CN2927557Y - 基于五类线的视音频及控制信息收发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于五类线的视音频及控制信息收发装置，它能同时传输复合视频、左右声道音频、控制信号和直流电源，减小了成本，解决了多地观看及控制问题。其技术方案为：收发装置包括一主设备，安装在信息中心，接收来自信号源的视音频信号，经处理和驱动通过五类线向若干终端分发视音频和电源，并通过该五类线接收来自终端的控制信号；至少一个从设备，配备在终端，通过该五类线接收来自主设备的视音频信号，经还原和处理后直接连接到终端视听设备，同时接收本地控制器发出的控制信号，经处理后通过该五类线发送给该主设备进而控制信息中心的设备。本实用新型应用于信息中心与终端设备的信号传输控制领域。

Description

基于五类线的视音频及控制信息收发装置

技术领域

本实用新型涉及一种信号收发装置，尤其涉及一种以非屏蔽五类线为传输介质的收发装置。

背景技术

在某些视音频娱乐或视听教育系统中，存在着这样一些需求，即需要将位于某处(简称信息中心)的视音频信号分发给相距几十甚至上百米的其它一些地点(简称远地点或终端)，并允许终端装置向信息中心设备发送控制信号。

一种典型的应用即是目前在某些城市已经运行的家庭机顶盒视频点播服务。通常一个家庭会申请一台机顶盒，并安装于居室内的主视听室中。机顶盒的视音频输出直接连接到就近的电视机和音响设备上。当希望在其它房间也能观看并控制节目时，或是需要移动机顶盒，或是需要连接多根信号线和控制线，或申请多个机顶盒，由此带来使用上的极大不便。

传输一套视音频信号通常包括一路复合视频、一路左声道音频和一路右声道音频。对于某些应用场合，可能还需要传输一路控制信号和一路电源。一路控制信号可以控制和调节节目源，一路电源则可以实现集中供电，简化终端设备的设计，对减少成本也大有裨益。

远距离传输上面的五种信号有很多种方案，并且一般由传输距离来决定所使用的传输介质和传输方法。

短距离的视音频传输(5-10米以内)通常使用一般的屏蔽线，一路视频和二路音频信号共需要三条屏蔽线，如果另需要传输控制信号和电源，则再需要2对线，这样总共需要5条屏蔽和非屏蔽线组合。这种接法常见于DVD、机顶盒等信号源直接连接到就近的视听播放设备，一般不需要也不支持在远端进行节目控制。这种接法的特点是传输线不能太长，通常不超过20米，并且连接线数多，成本高，施工麻烦。

中等距离的视音频传输(30-1000米范围)出现在像大楼或重要露天库场等的视频监控系统中，这些应用中一般不传输音频，仅需要传输视频和控制信号。传输一路视频通常使用一条75欧阻抗的高质量同轴电缆，控制信号则在一对独立的双绞线上依靠符合RS485/RS422一类的差分传输方法来实现。同轴电缆有很高的视频传输质量，但成本较高，若再加上其他控制线，则总的线对不少。

上面短或中等距离下的视音频传输技术中，传输介质中的视音频信号仍保持为模拟信号。模拟方式传输的直接好处是实现简单，成本低廉，但由于模拟方式的内在缺陷，它的信号保真度、信噪比等指标随传输距离的增加而明显变坏。1000米以上的超长距离的视音频传输，一般需要使用数字化的传输方式。

对于像家庭机顶盒这类的视音频设备，要实现多地观看及控制，目前见诸于文献的技术均没有提供一个满意的解决方案，它们或是由于实现技术的问题，或是由于实现成本的问题，或是由于施工的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供了一种基于五类线的视音频及控制信息收发装置，它能同时传输一路复合视频、一路左声道音频、一路右声道音频、一路控制信号和一路直流电源，减小了实现成本，降低了施工难度，有效解决了多地观看及控制的问题。

本实用新型的技术方案为：一种基于五类线的视音频及控制信息收发装置，用于将信息中心的视音频信号分发给终端，并允许终端装置向信息中心的设备发送控制信号，其中，所述收发装置包括：

一主设备，安装在信息中心，一方面接收来自信号源的视音频信号，经处理和驱动后通过五类线向若干个终端分发视音频信号和电源，另一方面通过所述五类线接收来自终端的控制信号以控制信息中心的设备；

至少一个从设备，配备在终端，一方面通过所述五类线接收来自所述主设备的视音频信号，经还原和处理后直接连接到终端的视听设备上予以播放，另一方面接收本地控制器发出的控制信号，经处理后通过所述五类线发送给所述主设备进而控制信息中心的设备。

上述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其中，所述视音频信号包括一路复合视频信号、一路左声道音频信号和一路右声道音频信号。

上述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其中，所述主设备中包括并列的三条支路：

第一支路，用于处理视频信号，包括串接的视频缓冲器和第一差分驱动电路，所述视频缓冲器的输出端还连接信息中心的视听设备，所述第一差分驱动电路的输出端连接五类线中的第一对双绞线；

第二支路，用于处理左声道音频信号，包括串接的第一音频缓冲器和第二差分驱动电路，所述第一音频缓冲器的输出端还连接信息中心的视听设备，所述第二差分驱动电路的输出端连接五类线中的第二对双绞线；

第三支路，用于处理右声道音频信号，包括串接的第二音频缓冲器和第三差分驱动电路，所述第二音频缓冲器的输出端还连接信息中心的视听设备，所述第三差分驱动电路的输出端连接五类线中的第三对双绞线。

上述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其中，所述主设备还包括处理电源和控制信号的第四支路，所述第四支路进一步包括电源处理支路和控制信号处理支路，其中所述电源处理支路包括直流电源和用于隔断交流的扼流圈，所述控制信号处理支路包括用于隔断直流的电容、高频解调电路和红外发射电路，所述用于隔断交流的扼流圈和用于隔断直流的电容共同连接五类线中的第四对双绞线，所述第四对双绞线中有一条线接地。

上述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其中，多条五类线直接并接在所述差分驱动器的输出端。

上述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其中，所述缓冲器由单运放组成，工作于完全负反馈的跟随器方式，放大倍数为1。

上述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其中，所述差分驱动器包括并联的两路运放电路，其中一路作同相放大，另一路作反相放大，两者的输出构成一对差分信号，且所述两路运放电路的输出端各串接一电阻，用于双绞线的阻抗匹配。

上述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其中，所述从设备中包括并列的三条支路：

第一支路，用于提取视频信号，包括串接的第一差分转单端电路、视频补偿电路和视频缓冲器，所述第一差分转单端电路的输入端连接五类线中的第一对双绞线，所述视频缓冲器的输出端接终端视听设备；

第二支路，用于提取左声道音频信号，包括串接的第二差分转单端电路和第一音频缓冲器，所述第二差分转单端电路的输入端连接五类线中的第二对双绞线，所述第一音频缓冲器的输出端接终端视听设备；

第三支路，用于提取右声道音频信号，包括串接的第三差分转单端电路和第二音频缓冲器，所述第三差分转单端电路的输入端连接五类线中的第三对双绞线，所述第二音频缓冲器的输出端接终端视听设备。

上述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其中，所述从设备还包括处理电源和控制信号的第四支路，所述第四支路进一步包括电源处理支路和控制信号处理支路，其中所述电源处理支路包括一用于隔断交流的扼流圈，其输出端给终端从设备供电，所述控制信号处理支路包括高频调制电路和用于隔断直流的电容，所述高频调制电路接收控制信号，所述用于隔断交流的扼流圈和用于隔断直流的电容共同连接五类线中的第四对双绞线，所述第四对双绞线中有一条线接地。

上述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其中，所述差分转单端电路是一个单运放电路，所述视频补偿电路是电容和电阻的并联电路，所述缓冲器是一个单运放电路，工作于完全负反馈的跟随器方式，放大倍数为1。

本实用新型对比现有技术有如下有益的技术效果：本实用新型的装置是分别安装在信息中心和终端(即远地点)的收发盒，利用已被大量埋设和使用的非屏蔽五类线作传输介质，利用一条五类线内的四对双绞线并通过特殊的信号处理和组合达到同时传输所有信号的目的。

附图说明

图1是本实用新型收发装置实施例的系统图。

图2是本实用新型收发装置中主设备实施例的模块图。

图3是图2所示实施例中差分驱动电路的电路图。

图4是图2所示实施例中直流电源和控制信号支路的电路图。

图5是本实用新型收发装置中从设备实施例的模块图。

图6是图5所示实施例中视频信号处理支路的电路图。

图7是图5所示实施例中直流电源和控制信号支路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1示出了本实用新型收发装置实施例的系统结构。请参见图1，本实用新型的收发装置包括两种类型：主设备和从设备(以下也可称为终端盒)。其中，主设备11仅需一台，安装在信息中心，一方面接收像机顶盒、DVD之类的信号源12送来的视音频信号，经过处理和驱动后输出给信息中心视听设备13，同时通过单根五类线14向终端盒分发视音频信号和电源；另一方面接收来自终端(也即远地点)的控制信号以控制信息中心的设备。每个远地点配备一个终端盒17，当不同的远地点配备不同的终端盒17时，可在主设备11上并列多根五类线与多个终端盒17互连。终端盒17一方面接收来自主设备11的视音频信号，经过还原和处理后直接连接到附近的远端视听设备15上播放，另一方面可以接收像遥控器之类的控制器16发出的控制信号，经处理后发送给主设备11进而控制信息中心的设备。

图2示出了本实用新型收发装置主设备实施例的模块。请参见图2，对应五类线的四对双绞线，主设备分成四个支路。其中第一支路用于处理复合视频信号，包括串接的视频缓冲器201和第一差分驱动电路202，视频缓冲器201的输出端还连接信息中心的视听设备203，第一差分驱动电路202的输出端连接五类线内的第一对双绞线204。第二支路用于处理左声道音频信号，包括串接的第一音频缓冲器205和第二差分驱动电路206，第一音频缓冲器205的输出端也连接信息中心的视听设备203，第二差分驱动电路206的输出端连接五类线内的第二对双绞线207。第三支路用于处理右声道音频信号，包括串接的第二音频缓冲器208和第三差分驱动电路209，第二音频缓冲器208的输出端还连接信息中心的视听设备203，第三差分驱动电路209的输出端连接五类线内的第三对双绞线210。

上述的缓冲器是由单运放组成，工作于完全负反馈的跟随器方式，放大倍数为1(即无放大)。缓冲器的特点是极高的输入阻抗和很低的输出阻抗，因而可以隔离信号源，又可以驱动多负载。图3示出了差分驱动的电路。请结合图3所示，差分驱动电路由并列的两路运放电路组成，其中第一运放电路31作同相放大，第二运放电路32作反相放大，两者的输出构成一对差分信号。且通过在输出端各串接一个50欧姆电阻33、34，实现同双绞线的阻抗匹配。

一路复合视频、一路左声道音频和一路右声道音频均使用差分方式在独立的一对双绞线上传输，并且均为模拟信号形式。使用差分传输可以抑制干扰，保证高性噪比，直接传输模拟信号可以简化信号处理，降低成本。

另，回到图2，第四支路用于处理电源和控制信号，其进一步包括两个并联的支路：电源处理支路和控制信号处理支路。其中，电源处理支路包括直流电源211和用于隔断交流的扼流圈212，控制信号处理支路包括用于隔断直流的电容213、高频解调电路214和红外发射电路215，用于隔断交流的扼流圈212和用于隔断直流的电容213共同连接至五类线内的第四对双绞线216，而该双绞线中有一条线接地。

图4示出了直流电源和控制信号支路的电路结构。请同时参见图4所示，高频解调电路由一个单运放电路41组成。扼流圈42和隔直电容43可分别阻隔交流和阻隔直流，从而提取出需要的信号。

来自终端盒的控制信号是经调制成高频的交流信号再叠加在直流电源传输线上传输的。供电电源为直流，控制信号为交流，因此可以直接叠加在一起传输。当需要提取分离时，扼流圈212可提取出直流电源，电容213可提取出调制后的交流控制信号。调制过的交流控制信号再经高频解调电路214简单解调可得到原始的控制信号，最后经红外发射电路215发射出去。

当需要连接多个终端盒时，多条五类线可直接并接在差分驱动电路202、206、209的后面，电源和控制信号也可简单的并接。

这种信号安排方式刚好允许以较低的实现成本在一根CAT-5线上传输所需要的五种信号，即一路复合视频信号、一路左声道音频信号、一路右声道音频信号、一路控制信号和一路直流电源。

图5示出了本实用新型收发装置从设备实施例的模块。请参见图5，对应五类线内的四对双绞线，从设备设有并列的四条支路。其中第一条支路用于提取复合视频信号，包括串接的第一差分转单端电路501、视频补偿和缓冲器502，第一差分转单端电路501的输入端连接五类线内的第一对双绞线504，视频补偿和缓冲器502的输出端接终端视听设备503。第二条支路用于提取左声道音频信号，包括串接的第二差分转单端电路505和第一音频缓冲器506，第二差分转单端电路505的输入端连接五类线内的第二对双绞线507，第一音频缓冲器506连接终端视听设备503。第三条支路用于提取右声道音频信号，包括串接的第三差分转单端电路508和第二音频缓冲器509，第三差分转单端电路508的输入端连接五类线内的第三对双绞线510，第二音频缓冲器509连接终端视听设备503。

图6示出了上述第一支路的电路结构。请同时参见图6，差分转单端电路是一个单运放电路61，视频补偿电路是电容62、电阻63以及电阻64的并联电路，缓冲器65是一个单运放电路，工作于完全负反馈的跟随器方式，放大倍数为1(即无放大)。

一路视频信号、一路左声道音频信号、一路右声道音频信号分别从对应的三对双绞线上取出，提取信号的方法是差分转单端和缓冲。对于视频信号则需要额外的补偿(可以在缓冲时同步实现)，用于弥补双绞线对视频高频信号的衰减。

另，回到图5，第四支路包括并联的电源处理支路和控制信号处理支路，其中电源处理支路包括一用于隔断交流的扼流圈511，其输出端给终端从设备(即终端盒)供电，控制信号处理电路包括高频调制电路512和用于隔断直流的电容513，高频调制电路512用于接收控制信号，高频调制电路512和用于隔断直流的电容513共同连接五类线内的第四对双绞线514，该双绞线514中有一条线接地。其具体电路如图7所示。

终端盒可以接收像遥控器一类的控制设备所发出的控制信号，经高频调制后通过隔断直流的电容513叠加到直流电源传输线上。由主设备送来的直流电源在给终端盒供电前，需要经过一个扼流圈511以阻断交流，防止调制后的高频控制信号进入内部电源系统，对视音频产生干扰。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的普通技术人员可在不脱离本实用新型的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1  一种基于五类线的视音频及控制信息收发装置，用于将信息中心的视音频信号分发给终端，并允许终端装置向信息中心的设备发送控制信号，其特征在于，所述收发装置包括：

一主设备，安装在信息中心，一方面接收来自信号源的视音频信号，经处理和驱动后通过五类线向若干个终端分发视音频信号和电源，另一方面通过所述五类线接收来自终端的控制信号以控制信息中心的设备；

至少一个从设备，配备在终端，一方面通过所述五类线接收来自所述主设备的视音频信号，经还原和处理后直接连接到终端的视听设备上予以播放，另一方面接收本地控制器发出的控制信号，经处理后通过所述五类线发送给所述主设备进而控制信息中心的设备。

2  根据权利要求1所述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其特征在于，所述视音频信号包括一路复合视频信号、一路左声道音频信号和一路右声道音频信号。

3  根据权利要求2所述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其特征在于，所述主设备中包括并列的三条支路：

第一支路，用于处理视频信号，包括串接的视频缓冲器和第一差分驱动电路，所述视频缓冲器的输出端还连接信息中心的视听设备，所述第一差分驱动电路的输出端连接五类线中的第一对双绞线；

第二支路，用于处理左声道音频信号，包括串接的第一音频缓冲器和第二差分驱动电路，所述第一音频缓冲器的输出端还连接信息中心的视听设备，所述第二差分驱动电路的输出端连接五类线中的第二对双绞线；

第三支路，用于处理右声道音频信号，包括串接的第二音频缓冲器和第三差分驱动电路，所述第二音频缓冲器的输出端还连接信息中心的视听设备，所述第三差分驱动电路的输出端连接五类线中的第三对双绞线。

4  根据权利要求3所述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其特征在于，所述主设备还包括处理电源和控制信号的第四支路，所述第四支路进一步包括电源处理支路和控制信号处理支路，其中所述电源处理支路包括直流电源和用于隔断交流的扼流圈，所述控制信号处理支路包括用于隔断直流的电容、高频解调电路和红外发射电路，所述用于隔断交流的扼流圈和用于隔断直流的电容共同连接五类线中的第四对双绞线，所述第四对双绞线中有一条线接地。

5  根据权利要求4所述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其特征在于，多条五类线直接并接在所述差分驱动器的输出端。

6  根据权利要求3所述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其特征在于，所述缓冲器由单运放组成，工作于完全负反馈的跟随器方式，放大倍数为1。

7  根据权利要求3所述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其特征在于，所述差分驱动器包括并联的两路运放电路，其中一路作同相放大，另一路作反相放大，两者的输出构成一对差分信号，且所述两路运放电路的输出端各串接一电阻，用于双绞线的阻抗匹配。

8  根据权利要求2所述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其特征在于，所述从设备中包括并列的三条支路：

第一支路，用于提取视频信号，包括串接的第一差分转单端电路、视频补偿电路和视频缓冲器，所述第一差分转单端电路的输入端连接五类线中的第一对双绞线，所述视频缓冲器的输出端接终端视听设备；

第二支路，用于提取左声道音频信号，包括串接的第二差分转单端电路和第一音频缓冲器，所述第二差分转单端电路的输入端连接五类线中的第二对双绞线，所述第一音频缓冲器的输出端接终端视听设备；

第三支路，用于提取右声道音频信号，包括串接的第三差分转单端电路和第二音频缓冲器，所述第三差分转单端电路的输入端连接五类线中的第三对双绞线，所述第二音频缓冲器的输出端接终端视听设备。

9  根据权利要求8所述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其特征在于，所述从设备还包括处理电源和控制信号的第四支路，所述第四支路进一步包括电源处理支路和控制信号处理支路，其中所述电源处理支路包括一用于隔断交流的扼流圈，其输出端给终端从设备供电，所述控制信号处理支路包括高频调制电路和用于隔断直流的电容，所述高频调制电路接收控制信号，所述用于隔断交流的扼流圈和用于隔断直流的电容共同连接五类线中的第四对双绞线，所述第四对双绞线中有一条线接地。

10  根据权利要求8所述的基于五类线的视音频及控制信息收发装置，其特征在于，-所述差分转单端电路是一个单运放电路，所述视频补偿电路是电容和电阻的并联电路，所述缓冲器是一个单运放电路，工作于完全负反馈的跟随器方式，放大倍数为1。

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