1 引言

　　隨著人類文明的進(jìn)步和電子科技的快速發(fā)展，視頻通信作為人類視野的延伸，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。視頻通信應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜及應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，使通信的傳輸成為業(yè)界關(guān)注的重要話題，并促進(jìn)了通信傳輸方式由單一化向多元化迅速發(fā)展，各種傳輸方式以自己獨(dú)特的適應(yīng)性或便易性活躍在通信的舞臺(tái)上。視頻通信干擾問(wèn)題是困惑視頻通信工程商由來(lái)已久的難題，也成為視頻通信進(jìn)一步拓展的障礙。

　　2 視頻通信系統(tǒng)中的常見干擾和形成原因

　　說(shuō)起視頻干擾，要講一下視頻通信信號(hào)傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)方式視頻基帶傳輸。所謂的視頻基帶傳輸是指視頻信號(hào)不經(jīng)過(guò)頻率變換等任何處理由圖像攝取端通過(guò)同軸電纜直接傳輸?shù)奖O(jiān)視端的傳輸方式，圖像在傳輸時(shí)直接利用同軸電纜的0~6mhz來(lái)傳輸，非常容易受到干擾，使圖像出現(xiàn)網(wǎng)紋、橫紋和噪點(diǎn)影響視頻效果。對(duì)于基帶傳輸視頻干擾，從干擾源角度分為交流聲干擾和空間電磁波干擾，從干擾切入方式分為傳導(dǎo)式干擾和輻射式干擾。下面分析一下常見視頻干擾現(xiàn)象及其原因。

　　2.1 工頻干擾

　　(1) 干擾現(xiàn)象

　　圖像出現(xiàn)雪花噪點(diǎn)、網(wǎng)紋或很寬暗橫帶持續(xù)不斷滾動(dòng);

　　(2) 干擾形成原因

　　此現(xiàn)象是當(dāng)攝像端與監(jiān)控設(shè)備端同時(shí)接地時(shí)，由于地電阻及電纜外皮電阻的存在，在兩地之間電力系統(tǒng)各相負(fù)載不平衡或接地方式不同引起工頻電位差，從而產(chǎn)生工頻干擾所致。地電位使兩接地端存在電壓降，電壓降加在屏蔽層兩端并與大地(地電阻)構(gòu)成回路產(chǎn)生地電流，地電流經(jīng)過(guò)線纜屏蔽層形成干擾電壓，地電流的部分諧波分量落入視頻芯線，致使芯線與屏蔽層之間產(chǎn)生干擾電位，使干擾信號(hào)加入視頻信號(hào)中對(duì)視頻圖像形成干擾。

　　2.2 空間電磁波干擾

　　(1) 干擾現(xiàn)象

　　圖像出現(xiàn)較密的斜形網(wǎng)紋，嚴(yán)重時(shí)會(huì)淹沒(méi)圖像。

　　(2) 干擾原因

　　當(dāng)視頻電纜在空中架設(shè)時(shí)，空中電磁波干擾信號(hào)所產(chǎn)生的空間電場(chǎng)會(huì)作用于視頻傳輸線路，使線路兩端從而產(chǎn)生相當(dāng)大的電磁干擾電壓，其頻率約在200hz~2.3mhz。由于電纜中電位差的存在，使電纜屏蔽層產(chǎn)生干擾電流，而一般情況下攝像端和監(jiān)控設(shè)備端均為接地狀態(tài)，這就使干擾電流通過(guò)線纜兩端接地點(diǎn)與大地形成回路，導(dǎo)致終端負(fù)載產(chǎn)生干擾電壓，干擾信號(hào)耦合進(jìn)視頻信號(hào)中，產(chǎn)生圖像干擾情況。

　　2.3 低頻干擾(20hz-nkhz低頻噪聲干擾)

　　(1) 干擾現(xiàn)象

　　圖像出現(xiàn)靜止水平條紋;

　　(2) 現(xiàn)象原因

　　由于聲音、數(shù)據(jù)等信號(hào)屬于低頻信號(hào)，其頻帶狹窄在傳輸時(shí)只用到20hz~nkhz，幾乎采用任何種類的電纜都可以傳輸，一般只受交流聲干擾。用于傳輸視頻信號(hào)的同軸電纜，其屏蔽層抗干擾曲線特性表明干擾信號(hào)頻率越高其屏蔽性能越好，對(duì)于諸如載波電話、有線電臺(tái)等低頻率信號(hào)干擾反而顯得蒼白無(wú)力。低頻干擾信號(hào)同樣會(huì)在傳輸線纜上產(chǎn)生干擾電壓，從而影響圖像質(zhì)量。

　　2.4 高頻干擾(高頻噪聲干擾)

　　(1) 干擾現(xiàn)象

　　圖像出現(xiàn)雪花點(diǎn)或高亮點(diǎn);

　　(2) 現(xiàn)象原因

　　雖然視頻傳輸所用同軸電纜抗高頻干擾要比抗低頻干擾性能強(qiáng)，但是強(qiáng)高頻干擾信號(hào)還會(huì)對(duì)圖像的傳輸產(chǎn)生干擾。大電荷負(fù)載啟停、變頻機(jī)及高頻機(jī)等在工作時(shí)除了輸出高強(qiáng)度基波外，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生高強(qiáng)度的二次諧波。雖然諧波強(qiáng)度比基波低很多，但高次諧波頻帶很寬且成分復(fù)雜，所以基波的各次諧波都會(huì)對(duì)利用視頻基帶傳輸(即6mhz帶寬內(nèi))的視頻信號(hào)造成不同程度的干擾。經(jīng)過(guò)多次精密實(shí)驗(yàn)，高頻干擾信號(hào)的基波和諧波頻率均在45mhz以內(nèi)。

　　2.5 反射干擾

　　(1) 干擾現(xiàn)象

　　圖像出現(xiàn)重影;

　　(2) 干擾原因

　　視頻信號(hào)在傳輸過(guò)程中色度、亮度及飽和度都會(huì)有相應(yīng)衰減，當(dāng)傳輸視頻的同軸網(wǎng)絡(luò)阻抗不匹配(也稱失配)時(shí)，視頻信號(hào)傳輸?shù)浇K端會(huì)有部分色度、亮度及飽和度產(chǎn)生微反射，反射回來(lái)的信號(hào)會(huì)回到發(fā)射處形成再反射，與視頻信號(hào)疊加經(jīng)過(guò)延時(shí)和損耗到達(dá)終端。多個(gè)反射信號(hào)將在接收端產(chǎn)生碼間干擾，碼間干擾會(huì)導(dǎo)致監(jiān)視器收到錯(cuò)誤的輸入信號(hào)幅度和相位并顯示出來(lái)，這就使傳回來(lái)的圖像看起來(lái)好象清楚的圖像上又蒙上了一層模糊不清的圖像現(xiàn)象，即重影現(xiàn)象。

　　2.6 靜電干擾

　　(1) 干擾現(xiàn)象

　　圖像時(shí)有網(wǎng)紋時(shí)有噪點(diǎn)，且時(shí)有時(shí)無(wú);

　　(2) 干擾原因

　　在發(fā)電場(chǎng)、煤礦和工業(yè)企業(yè)等存在高電壓(1000v以上)輸出、嚴(yán)重機(jī)械摩擦及高電磁環(huán)境場(chǎng)所接地時(shí)的對(duì)地電位差都在400vp-p~1500vp-p之間。接地與大地之間存在電位差的現(xiàn)象就屬于靜電現(xiàn)象的一種，存在靜電現(xiàn)象時(shí)，接地端(包括冷地和熱地)和大地就相當(dāng)于一個(gè)帶正電荷和負(fù)電荷的電容器。根據(jù)電容器的工作原理可知，當(dāng)電荷容量達(dá)到一定程度時(shí)便會(huì)放電。那么靜電放電時(shí)便會(huì)在不同的接地端之間形成電位差，使傳輸線路上屏蔽層形成地電流，從而使干擾信號(hào)耦合進(jìn)視頻信號(hào)并送入視頻設(shè)備中。靜電對(duì)視頻傳輸干擾情況取決于靜電電壓差的大小，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成接口芯片的損傷或損壞。

　　3 解決方案

　　3.1 硬件抗干擾技術(shù)

　　硬件抗干擾具有效率高的特點(diǎn)，可將絕大多數(shù)干擾據(jù)之門外，硬件抗干擾技術(shù)是設(shè)計(jì)時(shí)的首選，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾通道。只要合理布置與選擇有關(guān)參數(shù)，適當(dāng)?shù)挠布垢蓴_措施就能抑制視頻通信系統(tǒng)的絕大部分干擾。常見的硬件抗干擾技術(shù)措施有：濾波(無(wú)源濾波和有源濾波)技術(shù)、去耦技術(shù)、隔離技術(shù)和接地技術(shù)等。

　　(1) 濾波技術(shù)

　　濾波的目的是為了抑制噪聲干擾，濾波分為無(wú)源濾波和有源濾波兩種。

　　無(wú)源濾波器

　　由無(wú)源元件(如電阻、電容和電感等)組成的濾波器稱為無(wú)源濾波器。信號(hào)通過(guò)濾波器，被衰減的信號(hào)頻帶稱為阻帶，被傳輸?shù)男盘?hào)頻帶稱為通帶。按照阻帶和通帶的頻譜可將濾波器分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器等四種。

　　在視頻通信系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)中，使用最多的是低通濾波器。

　　有源濾波器

　　由于視頻通信系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的體積和重量有很高的要求，而無(wú)源濾波技術(shù)中的rc低通濾波器在衰減無(wú)用信號(hào)的同時(shí)，也對(duì)有用信號(hào)進(jìn)行了衰減。因此，人們就設(shè)計(jì)出了由電阻、電容和有源元件(如晶體管、運(yùn)放)組成的濾波器，即有源濾波器。rc有源濾波器可做成混合型集成電路，體積很小，重量很輕，因而非常適合在視頻通信系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)中應(yīng)用。

　　(2) 去耦技術(shù)

　　視頻通信系統(tǒng)中，有很多干擾是通過(guò)數(shù)字信號(hào)電平轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生很大的沖擊電流，在傳輸線和共用電源內(nèi)阻上產(chǎn)生較大的壓降，并且耦合到供電電源上，使供電電壓跳動(dòng)導(dǎo)致的。

　　為了降低這種干擾的影響，除了在布線上采取措施，使雜散電容降至最小，更主要的是給每個(gè)集成電路配置去耦電容，如在門電路的電源線端和地線端加接去耦電容。

　　(3) 隔離技術(shù)

　　由于視頻通信系統(tǒng)很容易受到電磁波和強(qiáng)電設(shè)備的干擾，在衰減干擾信號(hào)的同時(shí)，還要考慮到將干擾源隔離，或者切斷干擾通道。常見的隔離方式有光電隔離、變壓器隔離、繼電器隔離和加屏蔽罩等。在視頻通信系統(tǒng)中加屏蔽罩是最適用的一種方法。

　　(4) 接地技術(shù)

　　視頻通信系統(tǒng)的干擾和系統(tǒng)的接地方式有很大的關(guān)系。接地技術(shù)往往是抑制噪聲的重要手段。為了減小干擾，在視頻通信系統(tǒng)的接地技術(shù)中要注意：數(shù)字“地”與模擬“地”分開;對(duì)同軸電纜要采取屏蔽接地;視頻通信設(shè)備要采取工作接地。

　　3.2 軟件抗干擾技術(shù)

　　應(yīng)用硬件抗干擾技術(shù)后，仍有少數(shù)干擾竄入視頻通信系統(tǒng)，引起不良后果，所以軟件抗干擾技術(shù)作為第二道防線。

　　常見的軟件抗干擾技術(shù)有：限幅濾波法(又稱程序判斷濾波法)、中位值濾波法、算術(shù)平均濾波法、遞推平均濾波法(又稱滑動(dòng)平均濾波法)、中位值平均濾波法(又稱防脈沖干擾平均濾波法)、限幅平均濾波法、一階滯后濾波法、加權(quán)遞推平均濾波法、消抖濾波法、限幅消抖濾波法等。限幅濾波法設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　實(shí)踐證明，上述抗干擾技術(shù)在視頻通信系統(tǒng)中是有效的，并且進(jìn)一步證明了抗干擾技術(shù)在視頻通信系統(tǒng)中的重要性。在視頻通信系統(tǒng)實(shí)際研制與維修過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)不同的干擾情況采取相應(yīng)的抗干擾措施，將干擾降低到最小，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。