视频模拟光纤传输系统解决方案解析.

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为基带传输频率，

那么实际传输测试时，L￡2.6km，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：

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，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。