www.automatyka-budynkowa.com - artykuły - przewodowa analogowa transmisja wizji
Automatyka Budynkowa

22 Listopad 2017 - Witamy

Artykuły branżowe
Artykuły
Katalog branżowy
Katalog
branżowy
Baza firm
Baza firm
Kalendarz
Kalendarz
Forum
Forum
Kontakt
Kontakt
Menu

TOP5 Produkty

TOP5 Firmy

Kalendarz wydarzeń
Listopad 2017

PnWtŚr CzPtSoNd
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930   


Artykuły » PRZEWODOWA ANALOGOWA TRANSMISJA WIZJI

  PRZEWODOWA ANALOGOWA TRANSMISJA WIZJI

 Z różnych względów, ale najczęściej z uwagi na bezpieczeństwo, redukcję kosztów i konieczność użycia w przypadku interwencji profesjonalnych sił – centrum monitoringu CCTV jest zlokalizowane w pewnej odległości od monitorowanych obiektów. Decydujące znaczenie ma wówczas przesłanie obrazu dobrej jakości z kamery do rejestratora. W chwili obecnej występują, równolegle obok siebie, dwie technologie transmisji wizji: analogowa i cyfrowa. Najczęściej jednak stosowane są w praktyce do realizacji innych funkcji – transmisja analogowa w układach lokalnych, zaś cyfrowa – na dalsze odległości.

Na razie zajmijmy się transmisja analogową, a i to tylko jednym z przypadków – przewodową analogową transmisją wizji. Do jej bezspornych zalet należą: niski koszt, popularność urządzeń, prostota instalacji i łatwość obsługi. Natomiast podstawowe wady to niewątpliwie ograniczony zasięg transmisji, wrażliwość na zakłócenia (zwłaszcza tłumienie toru transmisyjnego), ograniczony dostęp dla większej grupy rozproszonych użytkowników. Dlatego też ten rodzaj transmisji wizji znalazł zastosowanie w lokalnych instalacjach telewizji obserwacyjnej, przy niewielkich odległościach transmisji i w warunkach ograniczeń finansowych.

Konstrukcja przewodowego, analogowego toru transmisji wizji umożliwia przesłanie sygnału elektrycznego wygenerowanego w kamerze (w procesie przetwarzania obrazu) za pomocą różnych mediów przewodowych do rejestratora lub innego urządzenia przetwarzającego sygnał obrazu. Najczęściej wykorzystywane media to przewody miedziane i światłowody. Bezpośrednio za kamerą często montuje się specjalne przetworniki mające za zadanie dopasować sygnał wyjściowy z kamery do rodzaju medium transmisyjnego - tym urządzeniem bywają: transmitery, modulatory, transformatory, filtry, adaptery itp. Spośród popularnych mediów transmisyjnych należy wymienić koniecznie:

a)      Przewód koncentryczny, zbudowany z przewodu miedzianego (drut lub linka), który kolejno otaczają:

  • warstwa izolatora separująca przewód od otoczenia
  • ekran metalowy (miedziany, aluminiowy lub stalowy, w postaci siatki lub oplotu) chroniący przewód przed wpływem zewnętrznego pola elektromagnetycznego 
  • zewnętrzna warstwa ochronna.

Przewody koncentryczne do transmisji sygnału wizji charakteryzują się typową impedancją falową 75 Ohm. Do jego podstawowych zalet należą:

  • dopasowanie falowe do standardowych wejść typowych urządzeń audio-video
  • ekran metalowy zapobiegający zakłóceniom sygnału
  • możliwość zastosowania preemfazy (układ zwiększający wartość sygnału wraz ze wzrostem częstotliwości) i deemfazy (układ zmniejszający wartość sygnału wraz ze wzrostem częstotliwości).

Natomiast do wad przewodów koncentrycznych należy generalnie zaliczyć:

  • różnica rezystancji przewodów sygnałowych i ekranu. Przy istniejącej różnicy potencjałów mas kamery i odbiornika, skutkuje to pojawieniem się napięcia zakłócającego w torze transmisji, a w konsekwencji pojawienie się poziomych pasów w obrazie (stałych lub ruchomych, w zależności od stałej lub zmiennej różnicy potencjałów)
  • zakłócenia elektromagnetyczne w otoczeniu, nie zawsze tłumione przez ekran, wywołujące wyraźne pogorszenie jakości obrazu
  • wzmacnianie sygnału w torze kabla wzmacnia zakłócenia (nie ma możliwości wzmacniania różnicowego).

Zasadnicze parametry charakterystyczne przewodu koncentrycznego to:

  • tłumienność sygnału transmitowanego, podawana w dB/100m, zależna od częstotliwości (rosnąca wraz z nią)
  • pojemność liniowa (wynikająca z wzajemnego oddziaływania przewodu i ekranu jako okładek kondensatora), podawana w F/m
  • skuteczność ekranowania, obrazująca zdolność ekranu do ochrony przewodu przed promieniowaniem zewnętrznym, podawana w dB
  • rezystancje: zewnętrzna (ekranu) i wewnętrzna (przewodu), podawane w ohmach.

Zastosowanie kabla koncentrycznego to głównie transmisja pojedynczych sygnałów na małe odległości, w otoczeniu o niskich zakłóceniach. Połączenie kamery z rejestratorem może być realizowane na odległość rzędu 100 ÷ 500 metrów za pomocą przewodu koncentrycznego o impedancji 75 W. Maksymalna odległość silnie zależy od jakości kabla – przy przewodach specjalnej jakości można osiągnąć dystans nawet do 1 000 metrów. Niemniej przy dystansach powyżej 300 … 500 m zaleca się stosowanie specjalnych wzmacniaczy sygnałów. Zwrócić trzeba też uwagę na fakt, że kamery kolorowe są bardziej wrażliwe na długość przewodów– początkowe objawy to malejące nasycenie kolorów.

b)      Skrętka – to para przewodów miedzianych pokrytych izolacją i skręconych spiralnie dookoła siebie. Najczęściej obecnie pogrupowane po cztery pary zabezpieczone koszulka zewnętrzną. Każdy z kabli wewnątrz posiada inny kolor izolatora. Skrętka bez ekranu oznaczana jest jako przewód UTP, zaś ekranowana – jako FTP. Używane bywają do transmisji pojedynczego sygnału video (na jednej parze) lub połączenia wielokrotnego (maksimum 4 tory). Do niewątpliwych zalet skrętki należą:

  • możliwość transmisji kilku sygnałów w jednym przewodzie (do 4 sygnałów)
  • mniejsze rozmiary fizyczne przewodu
  • szeroki obszar zastosowań tego samego typu przewodu (sieci telefoniczne, sieci komputerowe, sieci dozorowe)
  • wysoka odporność na zakłócenia zewnętrzne – wynika z nadawania takich samych sygnałów w obu przewodach, ale w przeciwnych fazach, oraz zastosowania wzmacniaczy różnicowych na końcu linii; wytłumiają one silnie składowe sumacyjne, a więc zakłócenia pojawiające się jednakowo w obu liniach.

Najważniejsze wady przewodu typu skrętka to:

  • konieczność zastosowania skomplikowanych systemów nadawania i odbioru sygnału,
  • konieczne rezystory dopasowujące falowo, równe połowie impedancji falowej pary, podłączone w szereg z każdą parą,
  • impedancja falowa 50 W powoduje konieczność stosowania układów dopasowujących do wejść i wyjść video.

Układy transmisji sygnału video po skrętce wymagają zastosowania dodatkowych urządzeń dopasowujących:

  • transformatory pojedynczego sygnału – stosuje się na początku i na końcu odcinka toru transmisji wykonanego skrętką, przez co tor transmisji wygląda następująco:
    Kamera – przewód koncentryczny – transformator – skrętka – transformator – przewód koncentryczny – rejestrator
    Taki układ przenosi obraz kolorowy dobrej jakości i możliwe jest przesłanie 4 sygnałów obok siebie (w jednym kablu FTP) bez straty jakości obrazu, ale układ jest wrażliwy na długość przewodu ponad 300 m (wraz z odległością silnie zanikają kolory).
  • transformatory wielokrotnego sygnału (4 tory) – stosuje się na początku i na końcu odcinka toru transmisji wykonanego skrętką. Jakość przesłanego obrazu bardzo dobra bez względu na ilość sygnałów transmitowanych. Mogą wystąpić minimalne odbicia przy zastosowaniu kamer o dużej ilości klatek / sekundę. Przy długości kabla powyżej 300m obserwowane straty kolorów (do zupełnego zaniku).
  • transmitery audio / video – stosuje się na początku i na końcu odcinka toru transmisji wykonanego skrętką. Transmiter składa się z nadajnika montowanego od strony kamery i odbiornika. Układ posiada znormalizowane wartości długości kabla, dla których jakość transmisji jest optymalna, ze względu na dopasowanie falowe odbiornika z nadajnikiem (w przypadku innych odległości przesyłu występują rozmycia i odbicia w obrazie). Na transmiterze dopuszczalna jest odległość do 1800 m, ale znaczne pogorszenie jakości obrazu następuje dla odległości większych niż 900 m (zanik ostrości i chrominancji). Regulowana w odbiorniku wartość składowej stałej sygnału nie poprawia jakości, a jedynie powoduje znaczne rozjaśnienie obrazu, aż do zaniku ciemnych szczegółów (może mieć zastosowanie jedynie w przypadku monitoringu czarno-białego, w warunkach słabego oświetlenia).

Bardzo ważne jest, że w żadnym z powyższych układów zakłócenia elektromagnetyczne pochodzące od urządzeń indukcyjnych nie wpływają na jakość obrazu.

c)      Światłowody – to cienkie szklane włókna, zwane rdzeniami, otoczone płaszczem z tworzywa sztucznego. Jest to, zatem, rodzaj falowodu optycznego, służący do przesyłania promieniowania świetlnego. Dzięki temu, ze rdzenie mają największy w strukturze światłowodu współczynnik załamania światła, uzyskujemy praktycznie całkowite wewnętrzne odbicie transmitowanych promieni świetlnych, które są generowane przez diodę LED lub laser zamontowany na końcu światłowodu i sterowany impulsami elektrycznymi. Pierwotnie stosowany dla celów dekoracyjnych i oświetleniowych, obecnie najczęściej wykorzystywany jest w telekomunikacji i do transmisji danych z prędkością do 3 Tb/s.

Wielką zaletą światłowodu jest dobre zabezpieczenie przepływu danych przed niepowołanym dostępem. Światłowody nie emitują zewnętrznego pola elektromagnetycznego, dzięki czemu niemożliwe jest podsłuchanie transmisji, jeżeli nie posiada się dostępu fizycznego. Cechuje je duża odporność na zewnętrzne zakłócenia elektromagnetyczne, bardzo niski współczynnik błęduy nawet przy najszybszych transmisjach oraz mała tłumienność jednostkowa.

Światłowody włókniste dzielimy na: jednomodowe i wielomodowe. Mod jest charakterystycznym rozkładem pola elektromagnetycznego odpowiadającym danemu kątowi rozchodzenia się fal w falowodzie. Płaskie fale świetlne odbijają się na granicy ośrodków (zewnętrzna powierzchnia włókien), rozchodzą się zygzakowato i interferują ze sobą, nasilając się i wygaszając periodycznie w rdzeniu. W pojedynczym włóknie równanie falowe z warunkami brzegowymi i z uwzględnieniem interferencji, ma tylko skończoną, skwantowaną liczbę rozwiązań – każde rozwiązanie odpowiada jednemu kątowi (względem osi światłowodu) rozchodzenia się promienia swietlnego (fali elektromagnetycznej) tworząc pojedynczy mod. O tym ile modów przenosi dany światłowód decyduje geometria włókna prowadzącego promieniowanie, właściwości optyczne materiału rdzenia i płaszcza oraz długość przekazywanej fali. Ważne jest, że w zakresie danego modu zachowane są stałość poprzecznego rozkładu pola elektromagnetycznego i jego polaryzacji wzdłuż osi falowodu.

Światłowody wielomodowe można dodatkowo podzielić na skokowe i gradientowe, uwzględniające fakt zmiany współczynnika załamania światła pomiędzy rdzeniem i płaszczem, która następuje gwałtownie lub płynnie. Powoduje to spowalnianie lub przyśpieszanie promieni na granicy ośrodków, a więc zróżnicowanie dróg dla poszczególnych długości fali, a w efekcie dyspersję chromatyczną.

Głównymi parametrami włókien szklanych są: rozmiar, tłumienność liniowa, liczba modów, możliwość stosowanie zwielokrotnienia częstotliwościowego (kolorów promieni), tłumienie odbić (pochodzących od miejsc połączenia i końcówek), maksymalny czas propagacji.

Stwierdzić należy, iż większa ilość modów oznacza większą podatność na rozmycie promienia przy dużych odległościach. Dlatego, jeżeli nie ma dodatkowych urządzeń wzmacniających, aby sygnał był skupiony stosuje się ograniczoną długość światłowodu sięgającą do 3000 metrów. W światłowodzie jednomodowym może biec tylko jeden mod - są to światłowody o wartości znormalizowanej częstotliwości V mniejszej od około 2,405; powyżej tej wartości, światłowód jest wielomodowy. Światłowód jednomodowy, służący do przesyłania jednego modu światła (nazywanego modem podstawowym) w porównaniu ze światłowodem wielomodowym pozwala na transmisję na dłuższą odległość, bez stosowania wzmacniacza.

Inną wada światłowodów jest rozmycie – powodowane dyspersją modową: otóż prędkości propagacji dla poszczególnych modów różnią się nieznacznie powodując, że docierają do celu rozsunięte względem siebie. Jest ono zjawiskiem niepożądanym w telekomunikacji światłowodowej, ponieważ ogranicza ono maksymalną prędkość przesyłania danych - inaczej kolejne impulsy mogłyby zmywać się ze sobą i powodować utratę danych.

Do zalet światłowodów należy bezwzględnie zaliczyć:

  • wysoką odporność na zakłócenia elektromagnetyczne
  • brak generacji zakłóceń elektromagnetycznych
  • brak prądów błądzących
  • brak różnic potencjałów
  • bardzo małą tłumienność sygnału
  • dużą trwałość, ponad 25 lat eksploatacji
  • dużą prędkość transmisji i dużą przepustowość łącza

Wśród wad światłowodów należy wymienić:

  • wysoką cenę wykonania łącza, wynikłą m.in. z trudności w zarabianiu złącz i łączeniu linii oraz drogich przetworników i wzmacniaczy.

Światłowody w technologii budowy CCTV znalazły zastosowanie głównie w przypadku:

  • systemów o dużej przepustowości lub wymaganej dużej odległości przesyłu
  • systemów budowanych w warunkach dużych zakłóceń i dużych odległości transmisji.

Na zakończenie tego rozdziału należy jeszcze powiedzieć o rodzajach modulacji stosowanych w transmisjach analogowych wizji. Celem stosowania modulacji jest uniezależnienie sygnału od zakłóceń kanałowych i przystosowanie do wysyłania na duże odległości – realizuje się to przez zmiany sygnału pierwotnego, głównie jego amplitudy i częstotliwości.

W transmisjach analogowych sygnałów wizji stosuje się modulacje amplitudowe: dwu wstęgowe DSB-AM i quasi jednowstęgowe z częściowo stłumioną nośną VSB-AM. Przy stosowaniu modulacji VSB-AM nie jest wymagany odstęp pomiędzy kanałami pod warunkiem małej różnicy mocy pomiędzy nimi. Chcąc dopuścić większe różnice poziomów sygnału niż 3dB (niektóre odbiorniki 8dB) musimy stosować większe odstępy kanałowe, odstęp dwóch lub więcej kanałów. Natomiast w przypadku modulacji DSB –AM sygnał zmodulowany zajmuje większe pasmo, dlatego konieczne jest zachowanie odstępu przynajmniej dwóch kanałów. To powoduje gorsze wykorzystanie dostępnego pasma transmisji, a więc mniejszą przepustowość sieci.

Inną modulacją stosowaną w transmisji wizyjnej jest modulacja częstotliwościowa FM – polega ona na ciągłej zmianie częstotliwości sygnału z zachowaniem amplitudy, a więc i mocy. Jest ona bardziej odporna na zakłócenia oraz ma dużo wyższą sprawność energetyczną. W celu poprawienia wskaźnika S/N stosuje się procesy preemfazy i deemfazy (wzmacniania w nadajniku i tłumienia w odbiorniku wysokich częstotliwości pasma).

Urządzenia umożliwiające dopasowanie sygnałów elektrycznych do warunków transmisji (np. zmianę częstotliwości do przesyłania w określonym kanale) nazywane są modulatorami. Modulatory pokrywają pasmo stosowane w transmisjach telewizyjnych 470 MHz ÷ 862 MHz (kanały 21- 69), dzięki czemu odbiór sygnału wizyjnego jest możliwy na znormalizowanym odbiorniku (monitorze, telewizorze itp). Otrzymany obraz jest dobrej jakości, bez zakłóceń i zniekształceń, dla wszystkich dostępnych kanałów, przy założeniu, że długość kabla koncentrycznego nie przekracza 100 m; powyżej tej odległości tłumienie kabla dla przesyłanej częstotliwości jest zbyt duże, aby odbierać prawidłowy obraz.

Autor: ALKAM


Dodano: 14.05.2010

SKLEP INTERNETOWY


Nowości w katalogu



PARTNERZY SERWISU