- 研究音、視頻干擾分析與抑制技術(shù)
- 視頻干擾分析及解決辦法
- 加裝濾波網(wǎng)絡(luò)
1.1 會(huì)議電視系統(tǒng)組成
會(huì)議電視就是利用電視技術(shù)和設(shè)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(xiàn)了音頻、視頻、文本數(shù)據(jù)、圖文數(shù)據(jù)等多媒體的綜合處理，并在同一信息網(wǎng)路中運(yùn)行，統(tǒng)一時(shí)實(shí)的傳輸。
傳輸這些信號(hào)的電纜如果通過(guò)較強(qiáng)的電磁場(chǎng)區(qū)，就會(huì)有干擾疊加在信號(hào)上。電纜越長(zhǎng)，干擾越明顯。
1.2 干擾源種類及干擾方式
在會(huì)議電視系統(tǒng)中，影響視頻和音頻系統(tǒng)的噪聲干擾除設(shè)備和傳輸線路本身的熱噪聲和疊加在其上的連續(xù)性“白噪聲”干擾外，根據(jù)干擾源種類主要可分為兩大類，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(qiáng)電磁場(chǎng)耦合進(jìn)入信道所致：馬達(dá)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(nèi)；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系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jù)外界干擾源電磁能量的傳播途徑和對(duì)音、視頻設(shè)備的耦合方式又可分成輻射方式干擾和傳導(dǎo)方式干擾。傳導(dǎo)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(shù)表示的電路元件)傳到受影響設(shè)備上，如脈沖干擾、交流聲干擾，主要通過(guò)傳導(dǎo)方式作用于受擾設(shè)備；輻射方式干擾是通過(guò)天線的作用，由空間傳到受影響的設(shè)備上，如高壓輸電線對(duì)受擾設(shè)備的干擾。
會(huì)議電視系統(tǒng)的音頻信號(hào)的頻率范圍為300Hz－3.4KHz，視頻信號(hào)帶寬為6MHz。音頻信號(hào)通常都采用平衡方式傳輸，由于雙線上的感應(yīng)噪聲有相互抵消作用，干擾要輕得多，甚至于測(cè)不出來(lái)。而視頻信號(hào)通常采用不平衡方式傳輸，干擾就要嚴(yán)重得多。所以音頻干擾分析與視頻干擾分析有所區(qū)別：對(duì)于視頻干擾，主要從干擾方式出發(fā)進(jìn)行探討；音頻信號(hào)由于波長(zhǎng)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(jì)。通過(guò)電源等整流器件所產(chǎn)生脈沖干擾對(duì)音、視頻信號(hào)機(jī)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。
2 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(shè)在通信大樓內(nèi)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(jiān)視器上會(huì)看到不規(guī)則的細(xì)線由上至下滾動(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(fù)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(nèi)的交流供電線路傳播的，為傳導(dǎo)方式干擾。
2.1 傳導(dǎo)方式干擾的抑制
2.1.1 脈沖干擾的抑制
對(duì)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根火線的輸入端和整流電源的輸出端分別對(duì)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(yán)重，除了干擾脈沖的幅度比較大之外，干擾脈沖的波形復(fù)雜，頻率成分也很豐富。為抑制干擾，在UPS電源的進(jìn)線端和出線端分別加裝電容器。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(nèi)，等效于串聯(lián)一個(gè)電感。
其激磁電感LP計(jì)算公式如下：
式中：N—變壓器初級(jí)線圈的圈數(shù)；
μ—環(huán)形磁芯相對(duì)導(dǎo)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(nèi)徑與線纜縫隙；
(2)選擇高導(dǎo)磁率的磁環(huán)；
(3)采用高頻磁性材料；
(4)增加磁環(huán)的數(shù)量。
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2.1.2 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(dǎo)方式作用于視頻接收設(shè)備的。為此可以通過(guò)傳輸線變壓器隔離視頻源和接收端。
2.1.3 傳輸線變壓器的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)前需明確的參數(shù)有：
(1)最高工作頻率Fmax和最低工作頻率Fmin；
(2)確定輸出負(fù)載電阻R1和信號(hào)源內(nèi)阻Rs；
(3)要明確傳輸線變壓器在此只起隔離作用。
在設(shè)計(jì)時(shí)，由公式(2－1)、(2－2)、(2－3)不難求出傳輸線的最小長(zhǎng)度Lmin、最大長(zhǎng)度Lmax和特性阻抗Zc。
實(shí)踐證明，用Φ=(0.27—0.77)mm的高強(qiáng)度漆包線繞制，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(dǎo)磁率由(2－4)式確定。
傳輸線變壓器在設(shè)計(jì)時(shí)要求幅頻特性好，插耗低以及回波損耗要高。由于傳輸線變壓器是無(wú)源設(shè)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。接入傳輸線變壓器之后，發(fā)現(xiàn)脈沖干擾得到很大程度抑制，在監(jiān)視器屏幕上已經(jīng)完全看不到有任何干擾現(xiàn)象。從而說(shuō)明在視頻信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸中，在末端加裝傳輸線變壓器可以明顯抑制雜散電磁場(chǎng)的干擾和交流聲干擾。
2.2 輻射方式干擾的抑制
現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)其本身就是強(qiáng)烈的電磁干擾源，主要通過(guò)輻射方式干擾該頻段內(nèi)的通信設(shè)備。為抑制外部高壓輸電線路的干擾影響，采用接地措施，常用的接地方式有兩種，現(xiàn)分別討論如下：
2.2.1 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(tǒng)接地、通訊設(shè)備的各類接地以及其他設(shè)備的接地分別接入相互分離的接地系統(tǒng)，由于地線系統(tǒng)不斷增多，地線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(dāng)某一設(shè)施被雷擊中，容易形成地下反擊，損壞其他設(shè)備。
2.2.2 聯(lián)合接地方式
聯(lián)合接地方式也稱單點(diǎn)接地方式，即所有接地系統(tǒng)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(tǒng)組成一個(gè)籠式均壓體，對(duì)于直擊雷，樓內(nèi)同一層各點(diǎn)位比較均勻；對(duì)于感應(yīng)雷，籠式均壓體和大樓的框架式結(jié)構(gòu)對(duì)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(jié)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路的干擾。
3 音頻干擾分析及解決辦法
就音頻設(shè)備間信號(hào)線輸入、輸出接口的形式來(lái)講，有平衡式和不平衡式兩種：平衡式—雙線差動(dòng)式，具有較強(qiáng)的共模干擾抑制能力，交流聲干擾小，常用于長(zhǎng)距離或強(qiáng)干擾條件下的信號(hào)傳送。不平衡式—單線單端式，多用于近距離或內(nèi)部設(shè)備間信號(hào)傳送。為抑制交流聲干擾，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)避免將2個(gè)地電位可能不同的設(shè)備間的信號(hào)地線直接連通或形成地線環(huán)路。
(2)盡量避免或減弱兩設(shè)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(hào)地線或屏蔽層在該體系一側(cè)接地。
(4)遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)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。
