视频信号放大器的原理和作用

视频放大器可增强视频信号的亮度、色度和同步信号等。视频信号经75Ω同轴电缆远距离传输后会有较大的衰减，尤其是视频信号中高频成分衰减最为严重，这种衰减会伴随着传输距离的增加而增大。当传输距离比较远时，视频信号的高频部分衰减严重，需要加装视频中继加以补偿，在监控中心终端监视器上所看到的图像虽然仍可同步，但图像边缘（即图像轮廓）会比较模糊，严重时整个图像都会模糊不清，因此在远距离传输线路中必须对视频信号进行放大，特别是要对视频信号的高频部分进行补偿（又称高频提升）。当对视频信号的亮度、色度和同步信号放大时，线路内干扰信号也被同时放大，且回路中不能串接太多视频放大器，否则会出现饱和现象，导致图像失真。

理论分析表明，采用屏蔽网为96编的SYV-75-3型同轴电缆传送视频信号时，为了保证信号传输质量，当传输距离超过180m时，就应对视频信号进行放大。实际工程经验表明，采用屏蔽网为96编SYV-75-3同轴电缆传送视频信号，中间不进行视频放大的最大传输距离可达300m左右，超过此距离则应在传输线路中增设视频放大器。SYV-75-5型同轴电缆传输视频信号的最远距离为400m左右，超过这一距离后虽仍可看到较为稳定的图像，但图像的边缘部分已变得模糊。

视频放大器在系统中具有视频放大、阻抗匹配等作用，它将衰减了的视频信号进行放大，特别是对衰减比较严重的高频部分进行补偿（或叫高频提升），使视频信号的高频部分得到充分补偿，幅频特性曲线在6MHz范围内比较平坦。

在高频视频信号传输系统中，视频、音频信号经过高频调制，再进行远距离传送，一般经600～1000m距离传输后要进行一次放大。该距离的长短取决于邻频调制器、邻频混合器的输出电平以及采用的干线同轴电缆型号与质量。若线缆采用SYV-75-9型电缆，则距离会短一些；若采用SYV-75-12型电缆，则距离要长一些。

根据使用环境，宽带高频放大器可分为室内型和室外型。室内型主要安装在室内，不具备防雨、防日晒等功能；室外型放大器一般采用铸铝合金制成，密封性能好，采用集中供电方式，具有馈电、防雨、防潮、防日晒等功能，大多吊装在室外干线上。

（一）加权视频放大器原理

利用同轴视频加权放大原理制成的视频加权放大器，如图3-45所示。其适用于视频监控、小区信息视频广播、音视频多媒体广泛演示和1500～2000m的音视频加权补偿等。其属于音视频后端补偿放大器，可置于大多数双绞线音视频接收器后端，中控室内的计算机硬盘录像机、键盘矩阵、电视墙及监视器的前端，用于接收远距离传输的同轴视频信号。

图3-45 4进8出同轴视频加权放大器

图3-46 等幅扫频测试信号

图3-46为我国视频PAL-D制式0～6MHz的等幅扫频测试信号，图中波形为标准200kHz～6MHz等幅正弦扫频信号。其波形特点为：标准幅度为1V_P-P；有-0.3V的行同步头；有0.3V_P-P的色同步头；有+0.7V的等幅、正弦/200kHz～6MHz扫频图像信号；用等幅扫频测试信号作为信号源代替摄像机，送给同轴电缆传输，则可看出传输系统的频率响应。

图3-47为测试信号（标准视频信号）经过一段长为1500m的SYV-75-5型电缆传输后，在输出端的75Ω负载上得到严重衰减失真信号。其波形特征如下：

（1）信号幅度有明显衰减（导致图像对比度下降）；

（2）低频分量衰减小，高频分量衰减大，频率越高衰减越大；高频分量的严重衰减，将使图像清晰度、分辨率质量下降；

（3）频率为4.43MHz的色同步头已所剩无几，引起图像色调和色饱和度的严重失真；

（4）原来方正的-0.3V行同步头，不仅幅度有明显衰减，而且前后沿上升/下降时间拉长，导致图像所有轮廓边沿变得模糊不清。

从图3-47中可以看出所有0～6MHz频率幅度都有衰减，频率越高衰减越大，即改变了源信号“等幅”特征，或者说改变了源信号各种频率分量之间的相对比例关系，这就叫频率失真。这说明视频信号通过同轴电缆传输不仅会产生幅度衰减，还会产生不可忽视的频率失真。从对图像质量的影响来看，幅度降低，可使灰度等级降低，图像变暗淡；特别是高频成分快速衰减，使图像变得模糊拖尾，清晰度和分辨率严重降低。同时，因为4.43MHz的色度副载波也快速衰减，解调幅度不够，将使色饱和度和色调变坏，甚至失去彩色。

图3-48为加权视频放大器的“频率加权补偿特性”波形图。其波形特点如下：

图3-47 失真的等幅扫频信号

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图3-48 加权视频放大曲线特性图

（1）高频信号幅度明显高于低频信号幅度；

（2）表明放大器对200kHz～6MHz的等幅正弦信号呈现了不同的放大特性；频率低放大量也低，频率越高放大量也越高；

（3）频率加权的本质就是放大器在应用带宽内，对不同的频率分量附加有不同的增益“权力”，频率低则增益低，频率越高则增益越高。这一特性刚好与电缆衰减的频率特性相反、互补；

（4）为适应工程商对不同电缆长度的需要，放大器的频率加权特性还要具有足够高的增益和连续可调的性能。

图3-48说明频率越高，增益越高，规律是与电缆的传输特性相反、互补。所以用它来放大失真的测试信号，刚好可以恢复到测试信号的特性，实现“完全补偿”，图像也就恢复到了源信号水平。

（二）视频放大器主要技术规格要求

频率响应：10Hz～6MHz（±3dB）；

视频输入：1.0V_P-P/75Ω；

视频输出：0.6 V_P-P～2.0 V_P-P/75Ω；

视频增益：≥10dB±3dB；

带宽：≥6MHz；

视频输入/输出插座：BNC或RCA；

输入电压：AC220V±10%，50Hz；

工作温度：-10～+50℃；

功耗：一般≤5W。

（三）同轴视频加权放大器的应用案例

应用频率加权视频放大技术，在保证恢复原图像质量的原则下，可以把75-1/2/3/5/7同轴电缆的传输距离由一二百米扩展到了二三千米。这已经与多模光端机传输距离相当。传输电缆采用物理发泡聚乙烯材料的同轴电缆SYWV的64编电缆就可以实现，如图3-49所示。

图3-49 同轴视频加权放大器系统配置图