CN201821448U - 一种模拟视频信号抗干扰器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于模拟视频信号传输技术，具体涉及一种模拟视频信号抗干扰器。目的是在不改造现有设备的情况下，消除因为共地环路造成的图像干扰。它包括：两个隔离型电源模块、单端转差分信号电路、差分转单端信号电路；隔离型电源模块1将输入电源转换为单端转差分信号电路所需要的+5V_1和-5V_1，这两个电源的地信号GND1与视频输入信号同轴视频电缆的屏蔽层相连；隔离型电源模块2将输入电源转换为差分转单端信号电路所需要+5V_2和-5V_2，这两个电源的地信号GND2与视频输出信号同轴视频电缆的屏蔽层相连。本实用新型的优点是可以避免视频信号损失低频直流分量，保证终端显示设备显示的图像无扭曲变形。

Description

一种模拟视频信号抗干扰器
技术领域
本实用新型属于模拟视频信号传输技术，具体涉及一种模拟视频信号抗干扰装置，可以串行接入到利用采用视频同轴电缆传输的视频信号传输路径中，消除由于共地环路原因造成的图像干扰。
背景技术
模拟视频信号是一种重要的电气信号形式：如PAL视频信号、雷达图像信号、计算机VGA信号等，涉及的设备包括雷达、电视/红外侦察/观瞄设备、视频监控设备、显示器、视频信号记录仪、显示/控制处理计算机等。
模拟视频信号是一种低压差(典型信号电压峰峰值1V)、高带宽(几MHz～几十MHz)的基带信号，常采用75欧姆特征阻抗的视频同轴电缆进行传输。当利用视频同轴电缆进行模拟视频信号传输的设备交联在一起构成一个大型系统时，往往会因为“共地环路”的原因，给图像带来严重的干扰条纹。
附图1是一个典型的具有共地环路的视频传输系统的原理示意图，附图2是等效图。图1中，同轴线两端信号源和显示设备的信号地均连接到大地上，形成一个视频信号传输路径中的“共地环路”(相对于单点共地)。G1是信号源的接地点，G2是显示设备的接地点，这两个接地点间存在地电阻Rg。大地作为各种设备电信号的公共回路，存在地电流。地电流在地电阻Rg上产生的电压降Ug。Ug产生的电流Ig流过电缆外导体。由于电缆外导体也存在电阻Rw，Ig在Rw上产生电压降Uw，此电压即为干扰电压。Uw与信号源电压Uy迭加(见图3)，形成对图像的干扰，这就是“共地环路”引起的图像干扰。当同轴电缆长度较短时，Rw很小，干扰电压很小，产生的图像干扰不明显；当同轴电缆较长(几十米～几百米)，产生的干扰可能会非常严重。
在系统集成过程中，由于设备之间交联关系复杂，“共地环路”经常无法避免。由于所涉及设备可能是已定型设备，不能轻易变更技术状态，这就给系统集成方提出了难题。
实用新型内容
本实用新型的目的是设计一种模拟视频信号抗干扰器，在不改造现有设备的情况下，消除因为共地环路造成的图像干扰。
本实用新型实现方案如下：作为一个单独的电气装置，串接入利用视频同轴电缆作为传输介质的视频信号传输路径中，该装置包括：两个隔离型电源模块、单端转差分信号电路、差分转单端信号电路；隔离型电源模块1将输入电源转换为单端转差分信号电路所需要的+5V_1和-5V_1两个直流电源，这两个电源的地信号GND1在装置内作浮地处理，与视频输入同轴电缆的屏蔽层相连；隔离型电源模块2将输入电源转换为差分转单端信号电路所需要+5V_2和-5V_2两个直流电源，这两个电源的地信号GND2在装置内作浮地处理，与视频输出同轴电缆的屏蔽层相连；单端转差分信号电路将视频同轴电缆传输的单端信号转换为差分信号，并送入差分转单端信号电路，再次转换为视频同轴电缆传输的单端信号。
如上所述的模拟视频信号抗干扰器，单端转差分信号电路采用MAXIM公司差分信号发送器芯片MAX4447/MAX4448/MAX4449，差分转单端信号电路采用MAXIM公司的差分信号接收器芯片MAX4444/MAX4445。
如上所述的模拟视频信号抗干扰器，在输入模拟视频信号的参考地信号GND1和输出模拟视频信号的参考地信号GND2之间加入双向过压保护电路，采用两组各3个二极管并联之后连接于GND1和GND2之间的方式实现，每组二级管同相串联，但组之间反向并联。
本实用新型的优点在于：(1)该装置只需串行接入到利用采用视频同轴电缆作为传输介质的视频信号传输路径中，即可消除因共地环路原因对视频信号造成的干扰，无须更改其他设备的技术状态，使用方便(2)具体实现方案不损失视频信号的低频和直流分量，保证终端显示设备显示的图像无扭曲变形。(3)采用高带宽模拟芯片实现，-3dB信号传输带宽≥400MHz，保证图像清晰度不受损失。
该实用新型的特点在于：利用单端转差分信号、再将差分信号恢复为单端信号的方案来避免由于共地环路原因引入的图像干扰。在具体设计上，采用宽温加固式设计：结构设计充分考虑防振、防潮湿、防盐雾、防霉菌、防电磁干扰的要求，电气信号连接采用高可靠性航空连接器，电气设计上选用高性能器件，满足模拟视频信号传输的高带宽要求，在消除图像干扰的同时，保证图像质量不受损失；电源电路采用高品质的军品级别集成式电源模块，可灵活选择直流或交流供电方式，具有防浪涌电流、电压，过压保护等功能。该装置可在恶劣环境条件下可靠工作，满足一般设备的应用要求。
附图说明
图1是一个具有“共地环路”的模拟视频信号传输系统引入图像干扰的原理图；
图2为具有“共地环路”的模拟视频信号传输系统引入图像干扰的等效图；
图3为模拟视频信号抗干扰器的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施对本实用新型做进一步的说明：
为达到设计目的，需要消除图像干扰产生的条件，即通过某种措施消除“共地环路”。本实用新型选择了先将单端电压形式的模拟视频信号转换为差分电压信号，再将差分电压信号恢复为单端电压信号的方案。原理框图如附图3所示。
利用隔离型电源模块1将输入电源转换为单端转差分信号电路所需要的+5V_1和-5V_1两个直流电源，这两个电源的地信号GND1在装置内作浮地处理，与视频输入信号的屏蔽层相连。利用隔离型电源模块2将输入电源转换为差分转单端信号电路所需要+5V_2和-5V_2两个直流电源，这两个电源的地信号GND2在装置端作浮地处理，与视频输出信号的屏蔽层相连。
为减小抗干扰器的体积，电源电路采用集成式隔离型电源模块。集成式电源模块采用6面体金属屏蔽封装，可以有效屏蔽隔离变压器的对外电磁辐射，同时，具有防浪涌电流、电压，过压保护等功能。
单端转差分信号电路采用MAXIM公司差分信号发送器芯片MAX4447/MAX4448/MAX4449，该芯片具有以下主要特点：
Figure BDA0000027568250000041
±5V双电源供电
Figure BDA0000027568250000042
-3db信号带宽400MHz，
Figure BDA0000027568250000043
200MHz以内0.1dB增益平整率
Figure BDA0000027568250000044
工作温度-40℃ to +85℃
差分转单端信号电路采用MAXIM公司的差分信号接收器芯片MAX4444/MAX4445，主要特点如下：
±5V双电源供电
Figure BDA0000027568250000046
-3db信号带宽550MHz，
可承受共模电压范围-2.9V～+2.9V
200MHz以内0.1dB增益平整率
工作温度-40℃ to +85℃
设计选用高带宽(400MHz)的差分信号驱动器芯片和差分信号接收器芯片，满足模拟视频信号的传输带宽要求，保证图像质量不受损失。
一片差分信号发送器芯片MAX4447/MAX4448/MAX4449和一片差分信号接收器芯片MAX4444/MAX4445构成一路模拟视频信号传输通道，可以满足一路电视/红外图像信号抗干扰的需要；对于同时需要处理多路信号的应用，例如VGA信号包括红、绿、蓝三路信号，只需按照相同电路设计扩展为3路即可。
输入级的模拟视频信号经过两级转换后，无损的传输到输出级；由于GND1和GND2是隔离的，在整个信号的传输路径中，“共地环路”已被破坏，地电流无法在屏蔽层上形成，因此也就避免了图像干扰的产生。
壳体选用轻质铝合金材料，具有良好的强度、刚度特性，同时具有良好的热传导性，可将内部电子器件散发热量传导出来。
壳体采用密闭式结构，接缝处安装导电橡胶条，可满足防潮湿、防盐雾、防霉菌、防电磁干扰的要求。
对外电气信号传输采用航空连接器，可靠性高，保证恶劣应用环境下信号的可靠传输。
本装置可以根据具体应用环境下的供电方式(115V/400Hz交流、220V/50Hz交流、12V直流等)选择隔离型电源模块，为单端转差分信号电路和差分转单端信号电路提供±5V电源。
考虑到差分信号接收器可承受共模电压为-2.9V～+2.9V，为防止输入、输出模拟视频信号的参考地电压差太大对芯片造成损害，在输入、输出模拟视频信号的参考地信号之间加入双向过压保护电路。具体如图3所示，采用两组各3个二极管并联之后连接于GND1和GND2之间的方式实现，每组二级管同相串联，但组之间反向并联。
综上所述，模拟视频信号抗干扰器采用宽温加固设计：结构设计上充分考虑恶劣应用环境中防振、防潮湿、防盐雾、防霉菌、防电磁干扰的要求；对外电气连接采用高可靠的航空连接器；电气设计上选用高品质器件，在消除图像干扰、保证视频信号质量的同时，保证长期可靠的工作。

Claims (3)

1.一种模拟视频信号抗干扰器，安装于利用视频同轴电缆作为传输介质的视频信号传输路径中，其特征在于：包括两个隔离型电源模块、单端转差分信号电路、差分转单端信号电路；隔离型电源模块1将输入电源转换为单端转差分信号电路所需要的+5V_1和-5V_1两个直流电源，这两个电源的地信号GND1在装置内作浮地处理，与视频输入同轴电缆的屏蔽层相连；隔离型电源模块2将输入电源转换为差分转单端信号电路所需要+5V_2和-5V_2两个直流电源，这两个电源的地信号GND2在装置内作浮地处理，与视频输出同轴电缆的屏蔽层相连；单端转差分信号电路将视频同轴电缆传输的单端信号转换为差分信号后送入差分转单端信号电路，再次转换为视频同轴电缆传输的单端信号。
2.如权利要求1所述的模拟视频信号抗干扰器，其特征在于：单端转差分信号电路采用MAXIM公司差分信号发送器芯片MAX4447/MAX4448/MAX4449，差分转单端信号电路采用MAXIM公司的差分信号接收器芯片MAX4444/MAX4445。
3.如权利要求1所述的模拟视频信号抗干扰器，其特征在于：在输入模拟视频信号的参考地信号GND1和输出模拟视频信号的参考地信号GND2之间加入双向过压保护电路，采用两组各3个二极管并联之后连接于GND1和GND2之间的方式实现，每组二级管同相串联，但组之间反向并联。
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