監(jiān)控系統(tǒng)中的信號有三類：圖像、音頻、數(shù)據，如何將這三種信號置于有效的控制之下要考慮的因素之一是----傳輸問題。在光纖應用之前，銅纜因為費用低廉而被大量采用（但在遠距離傳輸上采用光纖傳輸?shù)某杀疽陀诓捎勉~纜傳輸），但是沒有經過補償（加權放大）的銅纜傳輸越來越暴露其缺點，傳輸距離短，保密性差，容易受到電磁干擾，維護費用高等等。光纖出現(xiàn)之后，光纖通訊的應用得到迅猛發(fā)展，已經成為遠距離/近距離傳輸（超過1500/1800米的距離）的首選，可以預料當光纖成本進一步下降，光纖可部分取代銅纜大量應用。

光纖監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸中，按傳送信號的模式大致可分為兩種方式：其一是模擬光纖傳輸，其二是數(shù)字光纖傳輸。目前，模擬光纖傳輸因為其成熟的技術保證而得到廣泛的應用。通常采用的模擬光纖傳輸，大致可分為以下幾類：VIDEO、DATA、AUDIO、VIDEO+DATA、VIDEO+AUDIO、 VIDEO+DATA+AUDIO等。

在本篇中主要討論模擬光纖傳輸?shù)募夹g、工藝、設備類型、視頻信號的幾個重要參數(shù)名詞解釋、測試問題以及設計方案（選用設備）要考慮的安全、有效的維護保證和成本等因素。

1 、光纖傳輸設備的技術和工藝

（1）傳統(tǒng)的模擬光端機所采用的技術有兩種：FM和AM。早期各大公司的光纖傳輸設備大多采用AM技術，而隨著時間的推移，F(xiàn)M技術已經成為市場的主流，下表將AM與FM的特點作以定性比較：

表1 由上表比較可知，F(xiàn)M技術較AM技術更為可靠：抗干擾能力強，保真度高，在線形良好的介質中傳輸，對非線形失真的要求不高，可大幅度提高光接收機的靈敏度。

（2）早期的光纖傳輸設備所采用的焊接工藝為插件式，插件焊接工藝有其先天不足的一面，如板間電磁干擾大，設備功耗大，產品體積大等等，這樣就對傳輸系統(tǒng)造成了一定的影響，由于板間電磁干擾較大，系統(tǒng)引入的噪聲也較大，從而影響到系統(tǒng)的信噪比和系統(tǒng)的視頻指標；現(xiàn)在的產品大多采用SMT工藝，降低了系統(tǒng)的電磁噪聲影響，可以更好的體現(xiàn)設計意圖。

2、 光纖傳輸設備的類型

光纖傳輸設備傳輸方式可簡單的分成：多模光纖傳輸設備和單模光纖傳輸設備。

（1） 多模光纖傳輸設備所采用的光器件是LED，通常按波長可分為850nm和1300nm兩個波長，按輸出功率可分為普通LED和增強LED----ELED。多模光纖傳輸所用的光纖，有62.5mm和50mm兩種。不同波長的光在多模光纖上的傳輸特性如下：

表2 由上表可見，在多模光纖上傳輸決定傳輸距離的主要因素是光纖的帶寬和LED的工作波長，例如，如果采用工作波長1300nm的LED和50微米的光纖，其傳輸帶寬是400MHz.km，鏈路衰減為0.7dB/km，如果基帶傳輸頻率F為150MHz，對于出纖功率為-18dBm，接收靈敏度為-25 dBm的光纖傳輸系統(tǒng)，其最大鏈路損耗為7 dB，則可計算：

那么實際傳輸測試時，L￡2.6km，由此可見，決定傳輸距離的主要因素是多模光纖的帶寬。

（2）單模傳輸設備所采用的光器件是LD，通常按波長可分為850nm和1300nm兩個波長，按輸出功率可分為普通LD、高功率LD、DFB-LD（分布反饋光器件）。單模光纖傳輸所用的光纖最普遍的是G.652，其線徑為9微米。不同波長的光在G.652光纖上傳輸特性見下表

表3 由表3可知，1310nm波長的光在G.652光纖上傳輸時，決定其傳輸距離限制的是衰減因數(shù)；因為在1310nm波長下，光纖的材料色散與結構色散相互抵消總的色散為0，在1310nm波長上有微小振幅的光信號能夠實現(xiàn)寬頻帶傳輸。

1550nm波長的光在G.652光纖上傳輸時衰減因數(shù)很小，單純從衰減因數(shù)考慮，1550nm波長的光在相同的光功率下傳輸?shù)木嚯x大于1310nm波長的光下的傳輸?shù)木嚯x，但是實際情況并非如此，單模光纖帶寬B與色散因數(shù)D的關系為：

B=132.5/（Dl*D*L）GHz

其中L為光纖的長度，Dl為譜線寬度，對于1550nm波長的光，其色散因數(shù)如表3為20 ps/（nm.km），假設其光譜寬度等于1nm，傳輸距離為L=50公里，則有：

B=132.5/（D*L）GHz=132.5MHz

也就是說，對于模擬波形，采用1550nm波長的光，當傳輸距離為50公里時，傳輸帶寬已經小于132.5 MHz，如果基帶傳輸頻率F為150MHz，那么傳輸距離已經小于50km，況且實際應用中，光源的譜線寬度往往大于1nm。

從上式可以看出，1550nm波長的光在G.652光纖上傳輸時決定其傳輸距離限制的主要是色散因數(shù)。

視頻信號的DG（微分增益），DP（微分相位），S/N（信噪比）

DG（微分增益）：在 PAL制電視信號中，彩色信號是調制在頻率為4.43MHz的色副載波上，而色副載波又是迭加在亮度信號上的，色副載波的幅度決定彩色信號的飽和度。視頻信號的DG失真是指系統(tǒng)的增益特性隨輸入信號的電平而變化。通俗的說，由于亮度消隱電平變到白電平時，在視頻通道輸出端產生色度信號幅度的變化，這樣，在亮的部分和暗的部分，其彩色飽和度，色調（尤其是飽和度）均有不同的變化。

DP（微分相位）：在PAL制電視信號中，彩色信號是調制在頻率為4.43MHz的色副載波上，而色副載波又是迭加在亮度信號上的，色副載波的相位決定彩色信號的色調。視頻信號的DG失真是指上系統(tǒng)的相移特性隨輸入視頻信號而變化。傳輸線路上的相移量隨不同亮度電平而變化，則色同步和色副載波之間相移就起變化，于是畫面亮的部分和暗的部分的色調就不同。

S/N（信噪比）：在電視信號傳輸中，常用信號功率的峰峰值和噪聲的有效值之比表示其值。

3 、光纖傳輸設備的視頻指標檢測及常用儀器

（1）工業(yè)監(jiān)控中，由于模擬調頻信號的解調噪聲譜呈三角形狀，隨著基帶頻率的增高，解調噪聲也越來越大，隨著S/N的下降，圖象質量也不斷下降，表現(xiàn)在監(jiān)視器畫面上為有規(guī)則的的細斜紋圖案，飄動狀干擾圖案，雪花等等。

當調制波形是模擬信號時，則檢波后信號電平隨信號頻率的增高而降低，表現(xiàn)為非線形失真，使基波的諧波分量增加，從而影響到DG（微分增益），DP （微分相位）。DG微分增益不滿足要求。色度信號的幅度在不同的亮度電平上發(fā)生了變化，色度信號的幅度變化導致色飽和度發(fā)生變化。這樣，在屏幕的亮度發(fā)生變化時，圖像的色飽和度也要發(fā)生變化，亮電平時的紅色在睛電平時可能變?yōu)闇\紅或深紅，造成圖像失真。DP 微分相位不滿足要求。色度信號的相位在不同的亮度電平上發(fā)生了變化，色度信號相位變化導致色彩發(fā)生變化。這樣，在亮度電平發(fā)生變化時，圖像的顏色也要發(fā)生變化，造成失真。

（2）眾所周知光衰減器通常采用空氣衰減或偏振片衰減以增加傳輸損耗，數(shù)字信號光纖傳輸時，可用BER表示其傳輸質量的好壞，并且可采用增加光衰減器的方法來測試接收機的靈敏度。但是多路視頻模擬信號在光纖中傳輸時，更多的要考慮噪聲影響及系統(tǒng)的非線形失真（包括光器件和光纖的非線形失真），所以如果采用添加光衰減器所測試出的光功率只是單純的功率量，其引入的系統(tǒng)信號噪聲、S/N、系統(tǒng)的非線形失真是無法通過添加光衰減器的方法模擬。最好的方法是采用實際距離的光纖進行檢測。

（3） 視頻方面有反射損耗、介入增益及其穩(wěn)定度、視頻雜波、視頻非線性和視頻線性失真五大指標，并以此來反映模擬信號的通道質量。

光纖傳輸方面有光功率、栽噪比、接受靈敏度反映光纖傳輸質量。

有以下幾個測試參數(shù)：

1）、出纖光功率

2）、信噪比

3）、微分增益

4）、微分相位

5）、視頻信號幅度

6）、視頻波形監(jiān)測及色度相位監(jiān)測

（4）測試儀器：

1）、頻譜分析儀

2）、試信號發(fā)生器

3）、量示波器

4）、波形監(jiān)視儀

5）、視頻綜合測試儀

6）、示波器

7）、光功率計

可選用以下儀器方案：

（1） Tek 2715有線電視頻譜分析儀；

（2） TSG-271PAL電視測試信號發(fā)生器；

（3） VM700T全自動視頻綜合測試儀；

（4） Tek1711B電視波形監(jiān)視器

（5） Tek1721矢量示波器

（6） TOP-200光功率計

設計方案（選用設備）要考慮的安全、有效的維護保證和成本因素

首先，電信上的光纖傳輸設備中，為維護系統(tǒng)的安全，一般具備環(huán)路系統(tǒng)，以保證可靠傳輸；閉路電視光纖傳輸系統(tǒng)中，基本是點對點傳輸，一般不具備倒換系統(tǒng)。

如果傳輸所用光纖或者傳輸設備出現(xiàn)故障，將影響整個系統(tǒng)的運轉。因此，應該盡量避免采用大容量復用（如64路、32路視頻/音頻設備）的光纖傳輸設備，而采用小容量（如8路，甚至4路視音頻設備）傳輸設備以保證系統(tǒng)整體的安全性。

其次，一旦設備本身出了故障，則整個監(jiān)控系統(tǒng)將陷于癱瘓，而且一般這種設備很昂貴，業(yè)主不會考慮備用備件，廠家也不會備有現(xiàn)貨（都是定單生產），同時維修周期很長（一般會超過1個月）。所以，從安全及有效維護的角度來看不能不周全考慮。

另外，從成本方面來講，雖然采用大容量復用傳輸達到節(jié)省光纖資源的目的，但其成本遠遠高于采用小容量光傳輸方案。而且隨著光纖價格的進一步下調，光傳輸系統(tǒng)里光纖（纜）成本所占的比重越來越小，而光端機的采購費用所占比重越來越大。

所以，除了受囿于光纖資源限制，一般的方案設計還是不采用大容量復用光傳輸設備。況且從保證信號傳輸?shù)馁|量考慮，目前的監(jiān)控視頻信號大容量復用傳 輸是否都能滿足監(jiān)控視頻信號的指標要求還需進一步探討。

從監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展趨勢來看，光纖數(shù)字傳輸設備是未來發(fā)展的方向。但是，因為技術的因素，在現(xiàn)階段應用于監(jiān)控行業(yè)的光纖數(shù)字傳輸設備仍然是概念性過渡產品。光纖模擬傳輸設備因其技術成熟、價格低廉、實時無損傳輸?shù)葍?yōu)點，仍然是一種優(yōu)秀的傳輸手段，它必將在近幾年內仍得到廣泛應用。

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