视频模拟光纤传输系统解决方案解析

1、视频模拟光纤传输系统解决方案解析    监控系统中的信号有三类：图像、音频、数据，如何将这三种信号置于有效的控制之下要考虑的因素之一是-传输问题。在光纤应用之前，铜缆因为费用低廉而被大量采用（但在远距离传输上采用光纤传输的成本要低于采用铜缆传输），但是没有经过补偿（加权放大）的铜缆传输越来越暴露其缺点，传输距离短，保密性差，容易受到电磁干扰，维护费用高等等。光纤出现之后，光纤通讯的应用得到迅猛发展，已经成为远距离/近距离传输（超过1500/    监控系统中的信号有三类：图像、音频、数据，如何将这三种信号置于有效的控制之下要

2、考虑的因素之一是-传输问题。在光纤应用之前，铜缆因为费用低廉而被大量采用（但在远距离传输上采用光纤传输的成本要低于采用铜缆传输），但是没有经过补偿（加权放大）的铜缆传输越来越暴露其缺点，传输距离短，保密性差，容易受到电磁干扰，维护费用高等等。光纤出现之后，光纤通讯的应用得到迅猛发展，已经成为远距离/近距离传输（超过1500/1800米的距离）的首选，可以预料当光纤成本进一步下降，光纤可部分取代铜缆大量应用。     光纤监控系统的传输中，按传送信号的模式大致可分为两种方式：其一是模拟光纤传输，其二是数字光纤传输。目前，模拟光纤传输因为其成熟的技术保证而得

3、到广泛的应用。通常采用的模拟光纤传输，大致可分为以下几类：VIDEO、DATA、AUDIO、VIDEO+DATA、VIDEO+AUDIO、VIDEO+DATA+AUDIO等。     在本篇中主要讨论模拟光纤传输的技术、工艺、设备类型、视频信号的几个重要参数名词解释、测试问题以及设计方案（选用设备）要考虑的安全、有效的维护保证和成本等因素。  光纤传输设备的技术和工艺    （1）传统的模拟光端机所采用的技术有两种：FM和AM。早期各大公司的光纤传输设备大多采用AM技术，而随着时间的推移，FM技术已经成为

4、市场的主流。采用FM技术较AM技术更为可靠：抗干扰能力强，保真度高，在线形良好的介质中传输，对非线形失真的要求不高，可大幅度提高光接收机的灵敏度。     （2）早期的光纤传输设备所采用的焊接工艺为插件式，插件焊接工艺有其先天不足的一面，如板间电磁干扰大，设备功耗大，产品体积大等等，这样就对传输系统造成了一定的影响，由于板间电磁干扰较大，系统引入的噪声也较大，从而影响到系统的信噪比和系统的视频指标；现在的产品大多采用SMT工艺，降低了系统的电磁噪声影响，可以更好的体现设计意图。 光纤传输设备的类型    光纤传输设

5、备传输方式可简单的分成：多模光纤传输设备和单模光纤传输设备。    （1） 多模光纤传输设备所采用的光器件是LED，通常按波长可分为850nm和1300nm两个波长，按输出功率可分为普通LED和增强LED-ELED。多模光纤传输所用的光纤，有62.5mm和50mm两种。不同波长的光在多模光纤上的传输的距离是不同的。在多模光纤上传输决定传输距离的主要因素是光纤的带宽和LED的工作波长，例如，如果采用工作波长1300nm的LED和50微米的光纤，其传输带宽是400MHz.km，链路衰减为0.7dB/km，如果基带传输频率F为150MHz，对于出纤功率为-18dBm，接

6、收灵敏度为-25 dBm的光纤传输系统，其最大链路损耗为7 dB，则可计算：   ST连接器损耗：2dB（两个ST连接器）   光学损耗裕量：2 dB    则理论传输距离：    L=（7 dB-2 dB-2 dB）/0.7dB/km=4.2 km    L为传输距离，而根据光纤的带宽计算：    L=B/F=400MHz.km/150MHz=2.6km    其中 B为光纤带宽，F为

7、基带传输频率，    那么实际传输测试时，L2.6km，由此可见，决定传输距离的主要因素是多模光纤的带宽。     （2） 单模传输设备所采用的光器件是LD，通常按波长可分为850nm和1300nm两个波长，按输出功率可分为普通LD、高功率LD、DFB-LD（分布反馈光器件）。单模光纤传输所用的光纤最普遍的是G.652，其线径为9微米。经实验测试证明，1310nm波长的光在G.652光纤上传输时，决定其传输距离限制的是衰减因数；因为在1310nm波长下，光纤的材料色散与结构色散相互抵消总的色散为0，在1310nm波长上有微小

8、振幅的光信号能够实现宽频带传输。    1550nm波长的光在G.652光纤上传输时衰减因数很小，单纯从衰减因数考虑，1550nm波长的光在相同的光功率下传输的距离大于1310nm波长的光下的传输的距离，但是实际情况并非如此，单模光纤带宽B与色散因数D的关系为：    B=132.5/（Dl*D*L）GHz    其中L为光纤的长度，Dl为谱线宽度，对于1550nm波长的光，其色散因数如表3为20 ps/(nm.km)，假设其光谱宽度等于1nm，传输距离为L=50公里，则有：  

9、60; B=132.5/（D*L）GHz=132.5MHz    也就是说，对于模拟波形，采用1550nm波长的光，当传输距离为50公里时，传输带宽已经小于132.5 MHz，如果基带传输频率F为150MHz，那么传输距离已经小于50km，况且实际应用中，光源的谱线宽度往往大于1nm。    从上式可以看出，1550nm波长的光在G.652光纤上传输时决定其传输距离限制的主要是色散因数。视频信号的DG(微分增益)，DP（微分相位），S/N（信噪比）    DG(微分增益)：在PAL制电视信号中，彩色信号是

10、调制在频率为4.43MHz的色副载波上，而色副载波又是迭加在亮度信号上的，色副载波的幅度决定彩色信号的饱和度。视频信号的DG失真是指系统的增益特性随输入信号的电平而变化。通俗的说，由于亮度消隐电平变到白电平时，在视频通道输出端产生色度信号幅度的变化，这样，在亮的部分和暗的部分，其彩色饱和度，色调（尤其是饱和度）均有不同的变化。    DP（微分相位）：在PAL制电视信号中，彩色信号是调制在频率为4.43MHz的色副载波上，而色副载波又是迭加在亮度信号上的，色副载波的相位决定彩色信号的色调。视频信号的DG失真是指上系统的相移特性随输入视频信号而变化。传输线路上的相移

11、量随不同亮度电平而变化，则色同步和色副载波之间相移就起变化，于是画面亮的部分和暗的部分的色调就不同    S/N（信噪比）：在电视信号传输中，常用信号功率的峰峰值和噪声的有效值之比表示其值。光纤传输设备的视频指标检测及常用仪器    （1）工业监控中，由于模拟调频信号的解调噪声谱呈三角形状，随着基带频率的增高，解调噪声也越来越大，随着S/N的下降，图象质量也不断下降，表现在监视器画面上为有规则的的细斜纹图案，飘动状干扰图案，雪花等等。    当调制波形是模拟信号时，则检波后信号电平随信号频率的增高而降低，

12、表现为非线形失真，使基波的谐波分量增加，从而影响到DG(微分增益)，DP（微分相位）。DG微分增益不满足要求。色度信号的幅度在不同的亮度电平上发生了变化，色度信号的幅度变化导致色饱和度发生变化。这样，在屏幕的亮度发生变化时，图像的色饱和度也要发生变化，亮电平时的红色在睛电平时可能变为浅红或深红，造成图像失真。DP 微分相位不满足要求。色度信号的相位在不同的亮度电平上发生了变化，色度信号相位变化导致色彩发生变化。这样，在亮度电平发生变化时，图像的颜色也要发生变化，造成失真。    （2） 众所周知光衰减器通常采用空气衰减或偏振片衰减以增加传输损耗，数字信号光纤传输时

13、，可用BER表示其传输质量的好坏，并且可采用增加光衰减器的方法来测试接收机的灵敏度。但是多路视频模拟信号在光纤中传输时，更多的要考虑噪声影响及系统的非线形失真（包括光器件和光纤的非线形失真），所以如果采用添加光衰减器所测试出的光功率只是单纯的功率量，其引入的系统信号噪声、S/N、系统的非线形失真是无法通过添加光衰减器的方法模拟。最好的方法是采用实际距离的光纤进行检测。    （3） 视频方面有反射损耗、介入增益及其稳定度、视频杂波、视频非线性和视频线性失真五大指标，并以此来反映模拟信号的通道质量。光纤传输方面有光功率、栽噪比、接受灵敏度反映光纤传输质量。 

14、;   有以下几个测试参数：1、出纤光功率2、信噪比3、微分增益4、微分相位5、视频信号幅度6、视频波形监测及色度相位监测（4）测试仪器：1、频谱分析仪2、试信号发生器3、量示波器4、波形监视仪5、视频综合测试仪6、示波器7、光功率计可选用以下仪器方案：    （1） Tek 2715有线电视频谱分析仪；    （2） TSG-271PAL电视测试信号发生器；    （3） VM700T全自动视频综合测试仪；    （4） Tek1711B电视波形监视器&

15、#160;   （5） Tek1721矢量示波器    （6） TOP-200光功率计    设计方案（选用设备）要考虑的安全、有效的维护保证和成本因素    首先，电信上的光纤传输设备中，为维护系统的安全，一般具备环路系统，以保证可靠传输；闭路电视光纤传输系统中，基本是点对点传输，一般不具备倒换系统。如果传输所用光纤或者传输设备出现故障，将影响整个系统的运转。因此，应该尽量避免采用大容量复用（如64路、32路视频/音频设备）的光纤传输设备，而采用小容量（如8路，甚至4路视音频设备）传输设备以保证系统整体的安全性。    其次，一旦设备本身出了故障，则整个监控系统将陷于瘫痪，而且一般这种设备很昂贵，业主不会考虑备用备件，厂家也不会备有现货（都是定单生产），同时维修周期很长（一般会超过1个月）。所以，从安全及有效维护的角度来看不能不周全