KR100821989B1 - 유티피 케이블을 이용한 전원 및 영상신호 동시 송수신장치 - Google Patents

Abstract

본원발명은 유티피(UTP: Unshieled Twisted Pair) 케이블을 이용하여 카메라에 전원을 공급하며, 비디오 신호의 전송효율을 향상시키도록 한 유티피 케이블을 이용한 전원 및 영상신호 동시 송수신장치로서,

카메라의 영상신호를 수신한 후 특정주파수로 변조하고, 차동증폭을 수행하여 유티피 케이블로 전송하며, 상기 유티피 케이블을 통해 수신기 측으로부터 전송된 전원을 출력하는 송신기와; 상기 유티피 케이블을 통해 상기 송신기로부터 전송된 영상신호를 수신하여 차동증폭, 복조, 영상신호 증폭을 수행하여 영상출력기로 출력하고, 상기 유티피 케이블을 통해 상기 송신기 측으로 전원을 전송하는 수신기;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

유티피 케이블, 영상신호 송수신, 차동증폭, 주파수변조, 송신기, 수신기

Description

유티피 케이블을 이용한 전원 및 영상신호 동시 송수신장치{SIMULTANEOUS POWER AND VIDEO SIGNAL TRANSCEIVER USING UTP CABLE}

본원발명은 영상신호 송수신장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유티피(UTP: Unshieled Twisted Pair) 케이블을 이용하여 카메라에 전원을 공급하며, 비디오 신호의 전송효율을 향상시키도록 한 유티피 케이블을 이용한 전원 및 영상신호 동시 송수신장치에 관한 것이다.

일반적으로 감시시스템의 카메라 등의 촬상 영상신호의 송수신은 동축케이블 또는 일반적인 유티피 케이블을 사용한다. 즉, 카메라의 촬상 영상을 동축케이블이나 유티피 케이블을 이용하여 감시소에 설치되는 수신기로 전송한 후 수신기에서 신호를 복원하여 CRT 등의 영상출력장치로 출력하게 된다.

상술한 바와 같은 카메라 촬상 영상신호의 송수신을 위한 동축케이블은 그라운드를 이용한 외부 노이즈 차폐를 수행하는 것으로 꼬임없는 직선구조를 가진다. 그리고 공통접지 전위를 기준으로 한 불평형 전송을 수행하며, 차폐막을 이용하여 전송하는 것에 의해 노이즈의 유입을 차단하다.

이러한 동축케이블은 소규모 현장 적용시에는 원가 경쟁력의 우위를 가지는 장점이 있으나, 대규모 현장의 경우 1:1 전송방식이므로 케이블 자재비가 상승하며, 배관 배선 트레이(Tray)의 증가로 시공효율성이 저하되고, 거리대비 영상품질 저하가 커 일정 거리 이상의 장거리 전송을 요구하는 경우 부가적인 증폭기를 필요로 하며 케이블 규격 상승에 따른 추가 비용이 부가적으로 발생하는 등의 문제점을 가진다.

그리고 유티피 케이블의 경우에는 차폐구조는 없으나 꼬임구조를 가지며, 위상반전에 의한 평형 전송 방식에 의해 신호를 전송하고 꼬임구조의 평형전송법에 의해 노이즈의 유입이 차단된다.

이러한 유티피 케이블의 경우에는 꼬임구조에 의해 노이즈를 제거할 수 있도록 하는 특징을 가지나 노이즈의 완전한 제거가 불가능하고, 전송선로가 100m를 넘는 경우 100m 마다 증폭기를 부가 설치하여야 하는 문제점을 가진다.

또한 상술한 종래기술의 동축케이블과 유티피 케이블에 의한 영상전송의 경우 카메라 등의 외부 장치로 입력될 수 있도록 하는 전원을 동축케이블 또는 유티피 케이블에 의해 공급할 수 없게 되므로 별도의 전원장치를 구비하여 하는 문제점을 가진다.

따라서 본원발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외부 노이즈를 효율적으로 제거하는 것에 의해 신호 전송 거리를 향상시키며, 설치의 용이성을 제공하고, 자재 비용의 상승을 억제할 수 있도록 하며, 수신기 측에서 송신기 측으로 전원을 공급하여 송신기 측에서는 별도의 전원장치를 구비하지 않고도 동작될 수 있도록 하는 유티피 케이블을 이용한 전원 및 영상신호 동시 송수신장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원발명의 유티피(UTP: Unshielded Twisted Pair) 케이블을 이용한 전원 및 영상신호 동시 송수신장치는, 카메라의 영상신호를 수신한 후 특정주파수로 변조하고, 차동증폭을 수행하여 유티피 케이블로 전송하며, 상기 유티피 케이블을 통해 수신기 측으로부터 전송된 전원을 출력하는 송신기와; 상기 유티피 케이블을 통해 상기 송신기로부터 전송된 영상신호를 수신하여 차동증폭, 복조, 영상신호 증폭을 수행하여 영상출력기로 출력하고, 상기 유티피 케이블을 통해 상기 송신기 측으로 전원을 전송하는 수신기;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 송신기는, 상기 카메라의 영상신호를 수신하여 특정주파수로 변조하는 변조부와; 상기 변조부의 출력 영상신호를 차동증폭한 후 송신측 유티피 커넥터부의 영상신호 전송회선으로 출력하는 송신측 차동증폭부와; 상기 유티피 케이블을 통해 상기 수신기 측에서 송신되는 전원을 별도의 출력단자로 출력하는 송신측 전원부와; 상기 유티피케이블의 연결을 위한 송신측 유티피 커넥터부;를 포함하여 구성된다.

상기 송신기는 비엔씨(BNC) 케이블을 통해 상기 카메라의 영상신호를 입력받는 것을 특징으로 한다.

상기 유티피 커넥터부는 RJ45커넥터로 구성될 수 있다.

상기 수신기는, 상기 유티피 케이블이 접속되는 수신측 유티피 커넥터부와;

상기 수신측 유티피 커넥터부를 통해 상기 송신기에서 전송되어 상기 유티피 케이블을 통해 수신된 영상신호에 대하여 차동증폭을 수행하여 출력하는 수신측 차동증폭부와; 상기 수신측 차동증폭부에서 출력되는 특정주파수의 출력영상신호를 원영상신호로 복조하는 복조부와; 상기 복조부의 출력 영상신호를 증폭하는 영상신호증폭부와; 상기 영상신호출력부의 영상신호를 비엔씨 케이블을 통해 영상출력장치로 출력하는 영상출력부와; 상기 수신측 유티피 커넥터부를 통해 상기 송신기로 전원을 공급하는 수신측 전원부;를 포함하여 구성된다.

상술한 구성을 가지는 본원발명은 송신기 측에서 영상신호를 특정주파수로 변조하고 수신기에서는 수신된 영상신호에 대하여 상기 특정주파수만을 필터링하여 복원한다. 이에 따라 노이즈가 유입되는 특정주파수 이외의 신호를 모두 제거되어 노이즈 영향을 최소로 할 수 있다.

또한 차동증폭기를 적용함으로써 동일 위상을 가지는 노이즈 성분이 차동증폭기 내에서 제거되므로 노이즈 영향을 더욱 최소로 할 수 있다.

상술한 바와 같은 노이즈 제거의 향상에 기인하여 본원발명은 별도의 증폭기의 구성 없이도 영상신호를 전송할 수 있으며, 유티피 케이블을 이용하여 0.9Km까지도 손실없는 영상신호의 전송을 가능하게 한다.

또한, 수신기의 측에서 송신기 측으로 전원을 전송하여 공급할 수 있도록 함으로써 별도의 전원장치의 구성없이 송신기 측에선 외부에 설치되는 카메라 등의 장치를 구동시킬 수 있도록 한다.

상술한 본원발명은 영상신호의 노이즈 제거 효율을 현저히 향상시킴으로써 유티피 케이블을 이용한 영상신호 전송 거리를 현저히 증가시키는 효과를 제공한다.

또한 상술한 본원발명은 송신기 측의 카메라 등의 외부 장치를 위한 별도의 전원부의 구성을 필요로 하지 않으며, 회선 설치 가격에 유리한 유티피 케이블을 이용하여 영상신호 전송을 선로를 구성할 수 있어 시스템 설치를 용이하게 함은 물론, 그 비용을 현저히 저하시키는 효과를 제공한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본원발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본원발명의 일 실시 예에 따르는 유티피 케이블을 이용한 전원 및 영상신호 동시 송수신장치(이하 "영상신호 송수신장치"라 함)의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본원 발명에 따르는 영상신호 송수신장치는 카메라(1)의 영상신호를 비엔씨(BNC: Bayonet-Neil-Concelman) 케이블을 통해 수신한 후, 특정주파수로 변조하고, 차동증폭을 수행하여 노이즈를 제거한 후 유티피(UTP: Unshielded Twisted pair) 케이블(300)을 통해 수신기(200)로 전송하며, 수신기(200)에서 유티피 케이블(300)을 통해 공급되는 직류전원을 외부장치로 출력하는 송신기(100)와; 송신기(100)에서 특정주파수로 변조되어 유티피 케이블(300)을 통해 전송된 영상신호를 수신한 후 차동증폭을 수행하고, 원영상신호로 복원하는 복조를 수행한 후 영상신호증폭을 수행하여 영상출력기(400)로 출력하는 수신기(200)로 구성된다. 여기서, 유티피 케이블(300)은 1페어(pair)로 구성되며 이를 통하여 후술하는 바와 같이 영상신호와 전원이 동시에 송수신된다.

도 2는 본원발명의 일 실시 예에 따르는 송신기의 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 송신기(100)는 비엔씨 케이블을 통해 영상신호를 수신하기 위하여 비엔씨 케이블이 접속되는 송신측 비엔씨 커넥터부(110)와, 카메라(1)로부터 수신된 영상신호를 유티피 케이블(300)을 통해 전송하는 동시에 수신기(200)로부터 직류전원을 유티피 케이블(300)을 통해 수신하기 위하여 유티피 케이블(300)이 접속되는 송신측 유티피 커넥터부(150)로 구성되며, 내부에는 주파수변조, 차동증폭, 전원공급을 위한 신호처리를 위한 부품이 탑재된다.

도 3은 도 2의 송신기의 내부 구성을 나타내는 블록구성도를 나타내는 도면 이다.

도 3에 도시된 바와 같이 상술한 송신기(100)는 송신측 비엔씨커넥터부(110)를 통해 수신한 카메라(1)의 영상신호를 특정주파수 신호로 변조하는 변조부(120)와, 변조부(120)의 출력 신호에서 외부 노이즈 신호를 제거하고 신호 세기를 크게 하기 위하여 차동증폭을 수행하는 차동증폭부(130)와, 차동증폭부(130)의 출력 신호를 유티피 케이블(300)을 통해 수신기(200)로 전송하고 유티피 케이블(300)을 통해 수신기(200)에서 공급하는 전원을 공급받는 송신측 유티피 커넥터부(150)와, 송신측 유티피 커넥터부(150)를 통해 공급되는 수신기(200) 전송 전원을 추출하여 외부장치로 제공하는 전원부(140)를 포함하여 구성된다.

도 4는 도 2의 송신기의 회로 구성의 일 예를 나타내는 회로도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 송신측 비엔씨커넥터부(110)는 비디오 신호를 입력 받기 위하여 일단이 접지되는 분압저항 R4에 병렬로 연결되는 캐패시터 C2와 캐패시터C2에 직렬연결되는 저항 R2 및 저항 R2에 병렬로 연결되는 분압저항 R1과 R3의 연결점으로부터 영상신호를 변조부(120)로 출력하도록 구성된다.

그리고 변조부(120)는 비엔씨커넥터부(110)에서 수신되는 영상신호를 특정주파수로 변조하는 것으로서 내부에 변조기능을 구비한 모듈레이션칩이 내장된다. 여기서 상기 모듈레이션칩은 74ch4046 vco로 구성될 수 있다. 변조부(120)는 송신측에서 영상신호를 특정주파수로 변환하여 수신측으로 보낸다. 이와 같이 구성되면 수신측에서는 특정주파수 신호만을 검출하고 다른 신호를 노이즈로 필터링하는 것에 의해 전송선로에서 발생하는 노이즈를 제거할 수 있도록 한다.

다음으로 변조부(120)에서 특정주파수로 변조된 영상신호를 차동증폭을 위한 차동증폭부(130)로 입력되어 차동증폭되는데, 도 4에서는 차동증폭기로서 ad8132 차동증폭기 칩을 사용하였고, 8번(+)과 1번(-) 핀 두 단자에 서로 위상이 반전되어 입력되는 신호만을 증폭하여 양의 영상신호는 5번 핀을 통해 송신측 유티피 커넥터부(150) UTP+ 라인의 접속단자로 출력하고 음의 영상신호는 4번 핀을 통해 송신측 유티피 커넥터부(150) UTP- 라인의 접속단자로 출력하도록 구성된다. 즉, 차동증폭부(120)는 8번(+)과 1번(-) 핀 두 단자에서 동위상을 가지고 입력되는 신호는 제거하게 된다. 노이즈는 일반적으로 두 단자에서 동 위상을 가지게 되므로 이때 제거되고 영상신호만이 증폭되는 것에 의해 노이즈를 효과적으로 제거하게 된다. 또한 차동증폭부(130)의 출력단에는 UTP+ 측의 캐패시터 C6과 UTP- 측의 캐패시터 C13에 의해 수신기(200)로부터 전원부(140)로 공급되는 직류전원이 송신기 측의 다른 구성으로 유입되는 것을 차단하도록 구성된다.

상기 송신측 전원부(140)는 양의 입력단자는 송신측 유티피 커넥터부(150)의 UTP+ 단자로부터 수신기(200)에서 공급하는 전원을 공급받도록 하기 위하여 차동증폭부(130)의 5번 핀에 연결되는 UTP+ 신호 출력선과 병렬로 연결되도록 인덕터(L1)를 통하여 상기 송신측 유티피 커넥터부(130)의 UTP+ 단자에 공통으로 접속되고, 음의 입력단자는 인덕터(L2)를 통하여 접지되고 차동증폭부(130)의 4번 핀에 연결되는 송신측 유티피 커넥터부(150)의 UTP- 단자와 공통접속된다. 그리고 상기 전원부(140)는 UTP+ 단자의 접속배선에 스위칭회로 Q1A, 정류기(LM7812, LM1117)가 부착되어 있어 UTP+ 및 UTP- 단자를 통해 수신기 측에서 공급되는 48V의 직류 전원을 공급받아서 12V 및 5V의 직류 전원으로 변환하여 카메라 등의 외부 장치와 송신기(100)의 다른 구성부로 공급할 수 있도록 한다. 따라서 송신기 측의 경우에는 별도의 전원 없이도 카메라 등을 구동시킬 수 있으며 송신기(100) 자체도 수신기(200)에서 공급하는 전원에 의해 동작될 수 있다.

도 5는 본원발명의 일 실시 예에 따르는 수신기의 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 상기 수신기(200)는 외부에 유티피 케이블이 접속되는 수신측 유티피 커넥터부(210)와 RJ15 커넥터소켓(31) 및 표시를 위한 LED(32)가 구비되며, 영상출력장치와 연결되는 수신측 비엔씨커넥터부(260)가 구비된다.

상술한 구성을 가지는 수신기(200)는 송신기(100)에서 전송된 영상신호를 복원하여 출력하고, 송신기(100)로 전원을 공급한다.

이하 수신기의 동작을 도 6 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6은 도 5의 수신기의 내부 구성을 나타내는 블록 구성도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 수신기(200)는 유티피 케이블(300)이 접속되는 수신측 유티피 커넥터부(210)와, 송신기(100)에서 전송된 영상신호에 대한 차동증폭을 수행하여 동 위상을 가지는 노이즈는 제거하고, 영상신호를 가지는 특정주파수의 신호만을 증폭하여 출력하는 수신측 차동증폭부(220)와, 수신측 차동증폭부(220)에서 증폭된 특정주파수를 복조하여 원 영상신호를 추출하는 복조부(230)와, 복조부(230)에서 출력되는 영상신호를 증폭하는 영상신호증폭부(240)와, 영상신호를 정합시켜 외부 영상신호출력장치로 출력하는 영상출력부(250)와, 영상출력장치로 영상신호를 전송하기 위한 비엔시 케이블이 접속되는 수신측 비엔씨커넥터 부(260)와, 수신측 유티비 커넥터부(210)의 UTP+ 단자를 통해 48V의 직류전원을 송신기(100)로 전송하고 수신기(200)의 내부 구동전원을 공급하는 전원부(270)를 포함하여 구성된다.

도 7은 도 5의 수신기의 내부 회로도이다.

도 6의 구성에서 상기 수신측 유티피 커넥터부(210)는 7에 도시된 바와 같이 UTP+ 및 UTP- 단자가 구비되고, UTP+ 단자는 48V의 직류전원에 연결되며, UTP+ 및 UTP- 단자에는 각각 캐패시터 C2와 C4가 접속되어 직류전원이 수신기 측으로 유입되는 것을 차단하도록 구성되어 1페어의 유티피 케이블을 통하여 영상신호와 전원을 동시에 송수신한다.

다음으로, 수신측 유티피 커넥터부(210)의 다음 단에는 수신측 차동증폭부(220)가 구비되는데, 이 또한 송신측 차동증폭부(130)와 동일하게 두 개의 + 및 - 단자로부터 인입되는 신호에서 서로 반대 위상의 신호는 제거하고, 동일 위상의 신호만을 증폭하는 것에 의해 노이즈를 제거하도록 구성된다. 이때 사용되는 증폭칩은 ad830일 수 있다.

상기 복조부(230)는 도 7에 도시된 바와 같이 다단의 EXOR 게이트와 LC 커플러가 연결 구성되어 송신기(100)의 변조부(120)에서 변조한 특정주파수 신호를 다단으로 검출하는 것에 의해 원하는 영상신호를 출력하도록 구성된다.

그리고 영상신호증폭부(240)는 OP AMP를 이용하여 복조부(230)에서 추출된 영상신호를 증폭하여 출력하게 되고, 영상신호출력부(250)는 해당 영상신호를 수신측 비엔씨 커넥터부(260)로 출력하는데 이 과정에서 장거리 ad811에서 나오는 영상신호만을 한번 더 증폭하여 줌으로써 좀더 선명한 고화질의 영상을 볼 수 있도록 한다. 이때 중앙의 칩은 njm2267 타입으로 구현된 것으로 도시하였다.

다음으로, 비엔씨 커넥터부(260)는 분배저항 R21, R11과, 비엔씨 접속단자로 구성된다.

그리고 전원부(270)는 전원을 공급하도록 구성되는 것으로 도 7과 같이 정류기와 분배기 등을 구비하여 필요 전원을 생성한 후 수신기 및 송신기에 공급하도록 구성된다.

도 1은 본원발명의 일 실시 예에 따르는 유티피 케이블을 이용한 전원 및 영상신호 동시 송수신장치의 구성도이며,

도 2는 본원발명의 일 실시 예에 따르는 송신기의 사시도이고,

도 3은 도 2의 송신기의 내부 구성을 나타내는 블록구성도이며,

도 4는 도 2의 송신기의 회로 구성의 일 예를 나타내는 회로도이고,

도 5는 본원발명의 일 실시 예에 따르는 수신기의 사시도이며,

도 6은 도 5의 수신기의 내부 구성을 나타내는 블록 구성도이고,

도 7은 도 5의 수신기의 내부 회로도이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

100: 송신기

110: 송신측 비엔씨 커넥터부 120: 변조부

130: 송신측 차동증폭부 140: 송신측 전원부

150: 송신측 유티피 커넥터부

200: 수신기

210: 수신측 유티피 커넥터부 220: 수신측 차동증폭부

230: 복조부 240: 영상신호증폭부

250: 영상출력부 260: 수신측 비엔씨 커넥터부

270: 수신측 전원부

Claims (4)

1. 유티피 케이블을 통하여 카메라의 영상신호 및 전원을 송수신하는 송신기와 수신기를 구비한 송수신장치에 있어서,

   상기 유티피 케이블은 1페어(pair)로 구성되며,

   상기 송신기는, 상기 카메라의 영상신호를 수신하여 특정주파수로 변조하는 변조부와; 상기 변조부의 출력 영상신호를 차동증폭하는 송신측 차동증폭부와; 상기 수신기로부터 직류전원을 공급받아 상기 카메라로 출력하는 송신측 전원부;를 구비하되, 상기 1페어의 유티피 케이블은 한쌍의 캐패시터를 통하여 상기 송신측 차동증폭부의 출력단에 접속되고 한쌍의 인덕터를 통하여 상기 송신측 전원부의 입력단에 공통으로 접속되며,

   상기 수신기는, 상기 송신기로부터 수신된 영상신호를 차동증폭하는 수신측 차동증폭부와; 상기 수신측 차동증폭부의 출력영상신호를 원영상신호로 복조하는 복조부와; 상기 복조부의 출력 영상신호를 증폭하는 영상신호증폭부와; 상기 영상신호증폭부의 출력 영상신호를 영상출력장치로 출력하는 영상출력부와; 상기 송신기로 직류전원을 공급하는 수신측 전원부;를 구비하되, 상기 1페어의 유티피 케이블은 한쌍의 캐패시터를 통하여 상기 수신측 차동증폭부의 입력단에 접속되고 상기 수신측 전원부에 공통 접속되는 것을 특징으로 하는 유티피 케이블을 이용한 전원 및 영상신호 동시 송수신장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 송신기는 비엔씨(BNC) 케이블을 통해 상기 카메라의 영상신호를 입력받는 것을 특징으로 하는 유티피 케이블을 이용한 전원 및 영상신호 동시 송수신장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 수신기는,

   상기 영상출력부의 출력 영상신호를 비엔씨 케이블을 통해 상기 영상출력장치로 출력하는 것을 특징으로 하는 유티피 케이블을 이용한 전원 및 영상신호 동시 송수신장치.

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