредственной близости электрических кабелей. Также необходимо учитывать возможность появления паразитных земляных токов при прохождении сигналов по центральной жиле. Это бывает при подключении приемной и передающей аппаратуры к разным фазам электропитания либо к разным точкам заземления. Данная неполадка проявляется в искажении изображения в результате воздействия фоновых помех, более того, могут иметь место срывы синхронизации изображения.
Фоновые помехи можно устранить достаточно простым способом - установкой изолирующего трансформатора. Он ставится в разрыв коаксиальной линии на приемной стороне. Эффект развивается вследствие разрыва цепи помех по центральному проводнику и экранированной части. Паразитный земляной ток прерывается, а фоновые помехи исчезают. Но все-таки у изолирующих трансформаторов есть недостатки: полоса частот пропускания сигнала у них неравномерная. Поэтому более эффективным способом устранения частотных помех является установка устройств гальванической развязки, использующихся на базе оптоэлектронных преобразователей. К тому же данные устройства способны нейтрализовывать электромагнитные наводки с сетевой частотой 50 Гц.
Фоновые помехи - не единственная неприятность для коаксиального кабеля. При прохождении грозового фронта возможно возникновение статических разрядов на экране и центральной жиле кабеля. Между металлическими элементами приемно-передающего оборудования и оплеткой кабеля разность потенциалов может приблизиться к значению в несколько сотен вольт. Это явление хотя и кратковременное, но легко может привести в негодность оборудование, которое, как правило, стоит немалых денег. Во избежание таких случаев целесообразно внедрение систем грозозащиты. Они устанавливаются на приемных и передающих сторонах кабеля и играют роль шунта к заземлению для паразитных импульсов, которые возникают на экране кабеля и на центральной жиле.
В ходе передачи сигнала по коаксиальному кабелю большой протяженности образуются амплитудно-фазочастотные искажения. Степень этих искажений зависит от характеристик кабеля. Суммарное омическое сопротивление центральной жилы кабеля и его экрана уменьшает амплитуду сигнала на выходе кабеля. Это в совокупности с влиянием емкостной составляющей коаксиального кабеля ведет к существенному уменьшению сигнала на высших частотах. Кроме того, емкостные составляющие импеданса кабеля приводят к фазовому искажению сигнала на выходе кабеля. В результате происходит уменьшение четкости изображения и контрастности, значительно искажается цветопередача, цвет может исчезнуть совсем. При использовании коаксиального кабеля большой протяженности в случае воздействия внешних электромагнитных полей и шумов велика вероятность искажения сигнала. В этом случае, как правило, невозможно обойтись без дополнительного оборудования. В частности, для стабильной и качественной работы оборудования используются усилители, которые компенсируют потери сигнала и корректируют амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики сигнала.
Принцип передачи сигнала по кабелю типа витая пара заключается в преобразовании несимметричного сигнала в симметричный и передаче по кабелю двухполярного сигнала. Симметричный способ передачи сигнала заключается в установке оборудования для коррекции амплитудно-частотной характеристики линии связи на приемной стороне. Этот приемник преобразует несимметричный сигнал в симметричный, что позволяет повысить уровень защиты от помех при передаче нескольких сигналов разного типа по одному многопарному кабелю. Например, при трансляции звуковых сигналов, видеосигналов, телефонии и т.д. В витой паре, в противовес коаксиальному кабелю, внешние электромагнитные помехи воздействуют одновременно на оба проводника. Принимаемый сигнал, как известно, противофазный, а помеха синфазная, поэтому при передаче сигнала на усилитель, оборудованный дифференциальным входом, помеха автоматически подавляется. Стоит отметить, что монтаж и обслуживание систем с использованием многопарных кабелей обходится намного дешевле, чем аналогичные проекты, реализованные на коаксиальных кабелях. К тому же трудоемкость в данном случае намного ниже. Плюс к этому система из кабелей типа витая пара не такая громоздкая, закладные устройства меньшего сечения, требуется меньшее количество кабель-каналов. Можно заложить проект с запасом производительности, оставив незадействованные жилы в "многопарнике", которые затем использовать по мере необходимости. Существует большое количество устройств передачи ТВ-сигнала по витой паре на фиксированные длины кабелей, а также универсальные комплекты, способные подстраиваться под любые длину и тип линии связи. Следует помнить, что наиболее эффективна при эксплуатации неэкранированная витая пара, так как экранированный кабель подвержен влиянию паразитной емкости экрана, что практически вдвое снижает предельную дальность передачи ТВ-сигнала.
Наиболее важным моментом при передаче ТВ-сигнала по витым парам является точная настройка приемно-пере-дающего оборудования, от которой зависит качество получаемого сигнала. Как правило, для настройки используются специальные тест-генераторы телевизионного сигнала, формирующие испытательные телевизионные таблицы, с помощью которых можно точно скорректировать амплитудно-частотную характеристику витой пары и устранить частотные искажения.
При выборе оборудования для приема-передачи ТВ-сигнала по витой паре из всего многообразия моделей, представленных на рынке, не стоит забывать о наличии встроенного устройства грозозащиты. Выходные каскады передатчиков и входные каскады приемников могут выйти из строя под воздействием грозовых импульсных наводок. Поэтому грозозащита является обязательным фактором, чтобы избежать постоянного ремонта сгоревшего оборудования. При монтаже систем грозозащиты приемное и передающее устройство следует подключать к заземляющим элементам с целью отвода возникающих на кабелях статических разрядов.
Данный вид кабеля является наиболее эффективной средой передачи информации. По сравнению с другими линиями связи ВОК имеет существенные преимущества:
- значительная дальность передачи сигнала при небольших потерях;
- обладает широкой частотной полосой передачи сигналов;
- на него не воздействуют так называемые земляные токовые петли;
- не подвержен воздействию электромагнитных помех;
- хорошо защищен от постороннего доступа;
- его физическая структура обеспечивает высокий уровень безопасности при использовании в пожаро- и взрывоопасных помещениях.
Волоконно-оптические линии связи (ВО Л С) позволяют создавать многозадачные сети и могут использоваться для различных целей: в кабельном телевидении как системы передачи данных, в телефонии, в системах безопасности.
ВОК состоит из центрального силового элемента, вокруг которого расположены оптические волокна. Снаружи он заключен в защитную оболочку и имеет силовую конструкцию. Прокладка ВОЛС может производиться в различных условиях, поэтому имеются разные конструктивные варианты ВОК:
- для воздушных линий используется тросовый вариант;
- для подземной прокладки применяется бронированный кабель;
- для прокладки в водной среде -ВОК с влагонепроницаемым каркасом и т.д.
При ведении строительно-монтажных работ по прокладке волоконно-оптического кабеля необходимо четко выполнять технические требования по инструкции производителя ВОК, особенно касательно радиуса изгиба и максимального растяжения кабеля.
Само оптическое волокно имеет в своем составе центральный проводник света с высоким показателем преломления. Снаружи проводник заключен в оболочку с низким показателем преломления. Это позволяет световому лучу, проходящему по волокну, отражаться от оболочки и не выходить за ее пределы. Все оптические волокна делятся в зависимости от показателя преломлениия на две основные группы: многомодовые и одномодовые. По внутреннему проводнику многомодового кабеля одновременно проходят несколько световых лучей, которые под разными углами отражаются от внешнего проводника. Внутренний проводник одномодового кабеля имеет небольшой диаметр, соизмеримый с длиной передаваемой волны. Поэтому световые лучи идут вдоль продольной оси световода и от внешнего проводника не отражаются.
Любая волоконно-оптическая схема передачи информации состоит из следующих структурных элементов:
- источник сигнала;
- усилитель-модулятор в совокупности с лазерным или светодиодным излучателем. Светодиод под большим углом подачи света в волокно излучает свет широкого спектра в нескольких направлениях и используется в многомодовых кабелях. Лазерный излучатель имеет большую мощность, узкий угол подачи света и генерирует свет одной длины волны;
- волоконно-оптический кабель как среда передачи сигнала;
- фотодиод на приемной стороне и усилитель.
Одномодовый кабель имеет значительные преимущества перед многомо-довым. Его рабочая полоса частот в два раза шире, дальность передачи сигнала больше, а потерь меньше. Зато и стоимость оборудования гораздо выше, поэтому на участках ВОЛС протяженностью менее 10 км рекомендуется использовать многомодовый кабель. Производя расчеты при проектировании кабельных трасс, следует не упускать из внимания потери в местах подводящих разъемов и оптических сварок, потому что любой стык несет в себе затухание сигнала, величина которого зависит от профессиональности персонала, производящего монтаж. Волокно, как известно, имеет не совсем однородную структуру, что также нужно учитывать при расчетах дальности.
Иногда прокладка наземного канала передачи сигнала вызывает затруднения, а в некоторых случаях (например, в гористой или малонаселенной местности) это и вовсе экономически нецелесообразно. В таких случаях как нельзя лучше подходит радиорелейное оборудование, необходимым условием работы которого является прямая видимость приемной и передающей антенн. Дальность передачи сигнала зависит от его частоты: чем выше частота, тем меньше дальность. Комплект радиорелейного оборудования обычно включает в себя модули частотного уплотнения, которые обеспечивают передачу нескольких сигналов по одной линии связи.
Если дальность передачи небольшая, возможно применение оптических атмосферных линий. Телевизионный сигнал, преобразованный передающим оборудованием, трансформируется в мощный световой поток, который поступает на приемное оборудование через атмосферу. Принцип действия такой системы похож на принцип работы ВОЛС. Но для передачи сигнала здесь используется высокопрецизионная оптика с целью формирования узконаправленного оптического пучка. Это позволяет значительно снизить потери при приеме. Дальность передачи сигнала в такой системе связи сравнительно небольшая -1500 м, а надежность работы напрямую зависит от атмосферных явлений. Поэтому, например, при сильном тумане сигнал может полностью отсутствовать.
К использованию телефонных линий в качестве среды для передачи ТВ-сигнала начали прибегать достаточно давно. Такие системы работают по принципу малокадрового телевидения с использованием приемно-передающих модемов. Так как подобный канал связи имеет небольшую полосу пропускания, всего 3 кГц, в передающей части системы сигнал записывается в буфер, а затем построчно считывается и передается в канал. Поэтому на приемную часть сигнал попадает очень медленно и передача в реальном времени невозможна. Существуют устройства, увеличивающие скорость передачи кадров, - специальные модемы и устройства аппаратного сжатия телевизионного изображения. Сократить скорость передачи кадров можно с помощью замедления передачи опорного кадра и быстрой передачи межкадровой разности. Такой принцип обычно используется в системах видеонаблюдения. Передача сигнала практически в режиме реального времени с неплохим качеством изображения возможна благодаря развитию методов программного сжатия.
Локальные компьютерные сети также широко используются для передачи видеосигналов. В подобной системе передачи данных задействованы цифровые камеры со встроенными модемами и мини-серверами. Создание файлов происходит путем современных методов сжатия. Такие системы получили широкое распространение в охранном телевидении, где требуется вывод на монитор изображения со всех камер наблюдения в режиме реального времени, а также использование архивных данных. Существует специально программное обеспечение, позволяющее регулировать скорость передачи кадров и устанавливать нужное разрешение изображения.
Опубликовано: -2009
Посещений: 19424
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование для передачи сигнала" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
