【文章內容簡介】 而且可能燒毀功放。燒毀的原因主要是由于功放輸出阻抗和揚聲器負載阻抗不匹配引起的，當只有一個揚聲器負載時由于阻抗匹配一般不會碰到語音失真問題，但是當處于群呼狀態(tài)下，有 N 只揚聲器負載并聯時，由于此時的負載總阻抗為一只揚聲器阻抗的 N 分之一，引起功放輸出的電流很大，甚至超過功放的最大輸出電流。如果以常見的 8 歐姆揚聲器和 2 歐姆阻抗輸出的變壓器為例，則需要采用如下圖接法。阻抗匹配變壓器連接示意圖如圖 25所示。 圖 25 阻抗匹配變壓器連接示意圖 但是，實際工程中用戶單元數一般是不定的，也就是說， N 的值是不固定的，所以阻抗匹配變壓器的阻抗無法設計，實際工程中定阻功放輸出方式是行不通的。我們考慮采用的是 70~110V 的定壓輸出功放機，定壓功放是專門為公共場所設計的，使用時， N 只揚聲器負載只要并聯在一起就可以了，當然在每個揚聲器的信號連接口需要安裝降壓變壓器，目的是將信號從 70～ 110V 的電壓降到揚聲器的工作電壓。另外，需要注意的是 N 只揚聲器負載的總功率和功放的額定輸出功率必須一致，負載總功率小于功放機的輸出功率將會燒毀揚聲器 ，大于將使得功放機的功率無法得到正常發(fā)揮。工程中為了節(jié)省降壓變壓器，揚聲器選用特定的小功率定壓揚聲器，而且定壓揚聲器的額定電壓和定壓功放的輸出電壓是一致的，這樣就節(jié)省了 N 只降壓變壓器節(jié)省了成本。 2． 3． 1． 4 功率放大問題 可視對講系統中功放電路有兩路，一路是上面介紹的主機輸出定壓功放，另一路是主機輸入功放。主機輸入功放設計在主機板上，用于放大分機傳輸來的語音信號。一般來說，功率放大器設計額定功率在 3W 左右，并且功率可以連續(xù)調節(jié)，需要注意的是功率調節(jié)和音量調節(jié)是不同的兩回事。另外，集成功率放大器需要安裝散熱 器。 2． 3． 1． 5 嘯叫問題的出現原因及解決方法 根據工程的實際經驗，嘯叫現象是全雙工對講時主要存在的問題。由于此時主機和分機的語音輸入和揚聲器輸出是同時開通的，主機揚聲器輸出的語音又一次進入主機的駐極拾音話筒，同時分機揚聲器輸出的語音又一次進入分機拾音話筒，系統就形 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 共 40 頁 第 11 頁 │ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 成語音通道的 正 反饋，在正反饋通道中又有兩個功放電路正向疊加，從而引起嘯叫。嘯叫產生示意圖如圖 26 所示。 圖 26 嘯叫產生示意圖 消除嘯叫的辦法是切斷正反饋語音通道。比如可以考慮采取語音單工工作方式，即前向通道和后向通道分時開通， 但是由于系統設計的要求為全雙工工作，故此法不能采用。系統必須在語音全雙工工作下研究減弱嘯叫的方法，減弱嘯叫的有效方法是語音正反饋通道的弱禍合。設計中在駐極話筒 1 位置采用雙拾音差分輸入，此時把揚聲器 1 的語音輸出作為環(huán)境噪聲抑制，同時減小可調功放的放大倍數。通過實驗發(fā)現，這種方法在一定程度上切斷了語音信道的通路，有效的抑制了嘯叫的產生。 2． 3． 2 可視部分 2． 3． 2． 1 視頻信號傳輸方式 視頻信號傳輸方式，通常分以下幾種：視頻信號的基帶傳輸方式；把視頻信號調制成射頻信號的傳輸方式；視頻信號轉換成數字信號的傳輸方 式。 1．視頻信號的基帶傳輸方式 這種視頻傳輸方式對攝像頭出來的圖像不作任何的處理，直接通過同軸電纜傳輸， 其特點是：視頻信號不作任何改變，省略了視頻信號轉換電路，降低了相關設備的生產成本，缺點是信號傳輸距離短，雖經放大，但其傳輸距離一般不超過 1Km，基帶傳輸的視頻信號一旦受到干擾，就難以消除；此種傳輸方式被現在的樓宇對講系統普遍采用。 2．把視頻信號調制成射頻信號的傳輸方式 這種傳輸方式把視頻信號轉換成射頻信號，經放大后，使用同軸電纜最遠距離可達 5KM，但其傳輸設備需要相關的調制和解調電路，成本較高，此種 方式被廣泛應用到電視信號的傳輸上。 3．視頻信號轉換成數字信號的傳輸方式 這種視頻傳輸方式是視頻信號的數字化傳輸，但由于視頻信號轉換成數字信號 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 共 40 頁 第 12 頁 │ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 時，數據量過大，相關轉換設備成本過高，在普通的民用系統中，一般不采用此種方式。 2． 3． 2． 2 視頻信號傳輸原理及過程 在圖像光纖傳輸中，就信號的調制方式而言，可分為數字光纖傳輸和模擬光纖傳輸。數字信號便于進行數字處理，傳輸中抗干擾、抗雜波能力強，無噪聲積累，并且多路低速數字信號可很方便地復接成一路高速的數字信號，它是多路 圖像 、遠距離、高品質傳輸的主要方式。然而，模擬光 纖傳輸具有技術成熟、設備簡單、價格便宜，且與現有的模擬圖像信號相兼容的特點，因此在 圖像 監(jiān)控工程中，模擬光纖傳輸仍得廣泛應用。 監(jiān)控圖像模擬光纖傳輸方式中，常用的有基帶視頻信號直接光強度調制 (簡稱AM)、脈沖頻率調制 (PFM)等方式。 1．基帶視頻信號直接光強度調制 基帶視頻信號直接光強度調制的工作原理是在光發(fā)射端通過基帶視頻信號直接調制光源，使輸出光的強度隨電視信號的幅度線性變化，然后在光接收端通過光電探測器將光信號還原成電信號，經過放大和增益控制電路，得到穩(wěn)定的視頻信號。 在該系統中，通常采用發(fā)光二極管 (LED)作為光源。 LED 的特點是性能穩(wěn)定， 線性度好，在多模光纖中不會產生模噪聲，因此能得到較好的信噪比、微分增益和微分相位。實驗證明：以 LED 為光源的光傳輸系統中，系統性能指標：加權信噪比為54dB，微分增益為 5％，微分相位為 5 度， 目前 LED 的工作波長為 850nm，適合在多模光纖 850 nm 窗口傳輸。 LED 光源的輸出光功率典型值為 16dBm，而光電探測器的靈 敏度為 30 dBm，因此光傳輸動態(tài)范圍為 14 dB，在多模光纖中最遠可傳輸 4 公里 。 當然也可以采用 LD 作為光源。 LD 可工作在單模 1310nm 窗口， 由于單模 1310nm窗口損耗小 (考慮附加損耗后每公里 0． 45dB)，可以滿足遠距離應用要求，傳輸距離可達 30 公里。但是和 LED 相比， LD 光源的線性度不好，在電路設計中必須增加預失真電路。因此增加了硬件成本和調試難度。 在接收端，必須具有自動增益控制電路，其作用除了可以使接收機的信號動態(tài)范圍擴大外，更重要的是因為這種系統接收端的輸出信號是隨著收到的光功率的大小而變化的，因而自動增益控制使接收端電視信號輸出電平維持衡定的接口電平。 2．脈沖頻率調制 脈沖頻率調制傳輸方式是目前模擬視頻光纖傳輸方式中傳輸質量最高的 方式之一，其原理是調制脈沖重復頻率隨信號幅度大小呈線性變化，而脈寬保持不變。 PFM是信號光強度調制前的一種預處理過程，信號經過脈沖調制后，頻譜會變寬，并以此可以換取傳輸質量的提高。而 PFM 處理帶來的傳輸帶寬的增加，對于帶寬極寬的光纖來說并不存在什么問題，而且由于光源的非線性對系統的影響不大，故光調制深度可以增加，進一步提高系統的信噪比。 通過脈沖頻率調制可實現單路視頻傳輸，多路視頻傳輸，視頻／數據傳輸。下面 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 共 40 頁 第 13 頁 │ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 對幾種方案做簡要描述。 (1)單路視頻傳輸 單路視頻傳輸系統工作原理如圖 27，在發(fā)射端基帶視頻信號 經過預加重，進行PFM 調制，然后去調制激光器。而在接收端通過 PIN 管將光信號轉化成電信號，經過 PFM 解調恢復出視頻信號。 圖 27 單路視頻傳輸系統工作原理 視頻信號經過 PFM 后，頻譜里第一類貝塞爾函數分布，頻譜中含有無窮多個頻率分量，但功率譜主要集中在載波和低次諧波分量上，高次邊頻分量可略去不計，因此 FM 信號可近似認為具有有限頻譜?；鶐б曨l信號的帶寬為 8MHz，經過 PFM 調制后，信號帶寬可限定在 30MHz 以上而不會明顯影響 PFM 性能。 不同于基帶視頻信號直接光強度調制方式，該系統對發(fā)光器件沒有特殊要 求，可以根據實際工程需要選用不同的發(fā)光器件。如多模 850nm 波長 LED 滿足 4 公里以內應用，單模 1310nm 波長 LD 滿足 30 公里以內應用，單模 1550nm 波長 DFB 激光器滿足 100 公里 以內應用。無論是多模 LED，還是單模 LD，系統都具有良好的性能。批量測試結果表明，系統經過光纖傳輸后，系統主要指標為：加權信噪比為 60dB，微分增益為 3％，微分相位為 3 度 。 由于 PFM 信號解調輸出噪聲功率譜密度和調頻信號解調輸出噪聲功率譜密度一樣，呈三角形噪聲特性，造成高頻端噪聲大而低頻端噪聲小的現象。為了克服這種現象，在設計中 往往采用預加重和去加重電路。預加重使視頻信號在頻率上人為地加以預傾斜，使高頻端升高，低頻端壓低。在接收端解調時，由于信號高頻端電平提升而使解調信噪比有所提高，而低頻端則有所降低，從而均衡了帶內信噪比的分布。另外，預加重對低頻成分起著壓縮作用，也壓縮了亮度信號的動態(tài)范圍，從而降低了微分增益和微分相位的失真。 (2)多路視頻傳輸 通過將多路視頻分別調制于不同的頻率范圍，然后進行頻分復用，可以在單根光纖中實現多路視頻傳輸。 從理論上講，光纖和光器件的帶寬極大，完全滿足 8 路以上多路視頻頻分復用的帶寬要求。但實際上由 于目前采用的分立元件，特別是高頻電容和電感的精密度和穩(wěn) 定性不夠，使得 PFM 中心頻率的穩(wěn)定性不好，中心頻率會隨時間和溫度漂移，加上 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 共 40 頁 第 14 頁 │ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 帶通濾波器的特性也會隨溫度變化，給 多路視頻復用帶來很多不穩(wěn)定因素。所以目前較為成熟的也只是四路圖像 的頻分復用。 (3)視頻／數據傳輸 通過 PFM 方式不僅可以完成較高質量的視頻傳輸，而且可以完成一路甚至多路雙向數據傳輸。正向數據工作原理是在發(fā)射端首先將數據信號進行 FSK 調制，再將FSK 信號和視頻基帶信號混合，然后將混合信號進行 PFM 調制。在接收端首先進行PFM 解調，通過帶通濾波器 分離出視頻信號和 FSK 信號，最后進行 FSK 解調，還原出數據信號。反向數據則直接對發(fā)光器件進行強度調制。 視頻、數據混合傳輸存在兩個問題： ①視頻和正向數據間相互干擾。由于數據信號經過 FSK 調制和帶通濾波后仍存在較豐富的諧波成分，這些諧波成分會影響視頻信號，使視頻信號受到干擾。為了降低這種干擾，可以通過降低 FSK 幅度的方法來實現，但 FSK 幅度過低會造成數據解調不出來或數據誤碼過高。 ②數據速率不高。目前比較成熟的 FSK 技術適合于速率為 1Mbps 的數掘信號的調制解調，在異步數據通信中往往采用 8 倍的過采樣，所以這 種 FSK 技術可以傳輸一路速率為 115． 2Kbps 的高速異步數據。但如果要傳輸多路異步數據，異步數據的速率則遠低于 115． 2Kbps。 總之，模擬光纖傳輸系統可采用基帶視頻信號直接光強度調制和脈沖頻率調制方式?；鶐б曨l信號直接光強度調制方式設備簡單、價格便宜，適合于單路視頻傳輸。 脈沖頻率調制方式得到的視頻質量高，滿足 0～ 100 公里不同距離視頻傳輸要求。該方式雖然可