一、 概述

在同軸電纜傳輸中即傳輸信號又傳輸電源，最早運用于有線電視系統(tǒng)。在國內(nèi)，已經(jīng)有十多年歷史。而如今把有線電視技術(shù)轉(zhuǎn)移到監(jiān)控領(lǐng)域已經(jīng)數(shù)年，但卻很少有人把電源的傳輸技術(shù)同時轉(zhuǎn)移過來。雖然我們曾反復倡議此技術(shù)在共纜監(jiān)控領(lǐng)域的推廣，但卻還是有不少安防行業(yè)的朋友表示質(zhì)疑甚至反對。而如今在監(jiān)控系統(tǒng)中的電源線和數(shù)據(jù)線已經(jīng)是一項不可忽略的開銷（每公里距離兩種線大約需要花費6000多元左右）。它應該引起業(yè)界的再度關(guān)注。

采用共纜技術(shù)傳輸信號的同時，如果再利用它同時傳輸電源和數(shù)據(jù)，這顯然可節(jié)約一筆不小的開銷。這種技術(shù)我們已經(jīng)在實際監(jiān)控工程中運用近一年時間，事實證明是完全可行的。

二、 傳輸原理

共纜監(jiān)控傳輸技術(shù)是一種射頻寬帶技術(shù)。在有線電視中通常稱為HFC（光纖和同軸電纜混合）技術(shù)。它是把需要傳輸?shù)囊曨l、音頻或數(shù)據(jù)基帶信號搭載在高頻載波上傳輸，到達目的地后，再從載波里取出基帶信號。這樣的傳輸方式可使同軸電纜的信息傳輸容量增加許多倍。高頻同軸電纜的頻率帶寬可達0 – 1GHz以上。現(xiàn)在通常使用的信號實際帶寬一般在5 - 860MHz。在共纜監(jiān)控傳輸中的頻譜分配可見下圖。

圖1

由于直流電源的頻率是0HZ，交流電源的頻率是50Hz，顯然它們都可以通過同軸電纜傳輸。在共纜監(jiān)控中，我們可以把5-30MHZ的頻段分為下行通道（控制信號從中心發(fā)出到監(jiān)控攝像機的方向）。這個25MHz寬度的通道可以傳輸很多數(shù)據(jù)信號，但監(jiān)控發(fā)出的控制信號（約100KHz帶寬）只占它的帶寬的0.5%不到。因此下行通道大部分資源是空閑的。

從監(jiān)控攝像機到監(jiān)控室方向我們稱為上行通道。帶寬從45MHz – 860MHz達815MHz。我們傳輸一個攝像機的視頻只需要8MHz，因此，上行通道最多可以傳輸100路視頻信號。但在實際工程中的情況是，一根同軸電纜傳輸?shù)念l道數(shù)越少，工程越容易做。因此，每條線究竟計劃傳輸多少個頻道，需要根據(jù)技術(shù)實力而定。

在對電纜供電時，采用的是有線電視系統(tǒng)目前通用的電源插入器。它完成電源與高頻載波的混合，提供高頻通路和隔離高頻與電源的信號通道。電源到達前端（攝像機端）后，再利用分離器，把信號和電源分離開。

三、 實現(xiàn)方法及成本比較

通過同軸電纜集中供電我們分為兩種方式：一種是直流供電，另一種是交流供電。無論那種供電方式，供電點都可在任何距離插入。供電電壓建議控制在60V以下。

1. 直流集中供電：此方式一般用于固定攝像機，它最大好處就是供電方法簡單，每個前端電源只需極少成本。每個攝像機不再需要電源變壓器，這些節(jié)省的變壓器成本完全可以用于購買集中供電電源和插入器。由線損引起的各前端電壓的差異，主要靠直流穩(wěn)壓器來解決。去掉的RVV電源線，基本就是純節(jié)約的開銷。

2. 交流集中供電：在監(jiān)控系統(tǒng)中如果出現(xiàn)需要控制云臺和鏡頭的監(jiān)控點，建議采用這種方式。如果同一線路中既有固定攝像機，又有云臺和鏡頭需要控制。也只能全部采用交流供電方式。在交流供電情況下，每個攝像機需要配置一個60V交流調(diào)壓變壓器取代原來的220V變壓器(不增加成本)，以適應線損造成的低壓交流到達前端的電壓差異。干線上還需增加大功率的220V轉(zhuǎn)60V的變壓器和電源插入器。額外增加的大功率變壓器和電源插入器的成本只能用節(jié)省的電源線成本來彌補。彌補后剩下的錢才是節(jié)約的成本。下面以一個工程設(shè)計實例來計算交流集中共纜供電與傳統(tǒng)供電方式的成本。

圖2

上圖的監(jiān)控系統(tǒng)共采用SYWV-75-7的同軸電纜1231米。如果采用傳統(tǒng)方式敷設(shè)電源線，根據(jù)耗電和距離情況，一般采用2 × 2.5截面的RVV線。這種電線目前的價格大約在4.5元/米。那么系統(tǒng)花費的電源線費用是1231 × 4.5 = 5539.5元。在集中供電系統(tǒng)中配置是：一個60V10A的電源，成本大約是700元，一個電源插入器，成本大約是90元。每個前端需要增加一個信號分路器，大約在15元，14路攝像機共需4 × 15 = 210元。這三項總共開銷是1000元，這樣，工程節(jié)約的成本是：5539.5 – 1000 = 4539.5元。假設(shè)全部采用直流供電。

3. 傳統(tǒng)傳輸供電：在傳統(tǒng)點對點的視頻傳輸中，同樣可以采用同軸電纜供電方式。不過在傳輸時，需要對視頻信號進行調(diào)制解調(diào)處理。由于這種供電大多是單一負載，流過同軸電纜的電流不大。供電器全部可以放在監(jiān)控室內(nèi)。這種傳輸方式的接線見下圖：

圖3

上圖供電方式的基本配置是：一個集中供電電源、兩個信號復用器、一對調(diào)制解調(diào)器。

后端（監(jiān)控室端）調(diào)制解調(diào)器可把中心輸出的數(shù)據(jù)控制信號調(diào)制成數(shù)據(jù)載波信號，然后與電源混入電纜后傳送到各前端的穩(wěn)壓器和調(diào)制解調(diào)器。控制信號的取出和圖像信號的調(diào)制回傳，全部由前端調(diào)制解調(diào)器來完成。假設(shè)上圖的傳輸距離為1000米，我們可以分別算出兩種不同供電方式的成本。

傳統(tǒng)RVV1*2線供電：假設(shè)采用1.0×2的RVV線。1000米所需線材成本為：
1000×2.4=2400(元)

75-5同軸電纜供電：集中供電器一臺98元，信號混合\分離器兩只30元，調(diào)制解調(diào)器一對248元。所需設(shè)備成本為：
98 + 30 + 248 = 376 （元）

同軸電纜供電節(jié)約的成本為：2400 – 376 = 2024（元）

如果多條同軸電纜在監(jiān)控室共用一個供電電源，成本還可有望降低。

4. 控制信號傳輸：同軸電纜在傳輸圖像信號和電源的同時，還可以把控制數(shù)據(jù)信號從監(jiān)控中心發(fā)到各解碼器。這顯然給每路信號增加了數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器的成本。這個成本只能用省去的數(shù)據(jù)傳輸線的成本來彌補。我們用一條500米傳統(tǒng)傳輸方式與其做比較，計算兩種方式各需的成本。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸：500(米) ×1.5（元）=750元
電纜數(shù)據(jù)載波：數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器一對：150元
能節(jié)約的成本為：750 – 150 = 600元

以上可知，距離越長，共纜傳輸數(shù)據(jù)方式越省錢。在實際使用中，數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器與圖像調(diào)制解調(diào)器是集成在一起的。計算線材的價格可能與各地市場價有所差異。大家可以以當?shù)貙嶋H購買價進行計算比較。

四、 共纜供電和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備

1、 集中供電器：集中供電器分為直流集中供電器和交流集中供電器。

•  直流供電器：直流供電器市場上有各種電壓和電流規(guī)格。比如電壓有15V\20V\30V\64V等。電流有1A/2A/3A/5A/10A/20A/30A等。至于需要選擇多大的電壓和電流的供電器，需要根據(jù)攝像機的工作電流和電纜的型號及長度來決定。計算方式是：各攝像機工作電流的總和即是需要選擇的電流規(guī)格；攝像機需要的工作電壓+電纜的線損電壓即是需要選擇的電壓規(guī)格。但在選擇中需要留有一定余量。下面是一種直流穩(wěn)壓可調(diào)供電器的實物圖：

圖4

上圖的電源電壓和電流保護都是可調(diào)的。調(diào)整范圍是0 – 最大電壓和最大電流。

•  交流供電器：交流供電器有磁飽和穩(wěn)壓60V輸出供電器和非穩(wěn)壓電壓可調(diào)輸出兩種。磁飽穩(wěn)壓型只有60V電壓輸出，電流有4A/6A/10A等。非穩(wěn)壓供電器可以有各種電壓和電流輸出。選用穩(wěn)壓型或非穩(wěn)壓型需要根據(jù)各地區(qū)的供電穩(wěn)定性來決定。電壓的選擇是：24V+電纜線損= 供電電壓。電流的選擇與直流供電相同。

非穩(wěn)壓型供電器價格相對便宜，并且供電電壓可以根據(jù)實際工程情況進行相應調(diào)整。只要區(qū)域供電電壓波動不是太大。完全可以采用這種供電器。

下面是一種交流供電器外形圖：

圖5

2、 電源插入器：電源插入器根據(jù)供電大小的不同分為3A和10A兩種

3A電源插入器見下圖：

圖6

這種插入器又稱信號復用器，共有三個接口。分別為電源端，信號端和混合端。它可作為電源與信號的混合或分離。該設(shè)備主要用于單路供電和前端信號的分離。

10A電源插入器見下圖：

圖7

這種插入器有3各接口，一個是電源輸入口，另兩個是信號和電源混合口。它主要適合于共纜監(jiān)控中多路前端傳輸?shù)拇箅娏鞴╇娨蟆?/p>

上述兩種插入器即可用于交流，也可用于直流的插入。在多路供電時，供電點的選擇很重要。通常建議電源插入點選擇在傳輸電纜的中間。這樣供電電壓要求低，功耗少，同樣功率的供電器可增加供電點數(shù)量。

3、 前端穩(wěn)壓器：前端穩(wěn)壓器的作用是為攝像機、解碼器、云臺和變焦鏡頭等提供必要的電源。

直流穩(wěn)壓器電路簡單，價格低廉。主要用于固定和可控攝像機的直流供電。它有12V 電源輸出，RS485 控制信號輸出。穩(wěn)壓輸入口即可加入交流，也可加入直流電源。在需要控制云臺和鏡頭的情況下，只能采用交流供電。

這時必須增加一個60V 轉(zhuǎn)24V 的可調(diào)變壓器。以便為云臺供電。

防水箱和穩(wěn)壓器實物圖

 

圖8

4、 調(diào)制解調(diào)器共纜供電用單路調(diào)制解調(diào)器實物圖：

圖9

多路解調(diào)器實物圖

圖10

 五、 設(shè)備連接

在多路設(shè)備的連接方式中，無論是交流還是直流供電，連接方式基本相同。前端設(shè)備的直流供電連接方式如圖：

 

圖11

交流供電時，只需要把電源端接變壓器初級，再把變壓器次級接穩(wěn)壓板的電源輸入端即可。變壓器的24V 交流輸出端接云臺的電源輸入端。

多路集中供電器的連接如下圖：

 

圖12

上圖的電源插入器和過流分支器均有防水和抗高壓能力。主要用于野外干線的分支和過流。

附注：

syv——實心聚乙烯絕緣，pvc護套，國標代號是射頻電纜——又叫“視頻電纜”；
sywv——聚乙烯物理發(fā)泡絕緣，pvc護套，國標代號是射頻電纜；

[相同點]：

1. 特性阻抗一樣——75歐姆；
2. 外層護套，屏蔽層結(jié)構(gòu)，絕緣層外徑，編數(shù)選擇，材質(zhì)選擇，屏蔽層數(shù)等基本相同；

[不同點]

1. 絕緣層物理特性不同：syv是100%聚乙烯填充，介電常數(shù)ε=2.2-2.4左右；而sywv也是聚乙烯填充，但充有80%的氮氣氣泡，聚乙烯只含有20%，宏觀平均介電常數(shù)ε=1.4左右；ε=εǎ?jε",其中，ε"為損耗項，空氣的ε"基本為“0”，這一工藝成就于90年代，它有效降低了同軸電纜的介電損耗；

2. 芯線直徑不同：以75-5為例，由于-5電纜結(jié)構(gòu)標準規(guī)定，絕緣層外徑（即屏蔽層內(nèi)徑）是4.8mm,不能改變，為了保證75ω的特性阻抗，而特性阻抗只與內(nèi)外導體直徑比和絕緣層的介電常數(shù)ε大小有關(guān)，ε大芯線細，ε小芯線粗，芯線直徑：syv是0.78-0.8mm, sywv是1.0mm; 芯線結(jié)構(gòu)形式都可以是單股或多股；這一區(qū)別，導致了芯線電阻的不同。如實測天成、愛普syv75-5電纜，1000米芯線直流電阻39ω，典型sywv75-5電纜, 1000米芯線直流電阻19-20ω;

3. 上述兩項根本區(qū)別，決定了兩種電纜的傳輸特性——傳輸衰減不同，syv電纜是最早期的同軸電纜，在幾十上百年時間里一直用它傳輸，包括傳輸射頻信號；但后來當sywv出現(xiàn)后，射頻以上波段就很少應用syv了。因為高頻衰減差別太大了；慢慢的syv就基本上主要用在監(jiān)控視頻傳輸上了，也就把這種射頻電纜的“元老”，改稱為“視頻電纜”了。但這絕不等于說：syv“視頻電纜”的視頻傳輸特性比sywv好，實際剛好相反，sywv的視頻傳輸特性也全面優(yōu)于syv電纜。這方面的誤解很普遍，且我國南方比北方的誤解要嚴重，認為傳輸視頻信號，“必須用視頻電纜”。實測1000米電纜視頻傳輸性能，sywv75-5/64編電纜：0.5m—5.15db,6m—19.12db;國標優(yōu)質(zhì)syv75-5/96編電纜：0.5m—6.43db,6m—21.76db（相同編網(wǎng)結(jié)構(gòu)電纜衰減比發(fā)泡電纜大3db——即大1.4倍以上），有一個還挺有名的廠家產(chǎn)品，syv75-5/128編電纜，6m—25.22db，衰減比發(fā)泡電纜大6db以上——即大2倍多）；

4. 關(guān)于高編電纜，一般指96-128編以上的電纜。高編電纜明顯特點是：屏蔽層的直流電阻小，200khz以下的低頻衰減少，對抑制低頻干擾有利，實測表明，200khz-6mhz頻率，由于“趨膚效應”，128編和64編衰減一樣。（高頻電流只在芯線外表面，屏蔽層內(nèi)表面層流動）。從頻率失真（高低頻衰減差異）看，高編電纜反而嚴重。頻率失真直接影響就是視頻信號的各種頻率成分的正常比例失真，直接影響到圖像失真；

5. 銅包鋼芯線：這是sywv電纜的一種，用于有線電視46mhz以上的射頻傳輸，由于“趨膚效應”，電流只在鋼絲外面的銅皮里流動，衰減特性和純銅芯線一樣，可抗拉強度卻遠高于銅線；但這種電纜用于視頻傳輸不行，0-200khz低頻衰減太大；

6. sywv電纜視頻射頻傳輸特性都優(yōu)異，而且由于有巨大的有線電視市場的支撐，產(chǎn)量很大，價格也有優(yōu)勢