井下救援遠(yuǎn)距離視頻傳輸系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

本文所涉及的井下救援遠(yuǎn)距離視頻傳輸系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究就是對(duì)于井下救援安全性需求所進(jìn)行的分析、研究和解決，通過(guò)在廉價(jià)的雙絞線電纜上實(shí)現(xiàn)1500m的視頻傳輸，保證圖像色彩、亮度、輪廓等基本無(wú)失真，同時(shí)適應(yīng)考慮防水、抗震、防塵、高溫、腐蝕性氣體等井下惡劣環(huán)境，并達(dá)到本質(zhì)安全型防爆設(shè)計(jì)要求，最后將其產(chǎn)品化。

相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介

1 雙絞線技術(shù)

雙絞線是一種柔性的通信電纜，包含著成對(duì)的絕緣銅線，因?yàn)樗哂锌垢蓴_能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、布線容易、價(jià)格低廉等許多優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格便宜，所以被廣泛使用。由于雙絞線對(duì)信號(hào)也存在著較大的衰減，所以傳輸距離遠(yuǎn)時(shí)，信號(hào)的頻率不能太高，而高速信號(hào)如以太網(wǎng)則只能限制在100m 以?xún)?nèi)。對(duì)于視頻信號(hào)而言，帶寬達(dá)到6MHz，如果直接在雙絞線內(nèi)傳輸，也會(huì)衰減很大，所以視頻信號(hào)在雙絞線上要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，必須進(jìn)行放大和補(bǔ)償，雙絞線視頻傳輸設(shè)備就是完成這種功能。加上一對(duì)雙絞線視頻收發(fā)設(shè)備后，可以將圖像傳輸?shù)?～2km。雙絞線和雙絞線視頻傳輸設(shè)備價(jià)格都很便宜，不但沒(méi)有增加系統(tǒng)造價(jià)，反而在距離增加時(shí)其造價(jià)與同軸電纜相比下降了許多。所以，監(jiān)控系統(tǒng)中用雙絞線進(jìn)行傳輸具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

表1 MAX435和MAX436的主要性能指標(biāo)

2 互導(dǎo)型放大器

互導(dǎo)型放大器(又稱(chēng)跨導(dǎo)型放大器)的輸入信號(hào)是電壓量，輸出信號(hào)是電流量，其增益稱(chēng)為互導(dǎo)Gm。互導(dǎo)型放大器是一種電壓／電流模式混合電路，由于其內(nèi)部只有電壓——電流變換級(jí)和電流傳輸級(jí)，而沒(méi)有電壓傳輸級(jí)，因此沒(méi)有大擺幅電壓信號(hào)和密勒倍增效應(yīng)，從而具有頻帶寬、高頻性能好及大信號(hào)轉(zhuǎn)換速度高等特性。互導(dǎo)型放大器的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電源電壓和功耗均得到了降低。

圖2　視頻雙絞線驅(qū)動(dòng)/接收電路

驅(qū)動(dòng)電路采用互導(dǎo)型放大器將單端電壓信號(hào)轉(zhuǎn)成差分電流信號(hào)，通過(guò)電流環(huán)在雙絞線上傳輸視頻信號(hào)，接收端再把差分電流信號(hào)還原為單端電壓信號(hào)。

3 MAX435和MAX436

在這里互導(dǎo)型放大器采用MAXIM公司的MAX435和MAX436作為雙絞線視頻信號(hào)電路驅(qū)動(dòng)。MAX435和MAX436是一種新型高速、寬帶的互導(dǎo)型放大器，其引腳排列如圖１、圖２所示。它們具有理想差分、高阻抗輸入和電流輸出等特點(diǎn)。由于這些獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，該芯片能夠提供精確增益，不用負(fù)反饋就能消除閉環(huán)相移。

圖1 MAX435與MAX436引腳排列圖