CN101248601B - 将第一三同轴电缆承载的第一组多个电信号传送给第二三同轴电缆的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种将第一三同轴电缆(1)承载的电信号传送给第二三同轴电缆(18)的设备。这种设备包括处在第一三同轴电缆(1)与光纤电缆(9)之间的第一接口(15)和处在光纤电缆(9)与第二三同轴电缆(18)之间的第二接口(16)。电视摄像机(17)通过这种设备与远地摄像机控制单元(14)连接。第一三同轴电缆(1)将CCU(14)与接口(15)相连接。接口(15)包括将三同轴电缆(1)传送的电信号变换为光信号的适配器。光纤电缆(9)将光信号发送给第二接口(16)。接口(16)包括将光信号变换为电信号的适配器。第二三同轴电缆(18)将电信号发送给电视摄像机(17)。适配器的镜像允许将电信号从摄像机(17)发送给CCU(14)。
Description
技术领域
本发明涉及将第一三同轴电缆(triaxial cable)承载的第一组多个电信号传送给第二三同轴电缆的设备，这种设备包括处在第一三同轴电缆与第一光纤电缆之间的第一适配器和处在第一光纤电缆与第二三同轴电缆之间的第二适配器。本发明还涉及将电信号从第二三同轴电缆传送给第一三同轴电缆的设备。
背景技术
这样一种设备对于传送发给和来自电视摄像机的视频、音频和控制数据都是有益的。在许多电视记录的情况下，摄像机远离摄像机控制单元和记录装置。摄像机可以处在演播室表演区，而控制单元和记录装置或影像混合设备处在其他房间内。在外场广播期间，控制单元通常处在远离正在演出的现场的广播车内。在有些体育活动例如赛车中，要求摄像机离开广播室或外场广播车相当大的距离。视频、音频、对讲、控制及其他数据发给和来自摄像机。例如，可以从摄像机发送节目视频，而摄像机取景器视频被发送回。
许多制造商制造由三同轴电缆连接的摄像机和控制单元。所遇到的问题是信号恶化随着电缆长度的增大而增大。其他一些制造商使用可以覆盖较大距离的光纤链接。
现有技术揭示了将三同轴电缆上的电信号转换为光信号通过光纤电缆发送的设备。第二设备将光信号转换为电信号发送到另一根三同轴电缆上。
在这种现有技术中，各个模拟信号例如在转换器内用一些带通滤波器予以鉴别，这需要转换电路的一大部分是专为一种型号的摄像机控制单元设计的。光信号通过模拟调制产生，而这会引起信号的恶化。尽管光纤电缆是大带宽和低损耗的，但这种恶化将随光纤的长度的增大而增大。
US 4,019,048揭示了一种允许改善光纤设备的传输特性即允许数字信号通过较长的光纤电缆发送的设备。US 4,019,048中所揭示的设备接收已经是数字化光形式的信号。这种设备在信号受到数十公里的光纤衰变后重建信号，使得信号可以通过若干光纤电缆转发。这通常用于要求距离为数百公里的非常长的海底电缆。US 4,019,048中所揭示的设备并不将电信号转换为数字光信号，除了这些电信号是处理中的中间数字产物以重建光信号。即使在特定的环境内，US 4,019,048中所揭示的设备承载的数字信号表示多个电信号，这些信号在任何点都不重建而始终表示为数字形式。
EP 1 512 235揭示了一种将电信号作为光脉冲通过空气发送。EP1 512 235中所揭示的设备的优点是免除了人为和/或自然光干扰，但本专利申请中所揭示的本发明只是用于没有这些干扰的光纤链路。
发明内容
本发明用来改善现有技术的设备。
按照本发明设计的设备如权利要求1中所述。
按照本发明设计的设备的优点如下：
一旦信号变换为数字信号就再也没有明显恶化，直至信号变换回模拟信号。在使用较长光纤电缆时，信号质量不会恶化，除非超过了最大作用距离。数字信号不会由于数字组件的温度漂移或老化而恶化。
按照本发明的一个实施例，第二适配器还包括多个数字滤波器，各接在数字解码电路之一与数模变换器之一之间，用来进一步减小电信号的滤波后形式的数字表示之一的带宽。
按照本发明的另一个实施例，第一适配器还包括多个各连接在模数变换器之一与数字编码电路之一之间的数字滤波器，各用来进一步的减小电信号的滤波后形式的数字表示之一的带宽。
数字滤波器的优点在该领域内是众所周知的，它们比性能类似的模拟滤波器更为可再现和成本更低。它们可以设计成给出极小脉冲失真的线性相位。而且，它们不会受到温度漂移的影响。
按照本发明的另一个实施例，与数字解码电路连接的数模变换器中的一个或多个数模变换器的输出表示在第一三同轴电缆上承载的电信号中的多于一个的电信号。
由于消除了需要对各个电信号进行隔离或解调，因此降低了与每个摄像机控制单元配合使用的电路需要定制的程度。
按照本发明的另一个实施例，与数字解码电路连接的数模变换器中的一个或多个数模变换器的输出表示在第一三同轴电缆上承载的电信号中的一个电信号。
按照另一个实施例，在频率范围内相邻的数字滤波器具有互补的过渡频带，使得合并后的响应是不变和连续的，这意味着在三同轴电缆上使用的载波频率甚至不必匀称地落在单个数字滤波器通带内。这进一步降低了为给定的摄像机和控制单元(CCU)设计电路的需要。
按照本发明的另一个实施例，数字滤波器设计成使得在第一三同轴电缆上承载的信号可以用求和电路再现，无论这些信号的频率如何，只要这些频率都在一个连续的频率范围之内。
这使在三同轴电缆上承载的在适配器的工作频率范围内的任何信号都可以传送，从而不需要定制摄像机控制单元专用的信号处理。
按照本发明的另一个实施例，数字滤波器设计成是互补的，使得滤波器的频率响应之和在整个工作频率范围内是恒定的。
这种使用具有互补频率响应的数字滤波器减小了各个滤波器响应交叠的任何频率响应纹波。
按照本发明的另一个实施例，设备包括设计成调整模数变换器中的一个或多个模数变换器的振幅的自动校准电路，用来补偿抗混叠滤波器、模数变换器或它们所关联的包括驱动器放大器和缓冲器的电路的增益的不平衡。
这降低了对在生产期间进行人工调整的需要和降低了随后由于温度和老化而引起的漂移。
按照本发明的另一个实施例，第二适配器包括与光纤连接的波分复用器，用来将合并后的光信号分馈给各个第二光传感器。
波分复用允许使用较少的光纤来传送这些信号。
按照本发明的另一个实施例，设备设计成将第二三同轴电缆承载的第二组多个电信号传送给第一三同轴电缆，设备包括处在第二三同轴电缆与第二光纤电缆之间的第三适配器和处在第二光纤电缆与第一三同轴电缆之间的第四适配器，第三适配器如第一适配器那样按照权利要求1、3、6、7、8、9之一所述的设计，而第四适配器如第二适配器那样按照权利要求1、2、4、5、6、7、10之一所述的设计，而第一与第三适配器和第二与第四适配器可以具有不相同的设计。
上述设备允许连接在三同轴电缆的两端的装置之间进行双向通信。由于在装置之间交换的信号可以不是相同的，例如，第三与第一适配器的滤波器频率响应和模数变换器采样率可以是不同的，而且第二与第四适配器的滤波器频率响应和数模变换器采样率可以是不同的。在一个双向设备内，第一与第三适配器和第二与第四适配器可以具有不相同的设计。
按照本发明的另一个实施例，第一和第四适配器与承载来自和发给摄像机控制单元(CCU)的电信号的三同轴电缆连接，而第二和第三适配器与承载发给和来自电视摄像机的电信号的三同轴电缆连接。
按照本发明的另一个实施例，光纤电缆是混合电缆，包括两根光纤和一些铜线，其中第一适配器具有功率双工器，它由第一三同轴电缆馈电，设计成允许DC或AC功率流向铜线为处在混合电缆的远端和/或第二三同轴电缆的远端的装置供电。
上述设备允许得到重量轻的装置，特别是对于摄像机和接近摄像机的适配器来说，因为不必配置电池或其他电源。
附图说明
从以下对如附图所例示的本发明的优选实施例的说明中可以清楚地看到本发明的上述及其他一些特征和优点，在这些附图中：
图1为本发明的配合电视摄像机使用的优选实施例的原理图；以及
图2示出了接近图1的摄像机控制单元(CCU)的第一和第四适配器。
具体实施方式
在图1这个原理图中，电视摄像机17通过按照本发明设计的设备与远地摄像机控制单元(CCU)14连接。第一三同轴电缆1将CCU14与接口15相连接。接口15包括将三同轴电缆1传送的电信号转换为光信号的第一适配器。光纤电缆9将光信号发送给第二接口16。接口16包括将光信号转换为电信号的第二适配器。第二三同轴电缆18将电信号发送给电视摄像机17。摄像机17发出的电信号由第二三同轴电缆18发送给接口16。接口16包括将电信号转换为光信号的第三适配器。第三适配器是接口15内的第一适配器的镜像。第三适配器发出的光信号由光纤电缆9发送给接口15。接口15包括将所接收的光信号转换为电信号的第四适配器，电信号由第一三同轴电缆1传送给CCU 14。第四适配器是接口16内的第二适配器的镜像。如上所述，第一、第三适配器和第二、第四适配器可以具有不同的但符合权利要求之一所述的设计。
下面将对图2所示的包括第一和第四适配器的接口15进行说明。
在图2所示的本发明的优选实施例中，三同轴电缆1与功率双工器2连接。功率双工器2任选地使DC或AC功率可流向混合光纤电缆9内的导线，而在第一三同轴电缆1上承载的较高频率的电信号馈送给定向分流/合并器3。
接口15的上部是第一适配器，包括低通滤波器4、模数变换器5、数字处理块6、光传感器(TX)7。下部是第四适配器，包括求和装置13、数模变换器(DAC)12、数字滤波器11、数字处理块10、接收光传感器(RX)19。
定向分流/合并器3将来自第一三同轴电缆1的电信号馈给低通滤波器4，而不允许来自数模变换器(DAC)12的信号到达低通滤波器4。低通滤波器4用来防止模数变换过程中的混叠。来自第一三同轴电缆1的电信号的数字表示馈送给数字处理块6。在这个优选实施例中，数字处理块6是用可编程逻辑器件实现的。各流经多路复用、冗余编码后变换为串行流馈送给光传感器(TX)7。光传感器7将串行数字信号变换为光信号。
在另一个优选实施例中，可以使用带宽足够宽的单个光传感器。在这个优选实施例中，光传感器7的光输出在将不同波长传感器的光输出相加的光多路复用/多路分解器8内合并在一起。光多路复用/多路分解器8还接收来自光纤电缆9的光信号，将这些光信号分开。光多路复用/多路分解器8的优选实施例包括定向耦合器和波长鉴别器。
来自光纤电缆9的经多路分解的光信号馈送给再现串行数字信号的接收光传感器19。在这个优选实施例中，这些信号馈送给数字处理块10，对数据进行解串行、解码和多路分解。在这个优选实施例中，经多路分解的数据馈送给限定ADC5和DAC12工作频率范围的数字滤波器11。在这种设计的另一个优选实施例中，使用两个或更多个数字滤波器11，它们的频率响应合计为设备的整个工作频率范围的恒定幅值。
本发明的另一个优选实施例为光传感器7和19各用一根光纤。
在本发明的这个优选实施例中，这些数模变换器12各包括一个数字变换器和一个重建滤波器。
重建的模拟信号由求和装置13相加后馈送给定向合并/分流器3。合并/分流器3将相加后的电信号馈给第一三同轴电缆1，但不经抗混叠滤波器4。
在这个优选实施例(图1)中，图2所示类型的接口15(它的一个实施例如上所述)通过第一三同轴电缆1与摄像机控制单元14连接。来自接口14的1光纤电缆9馈送到另一个通过第二三同轴电缆18与摄像机17连接的类似的接口16。
如果摄像机控制单元14提供功率，功率通过第一三同轴电缆1、靠近控制单元14的接口15内的功率双工器2、混合光纤电缆9内的导线、靠近摄像机17的接口16内的功率双工器2和第二三同轴电缆18馈送给摄像机。在这种情况下就不需要接口16和摄像机17的电源。取决于CCU与摄像机之间的距离，接口16和摄像机可以用传统的电池组之类供电，以避免功率由于铜电缆的电阻而下降。
Claims (10)
1.一种用于处理在摄像机控制单元(14)和摄像机(17)之间传送的电信号的设备，所述设备包括第一接口(15)，该第一接口(15)设置有被配置为将第一接口(15)连接到第一三同轴电缆(1)和光纤电缆(9)的输入端和输出端，该设备还包括第二接口(16)，该第二接口(16)设置有被配置为将第二接口(16)连接到第二三同轴电缆(18)和光纤电缆(9)的输入端和输出端，第一接口(15)包括第一适配器而第二接口(16)包括第二适配器，第一适配器处在第一三同轴电缆与光纤电缆(9)之间，以及第二适配器处在光纤电缆(9)与第二三同轴电缆之间，其特征在于：
所述第一适配器包括
多个低通抗混叠滤波器(4)，各设计成产生电信号的滤波后形式，
多个模数变换器电路(5)，各与低通抗混叠滤波器(4)之一连接，设计成产生电信号的各滤波后形式的数字表示，
第一数字编码电路(6)，与各模数变换器电路(5)连接，用来产生多个数字信号，各表示电信号的数字表示的一个子集，
多个第一光传感器(7)，各设计成将数字编码电路(6)的数字电输出之一变换为数字光信号；
其中，光纤电缆(9)与第一光传感器(7)连接，并包括至少一根光纤；
第二适配器包括
多个与光纤电缆(9)连接的第二光传感器(19)，各设计成将第一光传感器(7)产生的通过光纤电缆(9)发送的数字光信号之一变换为数字电信号，
多个数字解码电路(10)，各由第二光传感器(19)之一馈给，并再现电信号的滤波后形式之一的数字表示，
多个数模变换器电路(12)，各与数字解码电路(10)之 一连接并设计成再现电信号的滤波后形式，以及
求和电路(13)，用来合并再现的电信号的滤波后形式，以再现第一三同轴电缆(1)承载的电信号；
进一步的特征在于第二适配器还包括多个数字滤波器(11)，各接在数字解码电路(10)之一与数模变换器电路(12)之一之间，并且各进行操作以减小电信号的滤波后形式之一的数字表示的带宽，并且所述数字滤波器(11)设计成是互补的，使得滤波器(11)的频率响应之和在整个工作频率范围内是恒定的。
2.一种用于处理在摄像机控制单元(14)和摄像机(17)之间传送的电信号的设备，所述设备包括第一接口(15)，该第一接口(15)设置有被配置为将第一接口(15)连接到第一三同轴电缆(1)和光纤电缆(9)的输入端和输出端，该设备还包括第二接口(16)，该第二接口(16)设置有被配置为将第二接口(16)连接到第二三同轴电缆(18)和光纤电缆(9)的输入端和输出端，第一接口(15)包括第一适配器而第二接口(16)包括第二适配器，其特征在于：
所述第一适配器包括
多个低通抗混叠滤波器(4)，各设计成产生电信号的滤波后形式，
多个模数变换器电路(5)，各与低通抗混叠滤波器(4)之一连接，设计成产生电信号的各滤波后形式的数字表示，
第一数字编码电路(6)，与各模数变换器电路(5)连接，用来产生多个数字信号，各表示电信号的数字表示的一个子集，
多个第一光传感器(7)，各设计成将数字编码电路(6)的数字电输出之一变换为数字光信号；
其中，光纤电缆(9)与第一光传感器(7)连接，并包括至少一根光纤；
第二适配器包括
多个与光纤电缆(9)连接的第二光传感器(19)，各设计 成将第一光传感器(7)产生的通过光纤电缆(9)发送的数字光信号之一变换为数字电信号，
多个数字解码电路(10)，各由第二光传感器(19)之一馈给，并再现电信号的滤波后形式之一的数字表示，
多个数模变换器电路(12)，各与数字解码电路(10)之一连接并设计成再现电信号的滤波后形式，以及
求和电路(13)，用来合并再现的电信号的滤波后形式，以再现第一三同轴电缆(1)承载的电信号；
进一步的特征在于第一适配器还包括多个数字滤波器，各接在模数变换器(5)之一与数字编码电路(6)之间，并且各进行操作以减小电信号的滤波后形式之一的数字表示的带宽，并且所述数字滤波器设计成是互补的，使得滤波器的频率响应之和在整个工作频率范围内是恒定的。
3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于第一适配器包括将来自第一光传感器的光信号相加的光合并器，使得这些光信号可以在单根光纤上传送。
4.按照权利要求3所述的设备，其特征在于第二适配器包括与光纤连接的波分复用器(8)，用来将合并后的光信号分馈给各个第二光传感器。
5.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于光纤电缆是混合电缆，包括两根光纤和一些铜线，第一适配器具有由第一三同轴电缆馈电的、设计成允许DC或AC功率流向铜线以为处在混合电缆的远端和/或第二三同轴电缆的远端的装置供电的功率双工器。
6.一种用于处理在摄像机控制单元(14)和摄像机(17)之间传送的电信号的设备，所述设备包括第一接口(15)，该第一接口(15) 设置有被配置为将第一接口(15)连接到第一三同轴电缆(1)和光纤电缆(9)的输入端和输出端，该设备还包括第二接口(16)，该第二接口(16)设置有被配置为将第二接口(16)连接到第二三同轴电缆(18)和光纤电缆(9)的输入端和输出端，第一接口(15)包括第一适配器而第二接口(16)包括第二适配器，第三适配器处在第二三同轴电缆与光纤电缆(9)之间，以及第四适配器处在光纤电缆(9)与第一三同轴电缆之间，其特征在于：
所述第一适配器包括
多个低通抗混叠滤波器(4)，各设计成产生电信号的滤波后形式，
多个模数变换器电路(5)，各与低通抗混叠滤波器(4)之一连接，设计成产生电信号的各滤波后形式的数字表示，
第一数字编码电路(6)，与各模数变换器电路(5)连接，用来产生多个数字信号，各表示电信号的数字表示的一个子集，
多个第一光传感器(7)，各设计成将数字编码电路(6)的数字电输出之一变换为数字光信号；
其中，光纤电缆(9)与第一光传感器(7)连接，并包括至少一根光纤；
第二适配器包括
多个与光纤电缆(9)连接的第二光传感器(19)，各设计成将第一光传感器(7)产生的通过光纤电缆(9)发送的数字光信号之一变换为数字电信号，
多个数字解码电路(10)，各由第二光传感器(19)之一馈给，并再现电信号的滤波后形式之一的数字表示，
多个数模变换器电路(12)，各与数字解码电路(10)之一连接并设计成再现电信号的滤波后形式，以及
求和电路(13)，用来合并再现的电信号的滤波后形式，以再现第一三同轴电缆(1)承载的电信号；
进一步的特征在于第二接口(16)包括第三适配器并且第一接口 (15)包括第四适配器，第三适配器包括多个低通抗混叠滤波器(4)，各设计成产生电信号的滤波后形式，各自连接到所述低通抗混叠滤波器(4)之一的多个模数变换器电路(5)，设计成产生电信号的各滤波后形式的数字表示，连接到所述模数变换器电路(5)中的每一个的第一数字编码电路(6)，用来产生多个数字信号，各表示电信号的数字表示的一个子集，和各自被设计为将数字编码电路(6)的数字电输出之一转换为数字光信号的多个第一光传感器(7)，其中，光纤电缆(9)与第一光传感器(7)连接，并包括至少一根光纤；而第四适配器包括多个与光纤电缆(9)连接的第二光传感器(19)，各设计成将第一光传感器(7)产生的通过光纤电缆(9)发送的数字光信号之一变换为数字电信号，各自由第二光传感器(19)之一馈给并再现电信号的滤波后形式之一的数字表示的多个数字解码电路(10)，各自连接到数字解码电路(10)之一并设计成再现电信号的滤波后形式的多个数模变换器电路(12)，和，用来合并再现的电信号的滤波后形式，以再现第二三同轴电缆(18)承载的电信号的求和电路(13)；
进一步的特征在于第四适配器还包括多个数字滤波器(11)，各自连接在数字解码电路(10)之一与数模变换器电路(12)之一之间，并且各进行操作以减小电信号的滤波后形式之一的数字表示的带宽，并且所述数字滤波器(11)设计成是互补的，使得滤波器(11)的频率响应之和在整个工作频率范围内是恒定的。
7.一种用于处理在摄像机控制单元(14)和摄像机(17)之间传送的电信号的设备，所述设备包括第一接口(15)，该第一接口(15)设置有被配置为将第一接口(15)连接到第一三同轴电缆(1)和光纤电缆(9)的输入端和输出端，该设备还包括第二接口(16)，该第二接口(16)设置有被配置为将第二接口(16)连接到第二三同轴电缆(18)和光纤电缆(9)的输入端和输出端，第一接口(15)包括第一适配器而第二接口(16)包括第二适配器，第三适配器处在第二三同轴电缆与光纤电缆(9)之间，以及第四适配器处在光纤电缆(9)与 第一三同轴电缆之间，其特征在于：
所述第一适配器包括
多个低通抗混叠滤波器(4)，各设计成产生电信号的滤波后形式，
多个模数变换器电路(5)，各与低通抗混叠滤波器(4)之一连接，设计成产生电信号的各滤波后形式的数字表示，
第一数字编码电路(6)，与各模数变换器电路(5)连接，用来产生多个数字信号，各表示电信号的数字表示的一个子集，
多个第一光传感器(7)，各设计成将数字编码电路(6)的数字电输出之一变换为数字光信号；
其中，光纤电缆(9)与第一光传感器(7)连接，并包括至少一根光纤；
第二适配器包括
多个与光纤电缆(9)连接的第二光传感器(19)，各设计成将第一光传感器(7)产生的通过光纤电缆(9)发送的数字光信号之一变换为数字电信号，
多个数字解码电路(10)，各由第二光传感器(19)之一馈给，并再现电信号的滤波后形式之一的数字表示，
多个数模变换器电路(12)，各与数字解码电路(10)之一连接并设计成再现电信号的滤波后形式，以及
求和电路(13)，用来合并再现的电信号的滤波后形式，以再现第一三同轴电缆(1)承载的电信号；
进一步的特征在于第二接口(16)包括第三适配器并且第一接口(15)包括第四适配器，第三适配器包括多个低通抗混叠滤波器(4)，各设计成产生电信号的滤波后形式，各自连接到所述低通抗混叠滤波器(4)之一的多个模数变换器电路(5)，设计成产生电信号的各滤波后形式的数字表示，连接到所述模数变换器电路(5)中的每一个的第一数字编码电路(6)，用来产生多个数字信号，各表示电信号的数字表示的一个子集，和各自被设计为将数字编码电路(6)的数字电输 出之一转换为数字光信号的多个第一光传感器(7)，其中，光纤电缆(9)与第一光传感器(7)连接，并包括至少一根光纤；而第四适配器包括多个与光纤电缆(9)连接的第二光传感器(19)，各设计成将第一光传感器(7)产生的通过光纤电缆(9)发送的数字光信号之一变换为数字电信号，各自由第二光传感器(19)之一馈给并再现电信号的滤波后形式之一的数字表示的多个数字解码电路(10)，各自连接到数字解码电路(10)之一并设计成再现电信号的滤波后形式的多个数模变换器电路(12)，和，用来合并再现的电信号的滤波后形式，以再现第二三同轴电缆(18)承载的电信号的求和电路(13)；
进一步的特征在于第三适配器还包括多个数字滤波器，各自连接在模数变换器电路(5)之一与数字编码电路(6)之间，并且各进行操作以减小电信号的滤波后形式之一的数字表示的带宽，并且所述数字滤波器设计成是互补的，使得滤波器的频率响应之和在整个工作频率范围内是恒定的。
8.按照权利要求6或7所述的设备，其特征在于第三适配器包括将来自第一光传感器的光信号相加的光合并器，使得这些光信号可以在单根光纤上传送。
9.按照权利要求8所述的设备，其特征在于第四适配器包括与光纤连接的波分复用器(8)，用来将合并后的光信号分馈给各个第二光传感器。
10.按照权利要求6或7所述的设备，其特征在于第一、第四适配器和第二、第三适配器分别通过波分复用器或定向耦合器与单根光纤的端部耦合。
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