專利名稱：一種模擬視頻信號抗干擾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于模擬視頻信號傳輸技術(shù)，具體涉及一種模擬視頻信號抗干擾裝 置，可以串行接入到利用采用視頻同軸電纜傳輸?shù)囊曨l信號傳輸路徑中，消除由于共地環(huán) 路原因造成的圖像干擾。
背景技術(shù)：
模擬視頻信號是一種重要的電氣信號形式如PAL視頻信號、雷達(dá)圖像信號、計(jì)算 機(jī)VGA信號等，涉及的設(shè)備包括雷達(dá)、電視/紅外偵察/觀瞄設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備、顯示器、 視頻信號記錄儀、顯示/控制處理計(jì)算機(jī)等。模擬視頻信號是一種低壓差(典型信號電壓峰峰值IV)、高帶寬(幾MHz 幾十 MHz)的基帶信號，常采用75歐姆特征阻抗的視頻同軸電纜進(jìn)行傳輸。當(dāng)利用視頻同軸電纜 進(jìn)行模擬視頻信號傳輸?shù)脑O(shè)備交聯(lián)在一起構(gòu)成一個(gè)大型系統(tǒng)時(shí)，往往會因?yàn)椤肮驳丨h(huán)路”的 原因，給圖像帶來嚴(yán)重的干擾條紋。附圖1是一個(gè)典型的具有共地環(huán)路的視頻傳輸系統(tǒng)的原理示意圖，附圖2是等效 圖。圖1中，同軸線兩端信號源和顯示設(shè)備的信號地均連接到大地上，形成一個(gè)視頻信號傳 輸路徑中的“共地環(huán)路”(相對于單點(diǎn)共地)。Gl是信號源的接地點(diǎn)，G2是顯示設(shè)備的接 地點(diǎn)，這兩個(gè)接地點(diǎn)間存在地電阻Rg。大地作為各種設(shè)備電信號的公共回路，存在地電流。 地電流在地電阻Rg上產(chǎn)生的電壓降Ug。Ug產(chǎn)生的電流Ig流過電纜外導(dǎo)體。由于電纜外 導(dǎo)體也存在電阻Rw，Ig在Rw上產(chǎn)生電壓降Uw，此電壓即為干擾電壓。Uw與信號源電壓Uy 迭加(見圖3)，形成對圖像的干擾，這就是“共地環(huán)路”引起的圖像干擾。當(dāng)同軸電纜長度 較短時(shí)，Rw很小，干擾電壓很小，產(chǎn)生的圖像干擾不明顯；當(dāng)同軸電纜較長(幾十米 幾百 米)，產(chǎn)生的干擾可能會非常嚴(yán)重。在系統(tǒng)集成過程中，由于設(shè)備之間交聯(lián)關(guān)系復(fù)雜，“共地環(huán)路”經(jīng)常無法避免。由于 所涉及設(shè)備可能是已定型設(shè)備，不能輕易變更技術(shù)狀態(tài)，這就給系統(tǒng)集成方提出了難題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種模擬視頻信號抗干擾器，在不改造現(xiàn)有設(shè)備的情況 下，消除因?yàn)楣驳丨h(huán)路造成的圖像干擾。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)方案如下作為一個(gè)單獨(dú)的電氣裝置，串接入利用視頻同軸電纜 作為傳輸介質(zhì)的視頻信號傳輸路徑中，該裝置包括兩個(gè)隔離型電源模塊、單端轉(zhuǎn)差分信號 電路、差分轉(zhuǎn)單端信號電路；隔離型電源模塊1將輸入電源轉(zhuǎn)換為單端轉(zhuǎn)差分信號電路所 需要的+5V_1和-5V_1兩個(gè)直流電源，這兩個(gè)電源的地信號GNDl在裝置內(nèi)作浮地處理，與 視頻輸入同軸電纜的屏蔽層相連；隔離型電源模塊2將輸入電源轉(zhuǎn)換為差分轉(zhuǎn)單端信號電 路所需要+5V_2和-5V_2兩個(gè)直流電源，這兩個(gè)電源的地信號GND2在裝置內(nèi)作浮地處理， 與視頻輸出同軸電纜的屏蔽層相連；單端轉(zhuǎn)差分信號電路將視頻同軸電纜傳輸?shù)膯味诵盘?轉(zhuǎn)換為差分信號，并送入差分轉(zhuǎn)單端信號電路，再次轉(zhuǎn)換為視頻同軸電纜傳輸?shù)膯味诵盘?。[0008]如上所述的模擬視頻信號抗干擾器，單端轉(zhuǎn)差分信號電路采用MAXIM公司差分信 號發(fā)送器芯片MAX4447/MAX4448/MAX4449，差分轉(zhuǎn)單端信號電路采用MAXIM公司的差分信 號接收器芯片MAX4444/MAX4445。如上所述的模擬視頻信號抗干擾器，在輸入模擬視頻信號的參考地信號GNDl和 輸出模擬視頻信號的參考地信號GND2之間加入雙向過壓保護(hù)電路，采用兩組各3個(gè)二極管 并聯(lián)之后連接于GNDl和GND2之間的方式實(shí)現(xiàn)，每組二級管同相串聯(lián)，但組之間反向并聯(lián)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于⑴該裝置只需串行接入到利用采用視頻同軸電纜作為 傳輸介質(zhì)的視頻信號傳輸路徑中，即可消除因共地環(huán)路原因?qū)σ曨l信號造成的干擾，無須 更改其他設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)，使用方便( 具體實(shí)現(xiàn)方案不損失視頻信號的低頻和直流分 量，保證終端顯示設(shè)備顯示的圖像無扭曲變形。( 采用高帶寬模擬芯片實(shí)現(xiàn)，-3dB信號傳 輸帶寬彡400MHz，保證圖像清晰度不受損失。該實(shí)用新型的特點(diǎn)在于利用單端轉(zhuǎn)差分信號、再將差分信號恢復(fù)為單端信號的 方案來避免由于共地環(huán)路原因引入的圖像干擾。在具體設(shè)計(jì)上，采用寬溫加固式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)充分考慮防振、防潮濕、防鹽霧、防霉菌、防電磁干擾的要求，電氣信號連接采用高可靠 性航空連接器，電氣設(shè)計(jì)上選用高性能器件，滿足模擬視頻信號傳輸?shù)母邘捯?，在消?圖像干擾的同時(shí)，保證圖像質(zhì)量不受損失；電源電路采用高品質(zhì)的軍品級別集成式電源模 塊，可靈活選擇直流或交流供電方式，具有防浪涌電流、電壓，過壓保護(hù)等功能。該裝置可在 惡劣環(huán)境條件下可靠工作，滿足一般設(shè)備的應(yīng)用要求。

圖1是一個(gè)具有“共地環(huán)路”的模擬視頻信號傳輸系統(tǒng)引入圖像干擾的原理圖；圖2為具有“共地環(huán)路”的模擬視頻信號傳輸系統(tǒng)引入圖像干擾的等效圖；圖3為模擬視頻信號抗干擾器的原理框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明為達(dá)到設(shè)計(jì)目的，需要消除圖像干擾產(chǎn)生的條件，即通過某種措施消除“共地環(huán) 路”。本實(shí)用新型選擇了先將單端電壓形式的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為差分電壓信號，再將差分 電壓信號恢復(fù)為單端電壓信號的方案。原理框圖如附圖3所示。利用隔離型電源模塊1將輸入電源轉(zhuǎn)換為單端轉(zhuǎn)差分信號電路所需要的+5V_1 和-5V_1兩個(gè)直流電源，這兩個(gè)電源的地信號GNDl在裝置內(nèi)作浮地處理，與視頻輸入信 號的屏蔽層相連。利用隔離型電源模塊2將輸入電源轉(zhuǎn)換為差分轉(zhuǎn)單端信號電路所需要 +5V_2和-5V_2兩個(gè)直流電源，這兩個(gè)電源的地信號GND2在裝置端作浮地處理，與視頻輸出 信號的屏蔽層相連。為減小抗干擾器的體積，電源電路采用集成式隔離型電源模塊。集成式電源模塊 采用6面體金屬屏蔽封裝，可以有效屏蔽隔離變壓器的對外電磁輻射，同時(shí)，具有防浪涌電 流、電壓，過壓保護(hù)等功能。單端轉(zhuǎn)差分信號電路采用MAXIM公司差分信號發(fā)送器芯片MAX4447/MAX4448/ MAX4449，該芯片具有以下主要特點(diǎn)[0020]>±5V雙電源供電> -3db 信號帶寬 400MHz，> 200MHz以內(nèi)0. IdB增益平整率>工作溫度 _40°C to +85°C差分轉(zhuǎn)單端信號電路采用MAXIM公司的差分信號接收器芯片MAX4444/MAX4445， 主要特點(diǎn)如下>±5V雙電源供電> -3db 信號帶寬 550MHz，>可承受共模電壓范圍-2. 9V +2. 9V> 200MHz以內(nèi)0. IdB增益平整率>工作溫度 _40°C to +85°C設(shè)計(jì)選用高帶寬GOOMHz)的差分信號驅(qū)動器芯片和差分信號接收器芯片，滿足 模擬視頻信號的傳輸帶寬要求，保證圖像質(zhì)量不受損失。一片差分信號發(fā)送器芯片MAX4447/MAX4448/MAX4449和一片差分信號接收器芯 片MAX4444/MAX4445構(gòu)成一路模擬視頻信號傳輸通道，可以滿足一路電視/紅外圖像信號 抗干擾的需要；對于同時(shí)需要處理多路信號的應(yīng)用，例如VGA信號包括紅、綠、藍(lán)三路信號， 只需按照相同電路設(shè)計(jì)擴(kuò)展為3路即可。輸入級的模擬視頻信號經(jīng)過兩級轉(zhuǎn)換后，無損的傳輸?shù)捷敵黾?；由于GNDl和GND2 是隔離的，在整個(gè)信號的傳輸路徑中，“共地環(huán)路”已被破壞，地電流無法在屏蔽層上形成， 因此也就避免了圖像干擾的產(chǎn)生。殼體選用輕質(zhì)鋁合金材料，具有良好的強(qiáng)度、剛度特性，同時(shí)具有良好的熱傳導(dǎo) 性，可將內(nèi)部電子器件散發(fā)熱量傳導(dǎo)出來。殼體采用密閉式結(jié)構(gòu)，接縫處安裝導(dǎo)電橡膠條，可滿足防潮濕、防鹽霧、防霉菌、防 電磁干擾的要求。對外電氣信號傳輸采用航空連接器，可靠性高，保證惡劣應(yīng)用環(huán)境下信號的可靠 傳輸。本裝置可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境下的供電方式(115V/400HZ交流、220V/50Hz交流、 12V直流等)選擇隔離型電源模塊，為單端轉(zhuǎn)差分信號電路和差分轉(zhuǎn)單端信號電路提供 士5V電源?？紤]到差分信號接收器可承受共模電壓為-2. 9V +2. 9V，為防止輸入、輸出模擬 視頻信號的參考地電壓差太大對芯片造成損害，在輸入、輸出模擬視頻信號的參考地信號 之間加入雙向過壓保護(hù)電路。具體如圖3所示，采用兩組各3個(gè)二極管并聯(lián)之后連接于GNDl 和GND2之間的方式實(shí)現(xiàn)，每組二級管同相串聯(lián)，但組之間反向并聯(lián)。綜上所述，模擬視頻信號抗干擾器采用寬溫加固設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分考慮惡劣 應(yīng)用環(huán)境中防振、防潮濕、防鹽霧、防霉菌、防電磁干擾的要求；對外電氣連接采用高可靠的 航空連接器；電氣設(shè)計(jì)上選用高品質(zhì)器件，在消除圖像干擾、保證視頻信號質(zhì)量的同時(shí)，保 證長期可靠的工作。
權(quán)利要求1.一種模擬視頻信號抗干擾器，安裝于利用視頻同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的視頻信號傳 輸路徑中，其特征在于包括兩個(gè)隔離型電源模塊、單端轉(zhuǎn)差分信號電路、差分轉(zhuǎn)單端信號 電路；隔離型電源模塊1將輸入電源轉(zhuǎn)換為單端轉(zhuǎn)差分信號電路所需要的+5V_1和_5V_1 兩個(gè)直流電源，這兩個(gè)電源的地信號GNDl在裝置內(nèi)作浮地處理，與視頻輸入同軸電纜 的屏蔽層相連；隔離型電源模塊2將輸入電源轉(zhuǎn)換為差分轉(zhuǎn)單端信號電路所需要+5V_2 和-5V_2兩個(gè)直流電源，這兩個(gè)電源的地信號GND2在裝置內(nèi)作浮地處理，與視頻輸出同軸 電纜的屏蔽層相連；單端轉(zhuǎn)差分信號電路將視頻同軸電纜傳輸?shù)膯味诵盘栟D(zhuǎn)換為差分信號 后送入差分轉(zhuǎn)單端信號電路，再次轉(zhuǎn)換為視頻同軸電纜傳輸?shù)膯味诵盘枴?br> 2.如權(quán)利要求1所述的模擬視頻信號抗干擾器，其特征在于單端轉(zhuǎn)差分信號電路采 用MAXIM公司差分信號發(fā)送器芯片MAX4447/MAX4448/MAX4449，差分轉(zhuǎn)單端信號電路采用 MAXIM公司的差分信號接收器芯片MAX4444/MAX4445。
3.如權(quán)利要求1所述的模擬視頻信號抗干擾器，其特征在于在輸入模擬視頻信號的 參考地信號GNDl和輸出模擬視頻信號的參考地信號GND2之間加入雙向過壓保護(hù)電路，采 用兩組各3個(gè)二極管并聯(lián)之后連接于GNDl和GND2之間的方式實(shí)現(xiàn)，每組二級管同相串聯(lián)， 但組之間反向并聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于模擬視頻信號傳輸技術(shù)，具體涉及一種模擬視頻信號抗干擾器。目的是在不改造現(xiàn)有設(shè)備的情況下，消除因?yàn)楣驳丨h(huán)路造成的圖像干擾。它包括兩個(gè)隔離型電源模塊、單端轉(zhuǎn)差分信號電路、差分轉(zhuǎn)單端信號電路；隔離型電源模塊1將輸入電源轉(zhuǎn)換為單端轉(zhuǎn)差分信號電路所需要的+5V_1和-5V_1，這兩個(gè)電源的地信號GND1與視頻輸入信號同軸視頻電纜的屏蔽層相連；隔離型電源模塊2將輸入電源轉(zhuǎn)換為差分轉(zhuǎn)單端信號電路所需要+5V_2和-5V_2，這兩個(gè)電源的地信號GND2與視頻輸出信號同軸視頻電纜的屏蔽層相連。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可以避免視頻信號損失低頻直流分量，保證終端顯示設(shè)備顯示的圖像無扭曲變形。
文檔編號H04N7/10GK201821448SQ20102055015
公開日2011年5月4日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者劉康 申請人:中國航天科工集團(tuán)第三研究院第八三五七研究所