专利名称：用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置的制作方法
技术领域：
本发明有关于经由缆线的信号传输装置，且尤其有关于用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置。
在目前监控系统中，以单向监控为例，位于远端的摄影机(Camera)与近端的监视器(Monitor)间通常利用多条缆线(例如同轴电缆)以分别传输影像信号、声音信号、控制信号等等基频信号(Base Band Signal)以及电源。然而，此传输方式具有许多缺点(1)须使用许多缆线，使得系统架设困难且因而增加系统成本；(2)以基频方式传输的信号强度会随传输距离愈长而逐渐减弱，故必须增加中继装置方能传输较长距离，此亦增加系统成本；(3)当系统欲扩充为双向监控时，上述第(1)及(2)项的缺失所造成的问题更形严重；以及(4)当接受近端供应电源的远端发生故障时，通常不易直接判断究竞是电源还是负荷(例如摄影机)不正常，即使专业人士亦须藉助仪器或设备方能检知故障所在以便排除，更不用谈欲自行安装的一般消费者了。
有鉴于此，本发明于是提供一种进步的用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置，可解决前述已知监控系统技术所遭遇的诸多问题。
即本发明的一目的是提供一种传输装置，仅须使用单一缆线即可传输多种信号及电源，使得系统架设方便，不但降低系统成本，且有利于一般消费者自行安装。
本发明的又一目的是提供一种传输装置，采用载波方式传输信号，可达成较长距离的传输。
本发明的再一目的是提供一种传输装置，利用分频方式传输信号，可实施双向信号传输，而有利于操作训练并可增进亲切感。
本发明的另一目的是提供一种传输装置，设有电源电压与输出负荷状态显示器，可协助使用者直接判断故障的原因以迅速排除故障，因而节省检修时间并有助于一般消费者自行安装。
为实现上述的目的，本发明的一种实施方案是此创新的用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置包含远端装置，该远端装置含有第一调变器，用以将外界输入的第一组基频信号转换为第一调变载波信号；以及第一滤波器模组，用以接收第一调变载波信号并接收经由单缆线输入的电源，且将第一调变载波信号与电源经由不同频带分离后分别输出，其中输出的第一调变载波信号是供应至单缆线。
本发明的又一实施方案是此创新的用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置包含近端装置，该近端装置含有第二滤波器模组，用以接收经由单缆线输入的第一调变载波信号并接收外界输入的电源，且将第一调变载波信号与电源经由不同频带分离后分别输出，其中输出的电源是供应至单缆线；以及第一解调器，用以将第二滤波器模组输出的第一调变载波信号解调为第一组基频信号。
本发明的再一实施方案是此创新的用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置的远端装置的一滤波器模组另接收经由单缆线输入的第二调变载波信号，且将第二调变载波信号与第一调变载波信号及电源经由不同频带分离后分别输出；以及远端装置另包含第二解调器，用以将第一滤波器模组输出的第二调变载波信号解调为第二组基频信号。
本发明的又一实施方案是此创新的用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置的近端装置含有第二调变器，用以将外界输入的第二组基频信号转换为第二调变载波信号；第二滤波器模组，用以接收经由单缆线输入的第一调变载波信号，接收经由第二调变器转换的第二调变载波信号并接收外界输入的电源，且将第一调变载波信号、第二调变载波信号与电源经由不同频带分离后分别输出，其中输出的第二调变载波信号与电源是供应至单缆线；以及第一解调器，用以接收第二滤波器模组输出的第一调变载波信号并解调为第一组基频信号。
本发明的又一实施方案是此创新的用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置的远端装置设有电源电压与输出负荷状态显示器，连接于第一滤波器模组输出的电源与外界装置之间，可检知电源电压及外界装置负荷的运作状态。
本发明的再一实施方案是此创新的用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置是于远端装置接收外界输入的电源，而非如前述由近端装置接收外界输入的电源。
本发明提供一种用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置，仅须使用单一缆线即可传输多种信号及电源；采用载波方式传输信号，可达成较长距离的传输；利用分频方式传输信号，可实施双向信号传输。另借所设的电源电压与输出负荷状态显示器，可协助使用者直接判断故障的原因以便迅速排除故障。
为能更清楚了解前述本发明的特征及优点以及其它特征及优点，兹配合随附图实施例进一步说明于后，其中
图1是本发明的用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置的第一较佳实施例的电路方块图；图2是图1中的滤波器模组的较佳实施例的电路方块图；图3是图2的滤波器模组的示意频谱分布图；图4是本发明的用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置的第二较佳实施例的电路方块图；图5是图4中的滤波器模组的较佳实施例的电路方块图；图6是图5的滤波器模组的示意频谱分布图；图7是本发明的用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置的第三较佳实施例的电路方块图；图8是图7中的电源电压与输出负荷状态显示器的较佳实施例的电路方块图；图9是图8电路方块图的较佳实施例的示意电路图；图10是图9的状态显示器的真值表。
于图1中，显示本发明的用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置的第一较佳实施例的电路方块图，其包含远端装置10及近端装置11。远端装置10含有调变器12及滤波器模组13。调变器12接收外界装置输入的一组基频信号，例如来自摄影机(未显示)的影像信号与声音信号以及来自其它控制装置例如开关(示显示)的控制信号，并将这些基频信号转换为调变载波信号。此调变可利用例如调幅(AM)同调(coherent)方式实施。或者，以非同调(non-coherent)方式实施，且调变器12另设置加法器将调变载波信号整合。
滤波器模组13接收调变器12输出的调变载波信号并接收经由单缆线14输入的电源，且将调变载波信号与电源经由不同频带分离后分别输出，其中输出的调变载波信号是施加至单缆线14，而输出的电源经由线15可分别供应至调变器12及外界装置例如摄影机。
近端装置11含有滤波器模组16及解调器17。滤波器模组16接收经由单缆线14输入的调变载波信号并接收经由线18输入的外界电源，且将调变载波信号与电源经由不同频带分离后分别输出，其中输出的电源是施加至单缆线14。
解调器17接收滤波器模组16输出的调变载波信号并解调为一组基频信号例如影像信号、声音信号及控制信号。若调变器12利用调幅(AM)同调(coherent)方式实施调变，则此解调可利用AM检波方式实施。若以非同调(non-coherent)方式实施调变，则可配合锁相回路(PLL)予以解调。另，前述的外界电源可供应至解调器12。
外界电源可为直流或交流电源。电源的电压范围可配合单缆线14的长度予以调整。以100至200公尺的RG-59／U同轴电缆为例，经实测可施加6-24伏(V)的直流电源。或者，可施加类似电压且小于800赫兹(Hz)的交流电源。当电源为交流电源时，滤波器模组13经由线15输出的电源经整流后分别供应至调变器12及外界装置。
其次，请参阅图2，是图1中的滤波器模组13及16的较佳实施例的电路方块图。滤波器模组13含有带通滤波器21及低通滤波器22。滤波器模组16含有带通滤波器23及低通滤波器24。带通滤波器21及低通滤波器22具有不同的频带特性，且带通滤波器23及低通滤波器24的频带特性亦不相同。带通滤波器21与带通滤波器23的频带特性相同，且低通滤波器22与低通滤波器24的频带特性亦相同。例如，带通滤波器21与带通滤波器23可具有图3频谱分布图所示的频带31，其中频带33、34及35可分别用于影像信号、声音信号及控制信号的调变载波信号，而低通滤波器22与低通滤波器24则具有频带32，可用于直流或交流电源。依此规划，滤波器模组13可利用带通滤波器21及低通滤波器22将来自调变器12的调变载波信号与来自单缆线14的电源经由不同频带分离后分别输出。滤波器模组16可利用带通滤波器23及低通滤波器24将来自单缆线14的调变载波信号与来自外界的电源经由不同频带分离后分别输出。
图4显示本发明的用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置的第二较佳实施例的电路方块图。此第二较佳实施例是基于前述图1所形成的可双向传输信号且同时传输电源的信号及电源单缆线传输装置，包含远端装置40及近端装置41。远端装置40中的调变器42及滤波器模组43、单缆线44以及近端装置41中的滤波器模组47及解调器48用以将外界输入的一组基频信号转换为调变载波信号并以不同频带分离、传输后解调为一组基频信号，如同图1的调变器12、滤波器模组13、单缆线14、滤波器模组16及解调器17的作用。不同处在于，近端装置41另设置调变器49将外界输入的另一组基频信号转换为调变载波信号，亦经由滤波器模组47的不同频带分离、单缆线44的传输及滤波器模组43的不同频带分离后，由远端装置40另设置的解调器45解调为另一组基频信号。同时，近端装置41所接收的外界输入的电源亦经由滤波器模组47的不同频带分离、单缆线44的传输及滤波器模组43的不同频带分离后，可供应至调变器42、解调器45及外界装置。
滤波器模组43及47的较佳实施例的电路方块图是显示于图5中。滤波器模组43含有带通滤波器51及低通滤波器52，如同图2的带通滤波器21及低通滤波器22。滤波器模组47含有带通滤波器54及低通滤波器55，如同图2的带通滤波器23及低通滤波器24。滤波器模组43另含有带通滤波器53，且滤波器模组47另含有带通滤波器56。带通滤波器51、带通滤波器53及低通滤波器52具有不同的频带特性，且带通滤波器54、带通滤波器56及低通滤波器55的频带特性亦不相同。带通滤波器51与带通滤波器54的频带特性相同，带通滤波器53与带通滤波器56的频带特性相同，且低通滤波器52与低通滤波器55的频带特性亦相同。例如，带通滤波器51与带通滤波器54可具有图6频谱分布图所示的频带61，其中频带64、65及66可分别用于影像信号、声音信号及控制信号的调变载波信号；带通滤波器53与带通滤波器56可具有图6频谱分布图所示的频带62，其中频带67、68及69可分别用于影像信号、声音信号及控制信号的调变载波信号；以及，低通滤波器52与低通滤波器55具有频带63，可用于直流或交流电源。因此，滤波器模组43及47可将二组调变载波信号与电源经由不同频带分离后分别输出。
图7是本发明第三较佳实施例的电路方块图，其中远端装置71含有调变器72及滤波器模组73，其作用如同图1的远端装置10，于单缆线74上分别传输调变载波信号及电源并于线75上传输滤波器模组输出的电源。远端装置71另设有电源电压与输出负荷状态显示器76，连接于滤波器模组73经由线75输出的电源与外界装置之间，用以检知电源电压及外界装置负荷的运作状态。
图8描绘图7中的电源电压与输出负荷状态显示器76的较佳实施例的电路方块图，其中含有电源电压状态检知器81、负荷状态检知器82及显示器模组83。电源电压状态检知器81用以感测滤波器模组73经由线75输出电源的电压状态并于线A上输出一表示该电源电压状态的信号。负荷状态检知器82用以感测与滤波器模组73经由线75输出电源连接的外界装置的负荷状态并于线B上输出一表示该负荷状态的信号。显示器模组83将来自线A的表示电源电压状态的信号以及来自线B的表示负荷状态的信号予以适当处理，以显示电源电压状态及负荷状态。
图9是图8电路方块图的较佳实施例的示意电路图。如图9所示，电源电压状态检知器81含有运算放大器91，其正(+)输入端与参考电压92的正极连接，而参考电压92的负极则接地，且运算放大器91的负(-)输入端与滤波器模组73经由线75输出的电源连接。参考电压92的电压是设计为接近于可使外界装置正常工作的电源电压。因此，运算放大器91可感测滤波器模组73经由线75输出电源的电压状态并于线A上输出一表示该电源电压状态的信号。负荷状态检知器82含有运算放大器93，其负(-)输入端与参考电压94的负极连接，而参考电压94的正(+)端则与滤波器模组73经由线75输出的电源及电阻95一端连接，且电阻95另一端连接至运算放大器93的正端并将来自线75的电源输出至外界装置负荷。外界装置负荷的工作电流会通过电阻95。参考电压94的电压是设计为接近于该工作电流于电阻95上所产生的电压。因此，运算放大器93可感测与滤波器模组73经由线75输出电源连接的外界装置的负荷状态并于线B上输出一表示该负荷状态的信号。显示器模组83含有反相器96、反及闸97、或闸98、LED显示器99、限流电阻97G及98R。LED显示器99由绿色LED99G与红色LED 99R组成。反相器96、反及闸97与或闸98共同作用为信号解码器，将来自线A的表示电源电压状态的信号以及来自线B的表示负荷状态的信号予以解码并于线G及R上输出表示电源电压状态及负荷状态的解码信号，再经过限流电阻97G及98R使绿色LED 99G与红色LED 99R综合显示这些状态。
接着，配合图10所示的图9状态显示器76的真值表进一步说明图9的工作原理如下1．当电源电压足够且无负荷时，运算放大器91于线A上输出低(L)电压，且运算放大器93于线B上亦输出低(L)电压，使得线G上为高(H)电压，线R上为低(L)电压，故仅绿色LED 99G导通，从而LED显示器99显示绿色；2．当电源电压足够且有负荷时，运算放大器91于线A上输出低(L)电压，且运算放大器93于线B上输出高(H)电压，使得线G上为低(L)电压，线(R)上为高(H)电压，故仅红色LED 99R导通，从而LED显示器99显示红色；3．当电源电压不足且无负荷时，运算放大器91于线A上输出高(H)电压，且运算放大器93于线B上输出低(L)电压，使得线G上为高(H)电压，线R上为高(H)电压，故绿色LED 99G及红色LED 99R皆导通，从而LED显示器99显示黄色；以及4．当电源电压不足且有负荷或者有负荷后造成电源电压不足时，运算放大器91于线A上输出高(H)电压，且运算放大器93于线B上亦输出高(H)电压，使得线G上为高(H)电压，线R上亦为高(H)电压，故绿色LED 99G及红色LED 99R皆导通，从而LED显示器99显示黄色。
另，基于相同方式，前述本发明的用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置的诸实施例亦可于远端装置施加电源供应至近端装置。
虽然目前有线电视系统的传输装置及家用卫星电视接收机的户外降频器传输装置亦采用载波信号传输方式，并于传输线中内含电源供应，但有线电视系统属于广播型态的信号传输，在终端拥有数量庞大的用户装置，且其供电目的只用于缆线上的信号放大器，并未供应终端用户装置，而且卫星电视接收机户外降频器传输装置主要是进行频率转换，且电源是供应至户外降频器使用，故皆不同于本发明。
虽已参照附图实施例详细解说本发明如上，但熟悉此技术人士基于这些解说可为有关的变化、替代或改变。例如，显示器模组83可利用适当的信号解码器配合LCD显示器以中、英文或数字、符号方式显示电源电压状态及负荷状态。因此，本发明的技术方案涵盖所有此类可轻易思及的变化、替代或改变。
权利要求
1.一种用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置，其特征在于包含远端装置，该远端装置含有第一调变器，用以将外界输入的第一组基频信号转换为第一调变载波信号；以及第一滤波器模组，用以接收第一调变载波信号并接收经由单缆线输入的电源，且将第一调变载波信号与电源经由不同频带分离后分别输出，其中输出的第一调变载波信号是供应至单缆线。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于另包含近端装置，该近端装置含有第二滤波器模组，用以接收经由单缆线输入的第一调变载波信号并接收外界输入的电源，且将第一调变载波信号与电源经由不同频带分离后分别输出，其中输出的电源是供应至单缆线；以及第一解调器，用以接收第二滤波器模组输出的第一调变载波信号并解调为第一组基频信号。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于远端装置的第一滤波器模组另接收经由单缆线输入的第二调变载波信号，且将第二调变载波信号与第一调变载波信号及电源经由不同频带分离后分别输出，以及远端装置另含有第二解调器，用以接收第一滤波器模组输出的第二调变载波信号并解调为第二组基频信号。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于另包含近端装置，该近端装置含有第二调变器，用以将外界输入的第二组基频信号转换为第二调变载波信号；第二滤波器模组，用以接收经由单缆线输入的第一调变载波信号，接收来自第二调变器的第二调变载波信号并接收外界输入的电源，且将第一调变载波信号、第二调变载波信号与电源经由不同频带分离后分别输出，其中输出的第二调变载波信号与电源是供应至单缆线；以及第一解调器，用以接收第二滤波器模组输出的第一调变载波信号并解调为第一组基频信号。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于第一滤波器模组输出的电源是供应至第一调变器及外界装置。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于第一解调器接收外界输入的电源。
7.如权利要求3所述的装置，其特征在于第一滤波器模组输出的电源是供应至第一调变器、第二解调器及外界装置。
8.如权利要求4所述的装置，其特征在于第一解调器及第二调变器接收外界输入的电源。
9.如权利要求1至8任一项所述的装置，其特征在于缆线是同轴电缆。
10.如权利要求1至8任一项所述的装置，其特征在于基频信号含有影像信号、声音信号及控制信号。
11.如权利要求1至8任一项所述的装置，其特征在于电源是直流电源。
12.如权利要求1至8任一项所述的装置，其特征在于电源是交流电源。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于电源的电压范围是配合单缆线长度予以调整。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于电源的电压范围是配合单缆线长度予以调整。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于第一滤波器模组输出的电源经整流后供应至第一调变器及外界装置。
16.如权利要求12所述的装置，其特征在于第一解调器接收经整流后的外界输入的电源。
17.如权利要求12所述的装置，其特征在于第一滤波器模组输出的电源经整流后供应至第一调变器、第二解调器及外界装置。
18.如权利要求12所述的装置，其特征在于第一解调器及第二调变器接收经整流后的外界输入的电源。
19.如权利要求1至8任一项所述的装置，其特征在于调变是以调幅同调方式实施。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于解调是以AM检波方式实施。
21.如权利要求1至8任一项所述的装置，其特征在于调变是以非同调方式实施，且调变器另包含加法器将调变载波信号整合。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于解调是以锁相回路方式实施。
23.如权利要求1至8任一项所述的装置，其特征在于第一滤波器模组及第二滤波器模组含有带通滤波器及低通滤波器。
24.如权利要求5或7所述的装置，其特征在于另设有电源电压与输出负荷状态显示器，连接于第一滤波器模组输出的电源与外界装置之间，用以检知电源电压及外界装置负荷的运作状态。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于电源电压与输出负荷状态显示器含有电源电压状态检知器、负荷状态检知器及显示器模组。
26.如权利要求25所述的装置，其特征在于电源电压状态检知器及负荷状态检知器含有运算放大器及参考电压，且显示器模组含有信号解码器及LED显示器。
27.一种用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置，其特征在于包含远端装置，该远端装置含有第一调变器，用以将外界输入的第一组基频信号转换为第一调变载波信号；以及第一滤波器模组，用以接收第一调变载波信号并接收外界输入的电源，且将第一调变载波信号与电源经由不同频带分离后输出至单缆线。
28.如权利要求27所述的装置，其特征在于另包含近端装置，该近端装置含有第二滤波器模组，用以接收经由单缆线输入的第一调变载波信号及电源，且将第一调变载波信号与电源经由不同频带分离后分别输出；以及第一解调器，用以接收第二滤波器模组输出的第一调变载波信号并解调为第一组基频信号。
29.如权利要求27所述的装置，其特征在于该远端装置的第一滤波器模组另接收经由单缆线输入的第二调变载波信号，且将第二调变载波信号与第一调变载波信号及电源经由不同频带分离后分别输出，以及远端装置另含有第二解调器，用以接收第一滤波器模组输出的第二调变载波信号并解调为第二组基频信号。
30.如权利要求29所述的装置，其特征在于另包含近端装置，该近端装置含有第二调变器，用以将外界输入的第二组基频信号转换为第二调变载波信号；第二滤波器模组，用以接收经由单缆线输入的第一调变载波信号及电源，并接收来自第二调变器的第二调变载波信号，且将第一调变载波信号、第二调变载波信号与电源经由不同频带分离后分别输出，其中输出的第二调变载波信号是供应至单缆线；以及第一解调器，用以接收第二滤波器模组输出的第一调变载波信号并解调为第一组基频信号。
31.如权利要求27所述的装置，其特征在于第一调变器接收外界输入的电源。
32.如权利要求28所述的装置，其特征在于第二滤波器模组输出的电源是供应至第一解调器及外界装置。
33.如权利要求29所述的装置，其特征在于第一调变器及第二解调器接收外界输入的电源。
34.如权利要求30所述的装置，其特征在于第二滤波器模组输出的电源是供应至第一解调器、第二调变器及外界装置。
35.如权利要求27至34任一项所述的装置，其特征在于缆线是同轴电缆。
36.如权利要求27至34任一项所述的装置，其特征在于基频信号含有影像信号、声音信号及控制信号。
37.如权利要求27至34任一项所述的装置，其特征在于电源是直流电源。
38.如权利要求27至34任一项所述的装置，其特征在于电源是交流电源。
39 如权利要求37所述的装置，其特征在于电源的电压范围是配合单缆线长度予以调整。
40.如权利要求38所述的装置，其特征在于电源的电压范围是配合单缆线长度予以调整。
41.如权利要求38所述的装置，其特征在于第一调变器接收经整流后的外界输入的电源。
42.如权利要求38所述的装置，其特征在于第二滤波器模组输出的电源经整流后供应至第一解调器及外界装置。
43.如权利要求38所述的装置，其特征在于第一调变器及第二解调器接收经整流后的外界输入的电源。
44.如权利要求38所述的装置，其特征在于第二滤波器模组输出的电源经整流后供应至第一解调器、第二调变器及外界装置。
45.如权利要求27至34任一项所述的装置，其特征在于调变是以调幅同调方式实施。
46.如权利要求45所述的装置，其特征在于解调是以AM检波方式实施。
47.如权利要求27至34任一项所述的装置，其特征在于调变是以非同调方式实施，且调变器另包含加法器将调变载波信号整合。
48.如权利要求47所述的装置，其特征在于解调是以锁相回路方式实施。
49.如权利要求27至34任一项所述的装置，其特征在于第一滤波器模组及第二滤波器模组含有带通滤波器及低通滤波器。
50.如权利要求32或34所述的装置，其特征在于另设有电源电压与输出负荷状态显示器，连接于第二滤波器模组输出的电源与外界装置之间，用以检知电源电压及外界装置负荷的运作状态。
51.如权利要求50所述的装置，其特征在于电源电压与输出负荷状态显示器含有电源电压状态检知器、负荷状态检知器及显示器模组。
52.如权利要求51所述的装置，其特征在于电源电压状态检知器及负荷状态检知器含有运算放大器及参考电压，且显示器模组含有信号解码器及LED显示器。
全文摘要
本发明提供一种用于监控系统的信号及电源单缆线传输装置,仅须使用单一缆线即可传输多种信号及电源;采用载波方式传输信号,可达成较长距离的传输;利用分频方式传输信号,可实施双向信号传输。另设有电源电压与输出负荷状态显示器,可协助使用者直接判断故障的原因以便迅速排除故障。
文档编号H04N5/262GK1280439SQ99109550
公开日2001年1月17日 申请日期1999年7月8日 优先权日1999年7月8日
发明者刘衍嗣 申请人:百波科技股份有限公司