一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括主機(jī)模組、數(shù)個(gè)分機(jī)模組和傳輸分配網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)模組包括主機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路及分別與之連接的攝像組件、主機(jī)麥克風(fēng)、主機(jī)揚(yáng)聲器和主機(jī)控制系統(tǒng)，及與主機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路雙向通信的主機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，分機(jī)模組包括分機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路及分別與之連接的顯示屏組件、分機(jī)揚(yáng)聲器、分機(jī)麥克風(fēng)和分機(jī)控制系統(tǒng)，及與分機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路雙向通信的分機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，傳輸分配網(wǎng)絡(luò)包括信號(hào)電源混合電路和用戶分配網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)電源混合電路與主機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)通信，用戶分配網(wǎng)絡(luò)與各分機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)通信。此系統(tǒng)抗干擾性強(qiáng)，穩(wěn)定性佳。
【專利說明】
-種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于信號(hào)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種樓宇可視對(duì)講系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸測(cè) 控系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在傳統(tǒng)的可視對(duì)講系統(tǒng)中，視頻、音頻和數(shù)據(jù)等信號(hào)是W基帶形式傳輸?shù)?，至少?要四組傳輸線才能實(shí)現(xiàn)，聯(lián)網(wǎng)布線非常復(fù)雜;其次，視頻和音頻基帶信號(hào)容易受各類電器、 電網(wǎng)交流聲等干擾;再次，經(jīng)長(zhǎng)距離傳輸及多級(jí)中繼放大后使圖像的畫質(zhì)變差和語音的音 質(zhì)下降，并影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0003] 為了解決直接傳輸基帶信號(hào)所固有的問題，人們開展將載波調(diào)制和頻分復(fù)用技術(shù) 應(yīng)用于視頻監(jiān)控的研究(見文獻(xiàn)1-3)，實(shí)現(xiàn)在一條傳輸線上單向傳輸視頻和數(shù)據(jù)信號(hào)。文獻(xiàn) 4先將數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制到低于音頻頻率的載波（即頻率小于200Hz)，再與語音、圖像信號(hào)進(jìn)行 復(fù)合后調(diào)制到高頻載波。但是，數(shù)據(jù)載波調(diào)制信號(hào)的頻譜和語音信號(hào)頻譜（電話音質(zhì)200Hz- 3.4kHz)都會(huì)與圖像信號(hào)頻譜(0-6MHZ)明顯重疊，無法實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用和解復(fù)用;此外，二線 制傳輸線對(duì)射頻信號(hào)的衰減很大，不能用于長(zhǎng)距離傳輸。
[0004] 文獻(xiàn)列表：
[0005] 文獻(xiàn)1，劉絨俠，王恒運(yùn).單路視頻與多路數(shù)據(jù)復(fù)用傳輸系統(tǒng)的研究[J].西北工業(yè) 大學(xué)學(xué)報(bào)，2008.02
[0006] 文獻(xiàn)2,奮建芳，呂建平.基于頻分復(fù)用的視頻安全通信研究[J].安防科技， 2008.10
[0007] 文獻(xiàn)3,李瑜芳，張河海.免電源線安防監(jiān)控傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作[J].福建工程 學(xué)院學(xué)報(bào)，2008.06
[000引文獻(xiàn)4，李宏，杜永貴.兩線制可視對(duì)講系統(tǒng)的研究[J].安防科技，2009.12
[0009] 文獻(xiàn)5,汪光華，智能安防--視頻監(jiān)控全面解析與實(shí)例分析[M]P. 190-192.機(jī)械 工業(yè)出版社，2012.8

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的，在于提供一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)及方法， 其抗干擾性強(qiáng)，穩(wěn)定性佳。
[0011] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
[0012] -種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)，包括主機(jī)模組、數(shù)個(gè)分機(jī)模組和 傳輸分配網(wǎng)絡(luò)，其中，主機(jī)模組包括主機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路及分別與之連接的攝像組件、主 機(jī)麥克風(fēng)、主機(jī)揚(yáng)聲器和主機(jī)控制系統(tǒng)，W及與主機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路雙向通信的主機(jī)載 波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，分機(jī)模組包括分機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路及分別與之連接的顯示屏組件、分 機(jī)揚(yáng)聲器、分機(jī)麥克風(fēng)和分機(jī)控制系統(tǒng)，W及與分機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路雙向通信的分機(jī)載 波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，傳輸分配網(wǎng)絡(luò)包括信號(hào)電源混合電路和用戶分配網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)電源混合電 路與主機(jī)模塊中的主機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)建立通信連接，用戶分配網(wǎng)絡(luò)通過傳輸支線與各 分機(jī)模組中的分機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)建立通信連接，而信號(hào)電源混合電路與用戶分配網(wǎng)絡(luò) 之間通過傳輸主干線進(jìn)行通信。
[0013] 上述主機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路包括頻分復(fù)用電路、圖像振幅平衡調(diào)制電路、主機(jī)語 音頻率調(diào)制電路、分級(jí)語音解調(diào)電路和第一數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路，主機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò) 包括己特沃茲濾波器、第一陶瓷帶通濾波器、第一切比雪夫?yàn)V波器、第二切比雪夫?yàn)V波器和 主機(jī)載波復(fù)合與分路電路，主機(jī)控制系統(tǒng)分別連接主機(jī)語音頻率調(diào)制電路、分機(jī)語音解調(diào) 電路、第一數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路、圖像振幅平衡調(diào)制電路和主機(jī)載波復(fù)合與分路電路，頻 分復(fù)用電路的輸入端分別連接攝像組件、主機(jī)麥克風(fēng)和主機(jī)語音頻率調(diào)制電路的輸出端， 頻分復(fù)用電路的輸出端連接圖像振幅平衡調(diào)制電路，而主機(jī)語音頻率調(diào)制電路的輸入端連 接主機(jī)麥克風(fēng)；圖像振幅平衡調(diào)制電路的輸出端連接己特沃茲濾波器的輸入端，己特沃茲 濾波器的輸出端連接主機(jī)載波復(fù)合與分路電路;主機(jī)載波復(fù)合與分路電路還分別連接第一 陶瓷帶通濾波器的輸入端、第一切比雪夫?yàn)V波器的輸入端和第二切比雪夫?yàn)V波器的輸入 端，第一陶瓷帶通濾波器的輸出端經(jīng)由分機(jī)語音解調(diào)電路連接主機(jī)揚(yáng)聲器，第一、第二切比 雪夫?yàn)V波器與第一數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路進(jìn)行雙向通信，第一數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路與主機(jī) 控制系統(tǒng)進(jìn)行雙向通信;主機(jī)模組通過主機(jī)載波復(fù)合與分路電路與傳輸分配網(wǎng)絡(luò)連接。
[0014] 上述己特沃茲濾波器采用五階己特沃茲濾波器。
[0015] 上述第一切比雪夫?yàn)V波器和第二切比雪夫?yàn)V波器均采用Ξ階切比雪夫?yàn)V波器。
[0016] 上述分機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)包括分機(jī)載波復(fù)合與分路電路、聲表面波濾波器、第 二陶瓷帶通濾波器、第Ξ切比雪夫?yàn)V波器、第四切比雪夫?yàn)V波器、6.5MHz帶通濾波電路、圖 像視頻同步解調(diào)電路、主機(jī)語音解調(diào)電路、分機(jī)語音頻率調(diào)制電路和第二數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào) 電路，分機(jī)模組通過分機(jī)載波復(fù)合與分路電路與傳輸分配網(wǎng)絡(luò)連接，分機(jī)載波復(fù)合與分路 電路連接聲表面波濾波器的輸入端，聲表面波濾波器的輸出端連接圖像視頻同步解調(diào)電路 的輸入端，而圖像視頻同步解調(diào)電路的輸出端連接顯示屏組件，圖像視頻同步解調(diào)電路的 輸出端還經(jīng)由6.5MHz帶通濾波電路連接主機(jī)語音解調(diào)電路的輸入端，主機(jī)語音解調(diào)電路的 輸出端連接分機(jī)揚(yáng)聲器;分機(jī)麥克風(fēng)連接分機(jī)語音頻率調(diào)制電路的輸入端，分機(jī)語音頻率 調(diào)制電路的輸出端經(jīng)由第二陶瓷帶通濾波器連接分機(jī)載波與復(fù)合分路電路;分機(jī)控制系統(tǒng) 分別連接圖像視頻同步解調(diào)電路、主機(jī)語音解調(diào)電路、分機(jī)語音頻率解調(diào)電路和分機(jī)載波 復(fù)合與分路電路，分機(jī)控制系統(tǒng)還與第二數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路進(jìn)行雙向通信，第二數(shù)據(jù) FSK調(diào)制解調(diào)電路與第Ξ、第四切比雪夫?yàn)V波器進(jìn)行雙向通信，第Ξ切比雪夫?yàn)V波器的輸入 端和第四切比雪夫?yàn)V波器的輸出端均連接分機(jī)載波與復(fù)合分路電路。
[0017] 上述第Ξ切比雪夫?yàn)V波器和第四切比雪夫?yàn)V波器均采用Ξ階切比雪夫?yàn)V波器。
[0018] 上述傳輸主干線采用同軸電纜，與信號(hào)電源混合電路、用戶分配網(wǎng)絡(luò)之間為不平 衡連接。
[0019] 上述傳輸支線兼容同軸電纜或二線制傳輸線。
[0020] -種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控方法，包括可視對(duì)講系統(tǒng)中主機(jī)模組與 各分機(jī)模組之間圖像視頻信號(hào)、語音音頻信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸;在發(fā)送端，將圖像視頻信 號(hào)、語音音頻信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制到不同的高頻載波，使各路載波的頻譜之間相互錯(cuò)開而不 重疊，并傳輸至接收端;而在接收端，將接收的載波信號(hào)解調(diào)后還原出圖像視頻信號(hào)、語音 音頻信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0021] 對(duì)圖像視頻信號(hào)采用振幅平衡調(diào)制方式，對(duì)語音音頻信號(hào)采用頻率調(diào)制方式，對(duì) 數(shù)據(jù)信號(hào)采用FSK調(diào)制方式。
[0022] 采用上述方案后，本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)可視對(duì)講系統(tǒng)的視頻和音頻信號(hào)易受干擾、系 統(tǒng)穩(wěn)定性差和聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜等缺點(diǎn)，提出用振幅平衡調(diào)制、頻率調(diào)制和FSK(化equency Shift Key)調(diào)制等方法，分別將可視對(duì)講系統(tǒng)的視頻、音頻和數(shù)據(jù)等信號(hào)，W不同的調(diào)制方式調(diào)制 到不同的高頻載波;利用基于專用載波濾波器的頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了可視對(duì)講系統(tǒng)的直 流電源、圖像載波、語音載波、數(shù)據(jù)載波等信號(hào)在一條同軸電纜上遠(yuǎn)距離雙向傳輸；圖像畫 質(zhì)、語音音質(zhì)和系統(tǒng)的可靠性也得到提高，并應(yīng)用于樓宇可視對(duì)講系統(tǒng)產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的整體架構(gòu)圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明中主機(jī)模組的連接框圖；
[0025] 圖3是本發(fā)明中分機(jī)模組的連接框圖；
[0026] 圖4是本發(fā)明中傳輸分配網(wǎng)絡(luò)的連接框圖；
[0027] 圖5是復(fù)合載波調(diào)制信號(hào)頻譜圖；
[0028] 圖6是載波調(diào)制解調(diào)前后的波形圖；
[0029] 其中，（a)是視頻信號(hào)的波形圖，（b)是音頻信號(hào)的波形圖，（C)是數(shù)據(jù)信號(hào)的波形 圖；
[0030] 圖7是傳輸圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0031] W下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0032] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)，包括主機(jī) 模組、數(shù)個(gè)分機(jī)模組和傳輸分配網(wǎng)絡(luò)，下面分別介紹。
[0033] 主機(jī)模組包括攝像組件、主機(jī)麥克風(fēng)、主機(jī)揚(yáng)聲器、主機(jī)控制系統(tǒng)、主機(jī)載波調(diào)制 解調(diào)電路和主機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，配合圖2所示，其中，主機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路包括頻分 復(fù)用電路、圖像振幅平衡調(diào)制電路、主機(jī)語音頻率調(diào)制電路、分級(jí)語音解調(diào)電路和第一數(shù)據(jù) FSK調(diào)制解調(diào)電路，主機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)包括己特沃茲濾波器、第一陶瓷帶通濾波器、第 一切比雪夫?yàn)V波器、第二切比雪夫?yàn)V波器和主機(jī)載波復(fù)合與分路電路，主機(jī)控制系統(tǒng)分別 連接主機(jī)語音頻率調(diào)制電路、分機(jī)語音解調(diào)電路、第一數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路、圖像振幅平 衡調(diào)制電路和主機(jī)載波復(fù)合與分路電路，頻分復(fù)用電路的輸入端分別連接攝像組件、主機(jī) 麥克風(fēng)和主機(jī)語音頻率調(diào)制電路的輸出端，頻分復(fù)用電路的輸出端連接圖像振幅平衡調(diào)制 電路，而主機(jī)語音頻率調(diào)制電路的輸入端連接主機(jī)麥克風(fēng)；圖像振幅平衡調(diào)制電路的輸出 端連接己特沃茲濾波器的輸入端，己特沃茲濾波器的輸出端連接主機(jī)載波復(fù)合與分路電 路;主機(jī)載波復(fù)合與分路電路還分別連接第一陶瓷帶通濾波器的輸入端、第一切比雪夫?yàn)V 波器的輸入端和第二切比雪夫?yàn)V波器的輸入端，第一陶瓷帶通濾波器的輸出端經(jīng)由分機(jī)語 音解調(diào)電路連接主機(jī)揚(yáng)聲器，第一、第二切比雪夫?yàn)V波器與第一數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路進(jìn)行 雙向通信，第一數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路與主機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行雙向通信;主機(jī)模組通過主機(jī)載 波復(fù)合與分路電路與傳輸分配網(wǎng)絡(luò)連接。
[0034] 圖像視頻信號(hào)的載波調(diào)制由圖像振幅平衡調(diào)制電路完成。攝像組件傳輸?shù)囊曨l信 號(hào)先與語音調(diào)頻信號(hào)(6.5MHz副載波)進(jìn)行一次頻率復(fù)用，形成頻帶寬度約為6.6MHz的復(fù)合 信號(hào)，然后將此復(fù)合信號(hào)送至圖像振幅平衡調(diào)制電路，調(diào)制為抑制載波雙邊帶調(diào)幅波，其頻 帶寬度約為13.2MHz。W五階己特沃茲濾波器作為圖像載波的載波濾波器，實(shí)現(xiàn)與其它載波 的二次頻率復(fù)用，同時(shí)將圖像的抑制載波雙邊帶調(diào)幅信號(hào)濾波成為殘留邊帶調(diào)幅波(簡(jiǎn)稱 載波1)，其帶寬也相應(yīng)減小到7.3MHz左右。己特沃茲濾波器具有帶內(nèi)波動(dòng)小的特點(diǎn)，可W獲 得較理想的視頻信號(hào)頻率特性和殘留邊帶調(diào)幅波的頻率特性。
[0035] 主機(jī)麥克風(fēng)傳輸?shù)膶?duì)講語音信號(hào)在主機(jī)頻率調(diào)制電路中W頻率調(diào)制方式調(diào)制到 6.5MHz副載波(簡(jiǎn)稱副載波），載波頻率大于視頻信號(hào)的最高頻率(6MHz)，不會(huì)與視頻信號(hào) 的頻譜重疊，與圖像視頻信號(hào)進(jìn)行第一次頻率復(fù)用。語音信號(hào)頻譜范圍是50化-1化化，最大 調(diào)制頻偏為50kHz，語音調(diào)頻信號(hào)的帶寬約為130曲Z。而由分機(jī)發(fā)送來的語音調(diào)頻信號(hào)（載 波2) W陶瓷帶通濾波器作為載波濾波器，實(shí)現(xiàn)與其它載波的分路，對(duì)其它載波的抑制比大 于25地。載波2送到分機(jī)語音解調(diào)（鑒頻）電路，解調(diào)出分機(jī)的語音信號(hào)，經(jīng)放大后由主機(jī)揚(yáng) 聲器發(fā)出分機(jī)的對(duì)講聲音。
[0036] 主機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)(按鍵、RFID 口禁、報(bào)警握手等)信號(hào)在第一數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào) 電路中調(diào)制為頻移鍵控信號(hào)(載波3)，ΚΞ階切比雪夫?yàn)V波器1為載波濾波器，實(shí)現(xiàn)與其它 載波的復(fù)用。主機(jī)按鍵控制信號(hào)、RFID 口禁信號(hào)與報(bào)警握手信號(hào)在單片機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)雙 工工作和報(bào)警握手信號(hào)的優(yōu)先權(quán)。而由分機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)FSK調(diào)制信號(hào)(載波4)，階切 比雪夫?yàn)V波器2為載波濾波器，經(jīng)載波分路后送到第一數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路，解調(diào)出分機(jī) 的數(shù)據(jù)信號(hào)，并送主機(jī)控制系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。
[0037] 如圖3所示，分機(jī)模組包括分機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)、分機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路、顯示 屏組件、分機(jī)揚(yáng)聲器、分機(jī)麥克風(fēng)和分機(jī)控制系統(tǒng)，其中，分機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)包括分機(jī) 載波復(fù)合與分路電路、聲表面波濾波器、第二陶瓷帶通濾波器、第Ξ切比雪夫?yàn)V波器、第四 切比雪夫?yàn)V波器、6.5MHz帶通濾波電路、圖像視頻同步解調(diào)電路、主機(jī)語音解調(diào)電路、分機(jī) 語音頻率調(diào)制電路和第二數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路，分機(jī)模組通過分機(jī)載波復(fù)合與分路電路 與傳輸分配網(wǎng)絡(luò)連接，分機(jī)載波復(fù)合與分路電路連接聲表面波濾波器的輸入端，聲表面波 濾波器的輸出端連接圖像視頻同步解調(diào)電路的輸入端，而圖像視頻同步解調(diào)電路的輸出端 連接顯示屏組件，圖像視頻同步解調(diào)電路的輸出端還經(jīng)由6.5MHz帶通濾波電路連接主機(jī)語 音解調(diào)電路的輸入端，主機(jī)語音解調(diào)電路的輸出端連接分機(jī)揚(yáng)聲器;分機(jī)麥克風(fēng)連接分機(jī) 語音頻率調(diào)制電路的輸入端，分機(jī)語音頻率調(diào)制電路的輸出端經(jīng)由第二陶瓷帶通濾波器連 接分機(jī)載波與復(fù)合分路電路;分機(jī)控制系統(tǒng)分別連接圖像視頻同步解調(diào)電路、主機(jī)語音解 調(diào)電路、分機(jī)語音頻率解調(diào)電路和分機(jī)載波復(fù)合與分路電路，分機(jī)控制系統(tǒng)還與第二數(shù)據(jù) FSK調(diào)制解調(diào)電路進(jìn)行雙向通信，第二數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路與第Ξ、第四切比雪夫?yàn)V波器 進(jìn)行雙向通信，第Ξ切比雪夫?yàn)V波器的輸入端和第四切比雪夫?yàn)V波器的輸出端均連接分機(jī) 載波與復(fù)合分路電路。
[0038] 在分機(jī)模組中，圖像載波調(diào)制信號(hào)W聲表面波濾波器作為載波濾波器，實(shí)現(xiàn)與其 它載波的分路。聲表面波濾波器具有相對(duì)帶寬較寬、矩形系數(shù)較理想和帶內(nèi)波動(dòng)較小等特 點(diǎn)，是頻譜較寬的圖像載波調(diào)制信號(hào)最為理想的濾波器，對(duì)帶外載波的抑制比可達(dá)40地W 上。分路出來的圖像載波調(diào)制信號(hào)(載波1)在圖像視頻同步解調(diào)電路中解調(diào)出圖像視頻信 號(hào)和主機(jī)語音調(diào)頻信號(hào)（即6.5MHz副載波），圖像視頻信號(hào)送到顯示屏組件重現(xiàn)監(jiān)視圖像。
[0039] 主機(jī)語音調(diào)頻信號(hào)經(jīng)6.5MHz帶通濾波器濾除視頻信號(hào)和其它噪聲，送主機(jī)語音解 調(diào)(鑒頻）電路，解調(diào)出主機(jī)的語音信號(hào)，放大后由分機(jī)揚(yáng)聲器發(fā)出主機(jī)的對(duì)講聲音。而分機(jī) 的語音信號(hào)(頻譜也是50化-1化化），在分機(jī)語音頻率調(diào)制電路中W頻率調(diào)制方式調(diào)制為調(diào) 頻信號(hào)(載波2 )，其最大調(diào)制頻偏為75曲Z，語音調(diào)頻信號(hào)的帶寬約為180曲Z。W陶瓷帶通濾 波器作為載波2的濾波器，實(shí)現(xiàn)與其它載波的復(fù)用。
[0040] 分機(jī)數(shù)據(jù)(按鍵、自動(dòng)報(bào)警等)信號(hào)的載波調(diào)制與主機(jī)相類似，在第二數(shù)據(jù)FSK調(diào)制 解調(diào)電路中調(diào)制為頻移鍵控信號(hào)(載波4)，ΚΞ階切比雪夫?yàn)V波器2作為載波濾波器，實(shí)現(xiàn) 與其它載波的復(fù)用。分機(jī)按鍵數(shù)據(jù)信號(hào)與自動(dòng)報(bào)警數(shù)據(jù)信號(hào)在單片機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)雙工工 作和自動(dòng)報(bào)警數(shù)據(jù)信號(hào)的優(yōu)先權(quán)。而由主機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)FSK調(diào)制信號(hào)(載波3)則ΚΞ階切 比雪夫?yàn)V波器1作為載波濾波器，經(jīng)分路后在第二數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路中解調(diào)出主機(jī)的數(shù) 據(jù)信號(hào)，并送分機(jī)控制系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。
[0041] 如圖4所示，傳輸分配網(wǎng)絡(luò)包括信號(hào)電源混合電路和用戶分配網(wǎng)絡(luò)，其中，信號(hào)電 源混合電路與主機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)建立通信連接，用戶分配網(wǎng)絡(luò)通過傳輸支線與各分機(jī) 模組中的分機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)建立通信連接，而信號(hào)電源混合電路與用戶分配網(wǎng)絡(luò)之間 通過傳輸主干線進(jìn)行通信;所述傳輸主干線采用對(duì)射頻載波信號(hào)衰減較小的同軸電纜，特 性阻抗為75 Ω，與信號(hào)電源混合電路、用戶分配網(wǎng)絡(luò)之間為不平衡連接，需要滿足傳輸線的 阻抗匹配要求。信號(hào)電源混合電路將系統(tǒng)直流電源和各路載波調(diào)制信號(hào)復(fù)合到傳輸主干 線，到達(dá)主機(jī)或分機(jī)的載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)后再進(jìn)行載波調(diào)制信號(hào)與電源的分離;傳輸支線 兼容同軸電纜或二線制傳輸線，但采用二線制傳輸線容易折彎、便于入戶布線。二線傳輸線 是平衡傳輸線，一般采用RW2xO. 5型多股線材。用戶分配網(wǎng)絡(luò)具有雙向傳輸載波調(diào)制信號(hào) 的功能和阻抗變換功能，不僅要將傳輸主干線的各路載波調(diào)制信號(hào)和直流電源分配給各傳 輸支線，而且要進(jìn)行不平衡到平衡的阻抗變換，即將同軸線的不平衡連接變換成二線制的 平衡連接。
[0042] 本發(fā)明的整體架構(gòu)如圖1所示，可W看到，本發(fā)明包含有主機(jī)模組、分機(jī)模組和傳 輸分配網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)模組和各個(gè)分機(jī)模組都有各自的載波調(diào)制解調(diào)電路和載波頻分復(fù)用網(wǎng) 絡(luò)，將可視對(duì)講系統(tǒng)所設(shè)及的視頻、音頻和數(shù)據(jù)等信號(hào)的頻譜，分別搬移到不同的高頻載 波，即基帶信號(hào)的載波調(diào)制，W射頻信號(hào)傳輸替代基帶信號(hào)傳輸(見文獻(xiàn)4-5)。根據(jù)各路載 波調(diào)制信號(hào)的特點(diǎn)設(shè)置頻譜分布，使各路載波的頻譜之間相互錯(cuò)開而不重疊。利用W載波 濾波器為基礎(chǔ)的頻分復(fù)用和解復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合使用信號(hào)電源混合電路，在單根同軸電纜線 上獲得直流電源和射頻載波調(diào)制信號(hào)上、下行雙向無擾傳輸通道。當(dāng)載波調(diào)制信號(hào)送達(dá)接 收端后，再通過載波解調(diào)電路還原視頻、音頻和數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0043] 本發(fā)明在應(yīng)用過程中，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)基帶信號(hào)的載波調(diào)制，載波調(diào)制方式的選擇要 與所傳輸信號(hào)的具體頻譜特點(diǎn)相適應(yīng)，避免各路載波信號(hào)之間引起交調(diào)干擾，本發(fā)明所提 供的一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控方法的本實(shí)施例對(duì)視頻、音頻和數(shù)據(jù)等信號(hào) 分別采用振幅平衡調(diào)制、頻率調(diào)制和FSK調(diào)制等調(diào)制方式，W下詳細(xì)說明。
[0044] (1)圖像視頻信號(hào)的振幅平衡調(diào)制
[0045] 對(duì)圖像視頻信號(hào)采用振幅平衡調(diào)制，也稱為抑制載波雙邊帶調(diào)制。由于圖像視頻 信號(hào)的頻帶較寬，采用振幅平衡調(diào)制比用頻率調(diào)制方式占用頻帶資源小。假設(shè)圖像視頻信 虧為Uv(t)二Uvm cos 2沖vt、其載波f曰虧為Ucl(t)二Uclm cos 2時(shí)lt,Uvm表不圖像f曰虧振幅， FV表示圖像信號(hào)頻率，t表示時(shí)間，Uclm表示圖像載波信號(hào)振幅，fl表示圖像載波信號(hào)頻率，貝U 圖像視頻的振幅平衡調(diào)制信號(hào)電壓為：
[0046] ui(t) =Uim[cos23T(fi+Fv)t+cos23T(fi-Fv)t] (1)
[0047] 式中，Uim表示圖像載波調(diào)制信號(hào)的振幅，其計(jì)算公式是
lA為電路 決定的系數(shù)。一般視頻信號(hào)的最高頻率Fvmax = 6MHz，則圖像振幅平衡調(diào)制信號(hào)的頻帶寬度 Bl = 2Fvmax=12MHz，顯然占用較大的頻帶資源。如果調(diào)制解調(diào)等電路的帶內(nèi)波動(dòng)較大，還會(huì) 影響視頻信號(hào)的頻率特性。因此，在頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中用一個(gè)五階己特沃茲濾波器將圖像振 幅平衡調(diào)制信號(hào)濾波成為殘留邊帶調(diào)幅波。
[0048] (2)語音音頻信號(hào)的頻率調(diào)制
[0049] 語音音頻信號(hào)的頻譜帶寬較窄，適宜采用調(diào)頻方式，占用頻帶資源較小，抗干擾性 強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn);而且語音的頻率調(diào)制有別于圖像視頻信號(hào)的振幅平衡調(diào)制，也可W減小對(duì) 圖像載波調(diào)制信號(hào)的干擾。假設(shè)語音音頻信號(hào)為UA(t)=UAm cos 23lFAt、其載波信號(hào)為Uc2 (t)=UG2m COS 2村2t，UM表示語音信號(hào)振幅，F(xiàn)a表示語音信號(hào)頻率，UG2m表示語音載波信號(hào) 振幅，f2表示語音載波信號(hào)頻率，則語音音頻的頻率調(diào)制信號(hào)電壓為：
[0050] U2(t)=U2m cos(化f2t+mf sin 23iFAt) (2)
[0051] 式中，mf表示調(diào)頻指數(shù)，化m表示語音載波調(diào)制信號(hào)的振幅。一般語音信號(hào)的最高頻 率為Fa max = 15MHz，若調(diào)頻指數(shù)mf = 5，則語音載波調(diào)制信號(hào)的帶寬為B2 = 2 (mf +1)Fa max = 180曲z，比圖像視頻調(diào)制信號(hào)的帶寬小得多。
[0052] (3)數(shù)據(jù)信號(hào)的FSK調(diào)制
[0053] 數(shù)據(jù)信號(hào)只有高、低電平二種狀態(tài)，采用FSK調(diào)制方式，抗干擾性強(qiáng)、可靠性高，而 且對(duì)圖像的振幅平衡調(diào)制信號(hào)和語音的頻率調(diào)制信號(hào)的干擾都比較小。
[0054] 數(shù)據(jù)信號(hào)可W表示為：
[00對(duì)
（這）
[0056] 式中，Qk為二進(jìn)制碼元，叫=1出現(xiàn)的概率為P，ak = 0出現(xiàn)的概率為1-Ρ，Τ為二進(jìn)制 碼元的持續(xù)時(shí)間。數(shù)據(jù)信號(hào)的FSK調(diào)制信號(hào)的電壓表達(dá)式為：
[0057]
(4)
[0化引式中，品為化的反碼，f3和f/3分別是FSK調(diào)制的二個(gè)鍵控頻率。FSK調(diào)制信號(hào)帶寬 為：
[0化9]
C5)
[0060] 一般f 3與f3非常接近，在極限情況下A f = f' 3寸3,最小帶寬B3min = 3 A f = 3/Τ。
[0061] 因?yàn)閿?shù)據(jù)信號(hào)需要雙向傳輸，主機(jī)和分機(jī)各產(chǎn)生一個(gè)FSK調(diào)制信號(hào)。所w在傳輸分 配網(wǎng)絡(luò)中有二個(gè)電壓表達(dá)式如式(4)所示、而鍵控頻率不同的兩個(gè)FSK調(diào)制信號(hào)，分別用U3 (t)和U4(t)表示。
[0062] (4)可視對(duì)講系統(tǒng)的復(fù)合載波調(diào)制信號(hào)
[0063] 將可視對(duì)講系統(tǒng)的視頻、音頻和數(shù)據(jù)等的載波調(diào)制信號(hào)復(fù)合，根據(jù)式（1)、（2)、（4) 可得到在傳輸網(wǎng)絡(luò)中的復(fù)合載波調(diào)制信號(hào)電壓表達(dá)式為：
[0064]
[0065] 為了使圖像載波調(diào)制信號(hào)不受干擾，圖像載波調(diào)制信號(hào)的幅度應(yīng)大于語音載波調(diào) 制信號(hào)的幅度15-20地。
[0066] 為了實(shí)現(xiàn)各路載波調(diào)制信號(hào)的復(fù)用和解復(fù)用，載波頻率的選擇要遵循W下原則： (1)各路載波調(diào)制信號(hào)的頻譜不能重疊，最好有合理的頻譜間隔，W利于各路載波的頻率復(fù) 用和解復(fù)用（即接收端的分路）。（2)符合電磁兼容的相關(guān)規(guī)定，各載波之間不能產(chǎn)生交調(diào)干 擾；圖像振幅平衡調(diào)制信號(hào)不能干擾廣播電視信號(hào)，語音頻率調(diào)制信號(hào)不能干擾調(diào)頻廣播 信號(hào)，數(shù)據(jù)FSK調(diào)制信號(hào)也不能干擾其它無線通信信號(hào)。（3)具有可實(shí)現(xiàn)性和成本優(yōu)勢(shì)，盡量 W市面上通用的電子元器件構(gòu)成載波調(diào)制解調(diào)電路和頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的載波濾波器，W減少 定制新的專用元器件而增加成本。
[0067] 通過具體的試驗(yàn)來驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，應(yīng)用于樓宇可視對(duì)講系統(tǒng)，對(duì)式(6)中 的載波頻率選取為f 1 = 38.9MHz、f 2 = 10.7MHz、f 3 = 20MHz (f ' 3 = 20.1 MHz)、f4 = 26MHz (f ' 4 = 26.1MHz)，在傳輸分配網(wǎng)絡(luò)上測(cè)得復(fù)合載波調(diào)制信號(hào)頻譜如圖5所示。各載波頻譜之間相互 錯(cuò)開而且有較大間隔，沒有產(chǎn)生交調(diào)干擾頻譜。
[0068] 視頻、音頻和數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過載波調(diào)制解調(diào)前后的波形分別如圖6(a)、（b)、（c)所 示，上方為發(fā)送端的信號(hào)波形，下方為經(jīng)過載波調(diào)制、傳輸分配網(wǎng)絡(luò)和載波解調(diào)的信號(hào)波 形。圖像視頻信號(hào)的傳輸帶寬可達(dá)5M化，到達(dá)電視廣播級(jí)水平，明顯高于傳統(tǒng)可視對(duì)講系 統(tǒng);語音信號(hào)的失真度小于3%，其頻率覆蓋范圍50化-巧k化，達(dá)到調(diào)頻廣播的音質(zhì)水平，也 明顯優(yōu)于傳統(tǒng)可視對(duì)講系統(tǒng);數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸穩(wěn)定、可靠，在測(cè)試過程中沒有出現(xiàn)誤碼情況。 在沒有中繼放大的情況下系統(tǒng)傳輸距離達(dá)到1500mW上，遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)可視對(duì)講系統(tǒng)傳輸視 頻基帶信號(hào)的距離(小于300m)，而且只要圖像載波調(diào)制信號(hào)在接收端的場(chǎng)強(qiáng)不小于60地V， 接收端的圖像畫質(zhì)與發(fā)送端的圖像畫質(zhì)接近。
[0069] 實(shí)際應(yīng)用與樓宇可視對(duì)講系統(tǒng)的傳輸圖像如圖7所示，圖7為經(jīng)過可視對(duì)講系統(tǒng)的 載波調(diào)制、傳輸和解調(diào)后的多功能視頻測(cè)試圖。
[0070] W上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能W此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是 按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:包括主機(jī)模組、數(shù)個(gè)分 機(jī)模組和傳輸分配網(wǎng)絡(luò)，其中，主機(jī)模組包括主機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路及分別與之連接的攝 像組件、主機(jī)麥克風(fēng)、主機(jī)揚(yáng)聲器和主機(jī)控制系統(tǒng)，以及與主機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路雙向通信 的主機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，分機(jī)模組包括分機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路及分別與之連接的顯示屏 組件、分機(jī)揚(yáng)聲器、分機(jī)麥克風(fēng)和分機(jī)控制系統(tǒng)，以及與分機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路雙向通信的 分機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，傳輸分配網(wǎng)絡(luò)包括信號(hào)電源混合電路和用戶分配網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)電源 混合電路與主機(jī)模塊中的主機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)建立通信連接，用戶分配網(wǎng)絡(luò)通過傳輸支 線與各分機(jī)模組中的分機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)建立通信連接，而信號(hào)電源混合電路與用戶分 配網(wǎng)絡(luò)之間通過傳輸主干線進(jìn)行通信。2. 如權(quán)利要求1所述的一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所 述主機(jī)載波調(diào)制解調(diào)電路包括頻分復(fù)用電路、圖像振幅平衡調(diào)制電路、主機(jī)語音頻率調(diào)制 電路、分級(jí)語音解調(diào)電路和第一數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路，主機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)包括巴特沃 茲濾波器、第一陶瓷帶通濾波器、第一切比雪夫?yàn)V波器、第二切比雪夫?yàn)V波器和主機(jī)載波復(fù) 合與分路電路，主機(jī)控制系統(tǒng)分別連接主機(jī)語音頻率調(diào)制電路、分機(jī)語音解調(diào)電路、第一數(shù) 據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路、圖像振幅平衡調(diào)制電路和主機(jī)載波復(fù)合與分路電路，頻分復(fù)用電路的 輸入端分別連接攝像組件、主機(jī)麥克風(fēng)和主機(jī)語音頻率調(diào)制電路的輸出端，頻分復(fù)用電路 的輸出端連接圖像振幅平衡調(diào)制電路，而主機(jī)語音頻率調(diào)制電路的輸入端連接主機(jī)麥克 風(fēng)；圖像振幅平衡調(diào)制電路的輸出端連接巴特沃茲濾波器的輸入端，巴特沃茲濾波器的輸 出端連接主機(jī)載波復(fù)合與分路電路;主機(jī)載波復(fù)合與分路電路還分別連接第一陶瓷帶通濾 波器的輸入端、第一切比雪夫?yàn)V波器的輸入端和第二切比雪夫?yàn)V波器的輸入端，第一陶瓷 帶通濾波器的輸出端經(jīng)由分機(jī)語音解調(diào)電路連接主機(jī)揚(yáng)聲器，第一、第二切比雪夫?yàn)V波器 與第一數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路進(jìn)行雙向通信，第一數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路與主機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn) 行雙向通信;主機(jī)模組通過主機(jī)載波復(fù)合與分路電路與傳輸分配網(wǎng)絡(luò)連接。3. 如權(quán)利要求2所述的一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所 述巴特沃茲濾波器采用五階巴特沃茲濾波器。4. 如權(quán)利要求2所述的一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所 述第一切比雪夫?yàn)V波器和第二切比雪夫?yàn)V波器均采用三階切比雪夫?yàn)V波器。5. 如權(quán)利要求1所述的一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所 述分機(jī)載波頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)包括分機(jī)載波復(fù)合與分路電路、聲表面波濾波器、第二陶瓷帶通 濾波器、第三切比雪夫?yàn)V波器、第四切比雪夫?yàn)V波器、6.5MHz帶通濾波電路、圖像視頻同步 解調(diào)電路、主機(jī)語音解調(diào)電路、分機(jī)語音頻率調(diào)制電路和第二數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路，分機(jī) 模組通過分機(jī)載波復(fù)合與分路電路與傳輸分配網(wǎng)絡(luò)連接，分機(jī)載波復(fù)合與分路電路連接聲 表面波濾波器的輸入端，聲表面波濾波器的輸出端連接圖像視頻同步解調(diào)電路的輸入端， 而圖像視頻同步解調(diào)電路的輸出端連接顯示屏組件，圖像視頻同步解調(diào)電路的輸出端還經(jīng) 由6.5MHz帶通濾波電路連接主機(jī)語音解調(diào)電路的輸入端，主機(jī)語音解調(diào)電路的輸出端連接 分機(jī)揚(yáng)聲器;分機(jī)麥克風(fēng)連接分機(jī)語音頻率調(diào)制電路的輸入端，分機(jī)語音頻率調(diào)制電路的 輸出端經(jīng)由第二陶瓷帶通濾波器連接分機(jī)載波與復(fù)合分路電路;分機(jī)控制系統(tǒng)分別連接圖 像視頻同步解調(diào)電路、主機(jī)語音解調(diào)電路、分機(jī)語音頻率解調(diào)電路和分機(jī)載波復(fù)合與分路 電路，分機(jī)控制系統(tǒng)還與第二數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào)電路進(jìn)行雙向通信，第二數(shù)據(jù)FSK調(diào)制解調(diào) 電路與第三、第四切比雪夫?yàn)V波器進(jìn)行雙向通信，第三切比雪夫?yàn)V波器的輸入端和第四切 比雪夫?yàn)V波器的輸出端均連接分機(jī)載波與復(fù)合分路電路。6. 如權(quán)利要求5所述的一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所 述第三切比雪夫?yàn)V波器和第四切比雪夫?yàn)V波器均采用三階切比雪夫?yàn)V波器。7. 如權(quán)利要求1所述的一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所 述傳輸主干線采用同軸電纜，與信號(hào)電源混合電路、用戶分配網(wǎng)絡(luò)之間為不平衡連接。8. 如權(quán)利要求1所述的一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所 述傳輸支線兼容同軸電纜或二線制傳輸線。9. 一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控方法，包括可視對(duì)講系統(tǒng)中主機(jī)模組與各 分機(jī)模組之間圖像視頻信號(hào)、語音音頻信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸;其特征在于:在發(fā)送端，將圖 像視頻信號(hào)、語音音頻信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制到不同的高頻載波，使各路載波的頻譜之間相互 錯(cuò)開而不重疊，并傳輸至接收端;而在接收端，將接收的載波信號(hào)解調(diào)后還原出圖像視頻信 號(hào)、語音音頻信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)。10. 如權(quán)利要求9所述的一種適用于可視對(duì)講系統(tǒng)的信息傳輸測(cè)控方法，其特征在于： 對(duì)圖像視頻信號(hào)采用振幅平衡調(diào)制方式，對(duì)語音音頻信號(hào)采用頻率調(diào)制方式，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào) 采用FSK調(diào)制方式。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK106060449SQ201610559697
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月15日
【發(fā)明人】蘇慶雄, 張澤旺
【申請(qǐng)人】廈門理工學(xué)院