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會(huì )議電視系統中音、視頻的干擾分析與抑制

2008/03/12

會(huì )議電視系統組成

　　會(huì )議電視就是利用電視技術(shù)和設備通過(guò)傳輸信道在兩地或多個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)會(huì )的一種通信手段，它實(shí)現了音頻、視頻、文本數據、圖文數據等多媒體的綜合處理，并在同一信息網(wǎng)路中運行，統一時(shí)實(shí)的傳輸。

　　傳輸這些信號的電纜如果通過(guò)較強的電磁場(chǎng)區，就會(huì )有干擾疊加在信號上。電纜越長(cháng)，干擾越明顯。

干擾源種類(lèi)及干擾方式

　　在會(huì )議電視系統中，影響視頻和音頻系統的噪聲干擾除設備和傳輸線(xiàn)路本身的熱噪聲和疊加在其上的連續性“白噪聲”干擾外，根據干擾源種類(lèi)主要可分為兩大類(lèi)，脈沖干擾及交流聲干擾。脈沖干擾是由于脈沖器件產(chǎn)生的強電磁場(chǎng)耦合進(jìn)入信道所致：馬達、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機火花塞點(diǎn)火，開(kāi)關(guān)電源均會(huì )產(chǎn)生60Hz－2MHz的干擾，這些干擾的諧波分量會(huì )落入音、視頻頻帶內；閃電、宇宙噪聲還會(huì )產(chǎn)生2KHz－100MHz的脈沖噪聲。交流聲干擾主要是由于地線(xiàn)系統設計不合理，不同接地點(diǎn)間存在電位差，使得地電流形成回路所造成的；高壓輸電線(xiàn)路和交流電氣化鐵路也會(huì )引起交流聲干擾，如交流電氣化鐵路產(chǎn)生的干擾除50Hz基頻外、還有(2N＋1)×50Hz等奇次諧波。

　　另外，根據外界干擾源電磁能量的傳播途徑和對音、視頻設備的耦合方式又可分成輻射方式干擾和傳導方式干擾。傳導方式干擾是經(jīng)過(guò)電路(包括雜散電容和互感等可以用集總參數表示的電路元件)傳到受影響設備上，如脈沖干擾、交流聲干擾，主要通過(guò)傳導方式作用于受擾設備；輻射方式干擾是通過(guò)天線(xiàn)的作用，由空間傳到受影響的設備上，如高壓輸電線(xiàn)對受擾設備的干擾。

　　會(huì )議電視系統的音頻信號的頻率范圍為300Hz－3.4KHz，視頻信號帶寬為6MHz。音頻信號通常都采用平衡方式傳輸，由于雙線(xiàn)上的感應噪聲有相互抵消作用，干擾要輕得多，甚至于測不出來(lái)。而視頻信號通常采用不平衡方式傳輸，干擾就要嚴重得多。所以音頻干擾分析與視頻干擾分析有所區別：對于視頻干擾，主要從干擾方式出發(fā)進(jìn)行探討；音頻信號由于波長(cháng)較大，通信大樓的屏蔽作用更為明顯，相比而言，輻射方式干擾可忽略不計。通過(guò)電源等整流器件所產(chǎn)生脈沖干擾對音、視頻信號機理相同，解決辦法也一致，因此，音頻干擾討論的重點(diǎn)放在交流聲干擾上。

視頻干擾分析及解決辦法

　　在實(shí)際工程中，視頻電纜通常敷設在通信大樓內的金屬管中。盡管金屬管外皮與大樓的建筑地連在一起，有時(shí)仍可能受到干擾，在監視器上會(huì )看到不規則的細線(xiàn)由上至下滾動(dòng)，該干擾是由可控硅整流器點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生的脈沖干擾所造成的。UPS電源產(chǎn)生的脈沖干擾波形更為復雜，它除了整流器點(diǎn)火產(chǎn)生的干擾外還有逆變器產(chǎn)生的脈沖干擾及其諧波。電源整流器和UPS電源所產(chǎn)生的脈沖干擾的輻射雖到處都有，但主要是通過(guò)分布在會(huì )議室內的交流供電線(xiàn)路傳播的，為傳導方式干擾。

　　1.傳導方式干擾的抑制

　　1.1 脈沖干擾的抑制

　　對于脈沖干擾，采取的解決辦法就是加裝濾波網(wǎng)絡(luò )。如圖3所示，在3根火線(xiàn)的輸入端和整流電源的輸出端分別對地接入耐高壓、大容量電容器，形成低通濾波電路。

　　由于大功率UPS電源的干擾更嚴重，除了干擾脈沖的幅度比較大之外，干擾脈沖的波形復雜，頻率成分也很豐富。為抑制干擾，在UPS電源的進(jìn)線(xiàn)端和出線(xiàn)端分別加裝電容器。加大電容量，雖可以進(jìn)一步降低脈沖干擾電平，但增大至一定量之后，效果就不明顯了。這時(shí)可以采用“Γ型”或“π型”低通濾波電路，即將電纜穿繞在鐵氧體磁環(huán)上，在有效頻率范圍內，等效于串聯(lián)一個(gè)電感。

　　其激磁電感LP計算公式如下：

　　式中：N—變壓器初級線(xiàn)圈的圈數；

　　μ—環(huán)形磁芯相對導磁率；

　　由上式不難看出要增大電感量，可以采用以下幾種方式： 　　
  1. 減少磁環(huán)的內徑與線(xiàn)纜縫隙；

  2. 選擇高導磁率的磁環(huán)；

  3. 采用高頻磁性材料；

  4. 增加磁環(huán)的數量。
　　 1.2 交流聲干擾的抑制

　　如前文所述，交流聲干擾主要是由于地電流形成回路，通過(guò)傳導方式作用于視頻接收設備的。為此可以通過(guò)傳輸線(xiàn)變壓器隔離視頻源和接收端。

　　1.3 傳輸線(xiàn)變壓器的設計

　　設計前需明確的參數有： 　　
  1. 最高工作頻率Fmax和最低工作頻率Fmin；

  2. 確定輸出負載電阻R1和信號源內阻Rs；

  3. 要明確傳輸線(xiàn)變壓器在此只起隔離作用。
　　在設計時(shí)，由公式(2－1)、(2－2)、(2－3)不難求出傳輸線(xiàn)的最小長(cháng)度Lmin、最大長(cháng)度Lmax和特性阻抗Zc。

　　實(shí)踐證明，用Φ=(0.27—0.77)mm的高強度漆包線(xiàn)繞制，并繞時(shí)，Zc約為(60—80)Ω；工作頻率低于50MHz，選用錳鋅氧(MXO)鐵氧體。鐵氧體的導磁率由(2－4)式確定。

　　傳輸線(xiàn)變壓器在設計時(shí)要求幅頻特性好，插耗低以及回波損耗要高。由于傳輸線(xiàn)變壓器是無(wú)源設備，沒(méi)有增益失真，沒(méi)有微分相位失真，所以不會(huì )引入新的噪聲。接入傳輸線(xiàn)變壓器之后，發(fā)現脈沖干擾得到很大程度抑制，在監視器屏幕上已經(jīng)完全看不到有任何干擾現象。從而說(shuō)明在視頻信號長(cháng)距離傳輸中，在末端加裝傳輸線(xiàn)變壓器可以明顯抑制雜散電磁場(chǎng)的干擾和交流聲干擾。

　　2.輻射方式干擾的抑制

　　現代化的電力系統其本身就是強烈的電磁干擾源，主要通過(guò)輻射方式干擾該頻段內的通信設備。為抑制外部高壓輸電線(xiàn)路的干擾影響，采用接地措施，常用的接地方式有兩種，現分別討論如下：

　　2.1 分散接地方式

　　分散接地就是將通信大樓的防雷接地、電源系統接地、通訊設備的各類(lèi)接地以及其他設備的接地分別接入相互分離的接地系統，由于地線(xiàn)系統不斷增多，地線(xiàn)間潛在的耦合影響往往難以避免，分散接地反而容易引起干擾。同時(shí)主體建筑物的高度不斷增加，其接地方式所帶的不安全因素也越來(lái)越大。當某一設施被雷擊中，容易形成地下反擊，損壞其他設備。

　　2.2 聯(lián)合接地方式

　　聯(lián)合接地方式也稱(chēng)單點(diǎn)接地方式，即所有接地系統共用一個(gè)共同的“地”。聯(lián)合接地有以下一些特點(diǎn)：
  1. 整個(gè)大樓的接地系統組成一個(gè)籠式均壓體，對于直擊雷，樓內同一層各點(diǎn)位比較均勻；對于感應雷，籠式均壓體和大樓的框架式結構對外來(lái)電磁場(chǎng)干擾也可提供10－40dB的屏蔽效果；


  2. 一般聯(lián)合接地方式接地電阻非常小，不存在各種接地體之間的耦合影響，有利于減少干擾；


  3. 可以節省金屬材料，占地少。

　　由上不難看出，采用聯(lián)合接地方式可以有效抑制外部高壓輸電線(xiàn)路的干擾。

音頻干擾分析及解決辦法

　　就音頻設備間信號線(xiàn)輸入、輸出接口的形式來(lái)講，有平衡式和不平衡式兩種：平衡式—雙線(xiàn)差動(dòng)式，具有較強的共模干擾抑制能力，交流聲干擾小，常用于長(cháng)距離或強干擾條件下的信號傳送。不平衡式—單線(xiàn)單端式，多用于近距離或內部設備間信號傳送。為抑制交流聲干擾，應注意以下幾點(diǎn)：

  1. 避免將2個(gè)地電位可能不同的設備間的信號地線(xiàn)直接連通或形成地線(xiàn)環(huán)路。
  2. 盡量避免或減弱兩設備間電的直接聯(lián)系。


  3. 把電氣連接的部分屏蔽在一個(gè)體系中，信號地線(xiàn)或屏蔽層在該體系一側接地。


  4. 遠距離傳送信號采用平衡變壓器傳輸方式。兩端都要有平衡變壓器，屏蔽層一端接地，也可懸空不接。接地可以起到屏蔽作用，也可防止明電搭接時(shí)發(fā)生觸電事故。不接地時(shí)，兩端平衡變壓器可起到絕緣隔離作用，平衡變壓器中心接地，可泄放靜電。

投影時(shí)代


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