专利名称：黑白电视图像传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电视图像传输系统。
目前，在已有的应用电视系统中，图像传输通常利用电缆线或光缆线作为传输媒体。铺设电缆线或光缆线费用较高，施工用期较长，还会对现有建筑造成一定损坏。
本发明的目的就是为了克服上述缺点，提供一种能够利用现有交流同相电源线作为传输媒体的黑白电视图像传输系统。
为了达到上述目的，本发明采用了下述技术方案。
黑白电视图像传输系统，包括电视摄像机和视频图像显示器，所述电视摄像机依次接2～10MHz的视频图像发送机、交流同相电源线，至少一个2～10MHz的视频图像接收机、至少一个图像显示器。
所述2～10MHz的视频图像发送机依次由相应的调幅器或调频器，已调波放大器、残留边带滤波器或调频信号带通滤波器、功放器和耦合电路组成。所述2～10MHz的视频图像接收机依次由相应的耦合电路、残留边带滤波器或调频信号带通滤波器、放大器、解调器、均衡器和视放电路组成。所述的调幅器或调频器与已调波放大器之间串接有降频变频器。所述的耦合电路与放大器之间，串接有已调信号带通滤波器、升频变频器和升频带通滤波器。
本发明具有以下优点1.造价低廉，本发明所用传输媒体为现有电源线，不用铺设新的线路。
2.安装方便，在电源线上接上图像发送机、摄像机、显示器、图像接收机，即可组成本电视图像传输系统。
3.应用范围广，使用电源线作传输媒体，可将图像方便地传送到各个角落，适合于多种图像监控系统应用。
4.具有多点接收的特点。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
图1是本发明黑白电视图像传输系统方框图；图2是2～10MHz的视频图像发送机方框图；图3是2～10MHz的视频图像接收机方框图；图4是幅度调制器电路图示例；图5是已调波信号输出电路图示例；图6是视频信号接收机输入电路图和带通滤波器电路图示例；图7是VSB信号放大与解调电路图示例；图8是调频已调信号产生电路图示例；图9是视频信号预处理电路图示例；图10是已调波放大和末级功率输出级电路图示例；图11是接收机输入变频电路图示例；图12是调频信号放大、滤波、解调电路图示例；
图13是视频信号输出处理电路图示例。
本发明的工作原理概述如下。
视频信号被送至视频图像发送机后，经过残留边带调幅或调频形成已调信号。已调信号经过功率放大后耦合至发送机的输入交流电源输入线上，并通过它馈送至交流电源线传输。视频图像接收机处于图像的接收端。图像接收机的交流电源输入线拾取了交流同相电源线上传输的已调图像信号、交流工频电源信号，以及交流电源线上的其它干扰和噪声信号。这些信号经过图像接收机内部的滤波器后，只有已调图像信号和小的热噪波信号进入接收机的信号变换电路。信号变换电路包括已调信号放大(变频)、自动增益控制(限幅)、以及调幅或调频解调、频率均衡、视频信号放大等单元电路。图像接收机输出信号经过视频连接送至图像显示器，至此便完成了图像传输的全过程。
本发明的视频有效带宽若取3MHz，它所显示的图像相当于约280线的清晰度，这对于一般应用黑白电视来讲已能满足要求。若已调信号的频谱安放在2～10MHz范围内，则已调信号的实际频谱宽度在5MHz以内。当系统采用残留边带调幅方式传输图像时，已调信号的频谱宽度约为3.7MHz，频率为5～9MHz。当系统采用调频方式传输图像时，取视频信号的峰峰频偏为2MHz，则在接收机中，已调信号的频谱宽度取为5MHz，频率为2.5～7.5MHz，就能保证视频图像信号的有效带宽达到3MHz。
本发明把已调波信号频谱安放在2～10MHz范围内，是为了既减小干扰信号对传输信号的影响，又使交流电源线的传输损耗比较小。选用不同的载波频率，可以调整已调波信号频谱的实际安放位置。
本发明具有多点接收的特点，即只要在传输已调信号的交流同相电源线上，在有效的距离之内，均可从该电源线上接收信号，获取所传输的图像。
在图1中，电视摄像机依次接视频图像发送机、交流电源线、视频图像接收机、图像显示器。
在图2至图3中，视频信号与经调幅或调频电路处理后，输出是一个已调幅或调频的信号，经过已调波放大器的放大后，再经带通滤波器，同时限制已调信号的频谱宽度，再经功放与耦合电路将已调波功率放大，并实现信号与交流同相电源线的耦合，把已调波馈送至交流同相电源线上。由调幅或调频电路，已调波放大器，带通滤波器和功放与耦合电路构成本发明的视频信号发送机。本发明的视频信号接收机由耦合电路，带通滤波器、放大器、解调器、均衡器和视放构成。耦合电路的作用是拾取交源同相电源线上的发送已调波信号，去除电源50Hz信号。带通滤波，对调幅波它是一个残留边带VSB滤波器；对调频波它是一个对载波频率对称的带通滤波器；它的作用是拾取已调波信号，抑制带外的其他干扰信号和噪波。放大器是对已调波信号放大并具有自动增益控制(AGC)能力，它使已调波达到适合解调的最佳幅度。解调器对调幅波它是一个幅度检波器，对调频波它是一个频率检波器，它的输出就是所要传送的视频信号。均衡视频频率补偿(均衡)和放大器。它对交流同相电源线引起的对视频信号的频率失真进行补偿和幅度放大，最后输出标准的1Vp-p视频信号。
在视频信号发送机的调幅或调频电路与已调波放大器之间串接降频变频器，这样视频信号发送机就可以先对高于发送振荡频率的载波进行调制，经过降频后得到在频谱范围内的已调波信号，再经已调波放大器，带通滤波器，功放与耦合电路，将处理好的已调波信号馈送至交流同相电源线上。在视频信号发送机中，可采用电视中频声表面滤波器，这样可获得干净的输出信号。在视频信号接收机的带通滤波器与放大器之间，串接升频变频器和带通滤波器，这样视频接收机就可以将已调载波信号经升频变频器处理后，再经带通滤波器、放大器、解调器、均衡视放电路处理后，得到视频信号。在视频接收机中可采用电视中频声表面滤波器来获取干净的解调信号。
下面通过实施例对本发明的有关电路作进一步描述。
这里介绍一个幅度调制的实施方案实例。已调传输信号直接由视频信号去调制一个载波频率为6MHz的幅度调制器产生。幅度调制器选专用集成电路μρc1507。本振晶体JT频率为6MHz。
电路原理图如图4所示。
视频图像信号从Vin端输入经过C8至μρc1507的16脚，已调幅信号由第15脚经过R4、C9，由Vam端输出。JT、C4、C5、C6为6MHz本振电路的外部元件。V+为电源的输入端。R1、D1、L1、C1、C2、R2、C3、R3、C7为μρc1507的电源稳压和滤波元件。
已调波放大器和带通滤波器采用了双调谐回路的晶体管放大器，放大器的带宽(-3dB)取3～6.7MHz。功放与耦合电路采用OTL放大器输出，并将已调信号直接耦合到发送机的交流电源输入线上，如图5所示。
图5中，由Q1、Q2、Q3、Q4四只晶体管组成OTL型低阻抗功率放大器。已调波信号由输入端Vin输入，由C11输出。R11作为交流电源线的匹配电阻。已调波信号经过C12、C13耦合到发送机的输入电源线上。C12、C13必须有足够高的耐压强度，以防止交流电源的击穿。图中T1为发送机直流电源的输入交压器。
视频信号接收机首先要从交源同相电源线拾取已调载波信号，去除AC电源信号和其他干扰信号。这个任务由输入耦合电路和带通滤波器来完成。图6给出了该电路的一个实例。
交流同相电源线上的已调载波信号经过C14、C15耦合到L2、C3、R12组成输入谐振回路上。该回路的谐振频率等于已调载波信号频谱中心频率，因此该回路能选取已调载波信号、抑制AC电源信号。R12为交流同相电源传输线的匹配电阻。耦合电容C14、C15对AC电源信号又起隔离作用，它应有足够高的耐高压强度，以保证接收机的安全性。图中Q5、R13、R14、R15组成射极跟随器，它通过C16与输入回路耦合，又通过R15、C17耦合到残留边带VSB滤波器。由C18、C19、C20、C21、C22、L3、L4、L5、L6、L7组成的VSB滤波器，它的高端-6dB衰减处的频率等于已调信号的载波频率，低端的-3dB衰减处等于3MHz。图中T3是由L7和L8组成的信号变压器，VSB信号通过磁耦合传至L8。L8、C23和R17构成谐振回路、其谐振频率处于已调波频谱的中心，R16和R17是VSB滤波器的匹配电阻。该回路把拾取的VSB信号送至放大器。VSB滤波器的主要作用是抑制干扰信号和噪波。
VSB信号放大器、AGC控制和解调器选用了专用芯片TA7607来完成，典型电路如图7所示。
由VSB滤波器送来的VSB已调信号经变压器T3耦合至TA7607的输入脚1、16。接在8、9脚上的C28、L9谐振回路的调谐频率等于VSB已调信号的载波频率(6MHz)。已解调的视频信号由脚12输出。该信号再送至具有频率补偿作用的视频放大器，并经足够的放大后通过射极跟随器送出标准幅度(1Vpp/75Ω)的视频信号。
本发明实施方案也可以采用调频系统传输视频图像信号，它的优点是能进一步降低来自AC电源线上的各种干扰信号对所传输的视频图像信号的影响。这里介绍的实例二是采用高频率调制和高频率解调的方式，其优点是一则调制和解调在高频率上进行，由于相对频偏减小而使调制和解调线性度变好；二则可以选择电视接收机图像中频范围，以便在接收机中直接采用廉价的声表面波滤波器，达到高质量的信号滤波，并简化了复杂滤波器的制作。
图8是调频已调信号的产生电路。选用TA7335P集成电路芯片是由于该芯片内含有变容管、本振晶体管和混频晶体管。图中L11、C33、C34、C35和跨接在8脚与9脚之间的内部变容二极管组成调频振荡器，振荡频率f0＝35.0MHz。L10、C30、C31、C32为混频本振的外接元件，振荡频率fL＝30.0MHz。接在6脚的T4和C36、C37、R23组成低中频输出电路，它的谐振频率。fr＝5MHz，带宽由R5来调整，系统带宽(-3dB)B＝5MHz。该带宽对受限频带为3MHz的视频信号而言，可以采用峰峰偏Δfpp＝2MHz。V+为电源输入端，R19、C38、C39为芯片电源的滤波元件。V1为已加重的视频信号输入端，它经C38、R20加至芯片的第8脚，也就是变容管的正极。R21和R22构成变容管直流工作点的偏置分压电路，直流偏压经R20加至变容管的正极。D1为稳压管。
上述参数的选择，使调频器的频率变化率Δf/f＝2/35＝6％，显然这很容易达到。
图9是视频信号预处理电路。它包括一个限带频率为3MHz的低通滤波器，一个调整调频系数的π型衰减器和一个视频预加重电路。视频信号由Vin端输入，输出信号从V1端馈送到调频振荡器的变容管上。
图10是已调波放大器和末级功率输出级。已调频信号的频谱限制在5±2.5MHz范围内，这里选用视放集成电路NE592作为它的放在器。调频信号由T4的次级馈送给它的第1和14脚，经其放大后从接在第7和8脚上的谐振电路T5的次级馈送至末级推挽功率输出级。接在第3和12脚之间的可变电阻器VR1用来调整它的增益。与T5回路电容C48并联的电阻R32是该回路带宽的调整电阻。
末级功率输出级是一个由复合晶体管Q6、Q7、Q8、Q9组成的推挽功率放大电路。它的输入来自高频变压器T5的次级，它的输出是一个由T6和C50组成的谐振回路。T6的次级经过耐高压的隔离电容C52、C53将已调波信号耦合到视频发射机的AC电源线上。图中，T7是视频发射机的输入电源变压器。
图11是视频接收机的输入变频电路。交流同相电源线上的已调频信号经过隔离电容C54、C55和由C56、C57、C58、L15、L16组成的高通滤波器，馈送至芯片TA7335P的第1脚，信号经放大后通过接在第3脚上的L17、C59、R36组成的宽带负载电路而送至混频器的输入端第4脚。第7脚至V+端的元件C60、L18、C61为本振电路的振荡元件，使本振的振荡频率fL＝30MHz。第6脚至V+端的T8、C62、R37构成的谐振电路为升频变频器的输出回路，其谐振频率f0＝35MHz，带宽约6MHz。T8的次级作为输出信号送至声表面波滤波器的放大器。
图12是调频信号的滤波、放大和解调电路。由升频变频器的T8次级送至Q10进行放大，并经过声表面波滤波器SAWF送到TA7607的输入脚1和脚16。TA7607同时完成调频信号放大AGC、限幅和鉴频，由脚6输出视频信号V2。图中C71、L20和C72、L21分别组成两个谐振电路，谐振频率为35MHz，即解调调频信号的载波频率。由于C69、C70的作用，在C71、L20回路上的电压相位和C72、L21回路上的电压相位相差90°，这是正交鉴频器所要求的。
图13是视频信号的输出处理电路。它包括由NE592芯片组成的视频放大器，由R、L、C组成的去加重电路，以及射随器输出电路。
由TA7607解调出的视频信号V2加至C74及与它相连结的视频去加重电路，R49是去加重电路的负载电阻。去加重后的视频信号又送至NE592的输入端脚1和脚14，经其放大后由脚8输出。接在脚3和12之间的可调电阻VR2可以调整NE592的增益。图中R31和稳压管D2及电容C77、C78构成NE592的偏压电路源。Q11、Q12为视频信号的射随器输出电路。它的偏压通过D3提供，且具有箝位作用。
权利要求
1.一种黑白电视图像传输系统，包括电视摄像机和视频图像显示器，其特征在于，所述电视摄像机依次接2～10MHz的视频图像发送机、交流同相电源线，至少一个2～10MHz的视频图像接收机、至少一个图像显示器。
2.根据权利要求1所述的黑白电视图像传输系统，其特征在于，所述2～10MHz的视频图像发送机依次由相应的调幅器或调频器，已调波放大器、残留边带滤波器或调频信号带通滤波器、功放器和耦合电路组成。
3.根据权利要求1所述的黑白电视图像传输系统，其特征在于，所述2～10MHz的视频图像接收机依次由相应的耦合电路、残留边带滤波器或调频信号带通滤波器、放大器、解调器、均衡器和视放电路组成。
4.根据权利要求2所述的黑白电视图像传输系统，其特征在于，所述的调幅器或调频器与已调波放大器之间串接有降频变频器和降频带通滤波器。
5.根据权利要求3所述的黑白电视图像传输系统，其特征在于，所述的耦合电路与放大器之间，串接有已调信号带通滤波器、升频变频器和升频带通滤波器。
全文摘要
本发明公开了一种黑白电视图像传输系统,它包括电视摄像机和视频图像显示器,所述电视摄像机依次接2～10MHz的视频图像发送机、交流同相电源线,至少一个2～10MHz的视频图像接收机、至少一个图像显示器。本发明造价低廉,所用传输媒体为现有电源线,不用铺设新的线路。安装方便,在电源线上接上图像发送机、摄像机、显示器、图像接收机,即可组成本电视图像传输系统。应用范围广。
文档编号H04N7/00GK1268002SQ99104220
公开日2000年9月27日 申请日期1999年3月19日 优先权日1999年3月19日
发明者野锦德, 赵宝泉 申请人:天津大学