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Sonntag, 22. Oktober 2017
Analoge Videoübertragung im digitalen Video-Zeitalter?

Analoge Videoübertragung im digitalen Video-Zeitalter?

Auch im fortschreitenden digitalen Video-Zeitalter hat die analoge Übertragung von Videosignalen noch ihre Berechtigung. Nutzung bestehender Kabelnetze, Reichweitenfragen, Echtzeitdarstellung, Bildauflösung sind nur einige zu beachtende Stichpunkte bei den vielfältigen Aufgabenstellungen.

Die in den letzten Jahren steigende Tendenz der Absatzzahlen von Geräten für die analoge Videoübertragung besonders über "symmetrische Zweidrahtleitungen" lässt vermuten, dass bereits verlegte Fernmeldekabel in Gebäuden und auf Betriebsgeländen immer mehr verfügbar werden.
Adernpaarfressende alte IT-Einrichtungen werden zunehmend durch adernsparende moderne Geräte ersetzt, freiwerdende Adernpaare stehen zur Verfügung. Neuverlegung von Kabeln ist kostenintensiv, die Nutzung des vorhandenen Kabelnetzes eine günstige Alternative.

Für die Übertragung analoger Videosignale über symmetrische Zweidrahtleitungen sind jedoch Zusatzgeräte zur Anpassung der unsymmetrischen Signale der Videoquelle (Kamera, Rekorder usw.) an das Kabel und vom Kabel an den Videoverbraucher (Monitor, Rekorder usw.)  erforderlich.
Es müssen die kabelbedingten Signalverluste auf der Empfangsseite ausgeglichen werden. Eine Maßnahme, die häufig nicht berücksichtigt wird und dem Anwender unscharfe Monitorbilder beschert.

Geräteanbieter haben den steigenden Bedarf erkannt. Der Markt bietet Geräte zu unterschiedlichen Preisen und verschiedenen Qualitäts- und Ausstattungsmerkmalen an.

Der Videozweidrahtsender

Um ein analoges, unsymmetrisches Videosignal einer beliebigen Videoquelle an eine symmetrische Zweidrahtleitung anzupassen ist die Symmetrierung des Signals und eine Impedanzanpassung erforderlich.
Wichtig dabei ist auch die zu übertragende Bandbreite. Im Videosignal wird die Farbinformation mit einer Frequenz von 4,43MHz übertragen und ein S/W-Monitor benötigt für eine Darstellung von 500 vertikalen Linien eine Bandbreite > 5MHz.

Im einfachsten Fall erfolgt die Signalübergabe an das Kabel mit einem passiven Videosender, einem Balunübertrager (Mantelstromfilter) mit mehr oder weniger gutem Frequenzgang und ausreichender Anpassung – für kurze Kabelstrecken eine preiswerte Möglichkeit. Die Sender sind meist direkt auf die BNC-Ausgangsbuchsen der Videoquelle aufsteckbar.



Passiver Videozweidrahtsender

Besser geeignet sind aktive Videozweidrahtsender, die auch in kleiner Bauform verfügbar, direkt auf die BNC-Ausgangsbuchsen der Videoquelle aufsteckbar sind und zu einem etwas höheren Preis auf dem Markt angeboten werden.


Die Vorteile der aktiven Signalverarbeitung sind der über die Bandbreite konstante Impedanzwert von Ein- und Ausgang und ein einwandfreier Frequenzgang bis mindestens 5 MHz.


Die erforderliche Versorgungsspannung auf der Videosendeseite ist in den meisten Fällen verfügbar. Der Strombedarf ist äußerst gering.
Bei entsprechender Ausstattung verfügen die aktiven Videozweidrahtsender heute durch integrierte Schutzschaltungen kleinster Bauform über einen sicheren Feinschutz gegen Überspannungen für den Einsatz im Außenbereich.

Aktiver Videozweidrahtsender

 
Die Reichweite

Der Videozweidrahtsender ist nicht die reichweitenbestimmende Komponente einer Videosignalüber-tragung. Vielmehr bestimmen die Signalverluste des Kabels auf der Übertragungsstrecke und die Ent-zerrereigenschaften des Videozweidrahtempfängers auf der Empfangsseite die Übertragungsreichwei-te.

Die Kabelstrecke

Für die Videosignalübertragung auf Zweidrahtleitungen können ausschließlich verseilte Adernpaare genutzt werden, wie sie in Fernmelde- oder Netzwerkkabeln üblich sind.

Die Signalverluste auf diesen Kabeln sind im Wesentlichen abhängig vom Kupferquerschnitt, der Adernisolierung und der Kabelschirmung. Kabel mit großem Kupferquerschnitt, PE- oder Papier-Isolierung der Signaladern sind zu bevorzugen. Einzeln geschirmten Adernpaare sind wegen der hohen kapazitiven Eigenschaften stärker signaldämpfend.

Fernmeldekabel wurden ursprünglich für den festgelegten analogen Frequenzbereich der Sprache von 300Hz bis 3kHz genutzt. Im Videobereich müssen jedoch bis ca. 5MHz übertragen werden.

Mit steigender Frequenz nehmen die Signalverluste auf dem Kabel zu und es können ohne geeignete Videozweidrahtempfänger (Videozweidrahtentzerrerverstärker) keine scharfen und natürlichen Bilder übertragen werden.

Kabeldämpfung in Abhängigkeit von der Frequenz

Kabeldämpfung in Abhängigkeit von der Frequenz
 
Zur Beurteilung der Kabeldämpfung für die analoge Videosignalübertragung hat man sich auf die Fre-quenz 5MHz festgelegt und betrachtet die Dämpfung bei dieser Frequenz in Abhängigkeit von der Kabellänge (normierte Kabeldämpfung). Kennt man die maximale Entzerrmöglichkeit des Zweidrahtempfängers in dB bei 5MHz, kann man die maximal überbrückbare Entfernung direkt im Diagramm für das entsprechende Kabel ablesen. Die über die Bandbreite bis 5MHz nichtlinearen Verluste der Kabel können bei modernen Videozweidrahtempfängern mit wenigen Einstellern ausgeglichen werden.

Die normierte Dämpfung verschiedener Kabel zeigen folgende Diagramme:

Fernmeldekabel I-Y(ST)Y,n x...

 Fernmeldekabel A-2Y(ST)Y, n x...

Da in vielen Anwendungsfällen bereits verlegte Cat.-Kabel genutzt werden sollen, gelten selbstverständlich die gleichen Bedingungen wie bei Fernmeldekabeln, jedoch mit den für Cat.-Kabel spezifischen Eigenschaften des Dämpfungsverhaltens.

 Datenkabel Cat. ...

 

Der Videozweidrahtempfänger

Die am Kabelende verfügbaren "Signalreste" müssen entsprechend der Forderung einer scharfen und natürlichen Bildwiedergabe aufbereitet werden, eine Maßnahme, die mit einem passiven Empfänger unmöglich erreicht werden kann.

Aktive Geräte verschiedener Hersteller unterscheiden sich in der Entzerrmöglichkeit. Diese Angabe in dB bei 5MHz beantwortet die Frage, wie viel der entstandenen Signalverluste auf dem Kabel auf der Empfangsseite ausgeglichen werden können. Je größer die Entzerrmöglichkeit, desto höher die erzielbare Reichweite.

Es sind die technischen Daten der Hersteller für die Reichweitenbeurteilung unbedingt zu berücksichtigen. Achtung, einige Hersteller geben die "maximale Reichweite" für ein Kabel mit geringen Verlusten an.  Es ist also erforderlich, die Reichweite für das zu verwendende Kabel zu ermitteln.


Videozweidrahtempfänger mit PotenzialtrennungBefinden sich Kabelnetz und Videoquellen im Freien oder in Industriebereichen ist der Einsatz von Videozweidrahtempfängern mit eingangsseitiger Potenzialtrennung unbedingt empfehlenswert. Weiterhin ist für diese Anwendungsfälle auf den Einsatz von Blitzschutzeinrichtungen namenhafter Hersteller zu achten, deren Wirksamkeit allerdings nur durch ein umfassendes Blitzschutzkonzept erreicht werden kann.

Videozweidrahtempfänger sind für Wandmontage in kleinen Systemen oder als 19"-Versionen für umfangreiche Überwachungsanlagen auf dem Markt verfügbar.

 

 

 

 

 

 

Videozweidrahtempfänger ohne Potenzialtrennung

Für den Einsatz von Videozweidrahtübertragungen im Innenbereich (Bürogebäude) sind preiswertere Videozweidrahtempfänger ohne Eingangspotentialtrennung ausreichend.

 

 

 

 

 

 

 

Grundsätzlich sind Videozweidrahtempfänger so einzustellen, dass bei richtiger Geräte- und Streckenauswahl das Ausgangsvideosignal dem Videosignal der Videoquelle möglichst nahe kommt. Nur dann ist eine scharfe und natürliche Bildwiedergabe unter Berücksichtigung von Videoquellen- und Videoverbraucherqualität sichergestellt. Die Einstellung darf nicht subjektiv, sondern muss unter Zuhilfenahme eines Oszillografen erfolgen und sich an den gültigen Normen orientieren. Die Einstellung der Geräte ist, je nach Ausstattung, sehr einfach (z. B. patentiertes Entzerrungsverfahren) mit wenig Einstellern oder zeitaufwändig mit vielen Einstellern.

Zusammenfassung

• Die symmetrische Videosignalübertragung über verseilte Adernpaare unter Nutzung vorhandener Fernmeldekabel ist kostengünstig.

• Passive Videozweidrahtsender sind für kurze Entfernungen eine kostengünstige Alternative zu aktiven Sendern.

• Aktive Videozweidrahtsender haben bessere Impedanzanpassungs- und Frequenzgangeigenschaften und sind unwesentlich teurer wie passive Videozweidrahtsender.

• Abhängig von Art und Länge des Übertragungskabels sind unterschiedlich hohe, frequenzabhängige Signalverluste vorhanden.

• Passive Videozweidrahtempfänger können keine Übertragungsverluste ausgleichen. Unscharfe und unnatürliche Bilder sind die Folge.

• Aktive Videozweidrahtempfänger müssen die frequenzabhängigen Verluste des Übertragungskabels ausgleichen können und entsprechend dem Einsatzort ausgewählt  werden.

Dipl.-Ing. Thomas Lambrette
Prokurist / Technischer Leiter
MHM ELECTRONIC GMBH

 

 
Videozweidrahtsignale über UTP-Kabel oder Fernmeldekabel – wo liegt der Unterschied?

Globalisierung- Allgemeine (technische) Betrachtungen zu Geräten für die Videozweidrahtübertragung.

 Im Zeitalter der "GLOBALISIERUNG" sind Vertriebswege "WELTWEIT KÜRZER" geworden. Geräte für alle Anwendungen in Industrie- und Privatbereich werden Länder- und Kontinentübergreifend angeboten.

Der Nachteil für die Anwender ist jedoch, dass die Anforderungen für den Einsatz ein- und desselben Gerätes länderbezogen erheblich voneinander abweichen.


Versorgungsspannungsunterschiede, Netzsteckerunterschiede, Unterschiede in den Sicherheits- und EMV-Bestimmungen werden normalerweise beim Gerätevertrieb durch vertrauenswürdige Unternehmen außerhalb des Entstehungslandes berücksichtigt.

 Anders sieht es jedoch bei den anwendungsspezifischen Geräteeigenschaften aus. Sind diese angepasst auf die technischen Gegebenheiten, Normen, menschliche Gewohnheiten und Einsatzvoraussetzungen der Länder, in denen sie vertrieben werden?

Bei der Beantwortung dieser Frage, bezogen auf Geräte der Videozweidrahtübertragung stellen sich einige Fragen. Jeder Geräteanwender bzw. Geräteanbieter muss diese für sich beantworten, was manchmal auf Grund der verfügbaren technischen Beschreibungen schwierig ist.

In Deutschland gilt für das zu übertragende, analoge FBAS-Videosignal die PAL-Norm. Die geforderte Bandbreite für die Signalübertragung beträgt 5MHz, erforderlich für eine gute Auflösung und den Farbhilfsträger (wichtig für die Farbinformation im Videobild) mit einer Frequenz von 4,43MHz.

 Eine weitere Voraussetzung für eine gute Signalübertragung ist die Anpassungsmöglichkeit an die in Deutschland üblicherweise verfügbaren (bereits verlegten) oder neu verlegten Übertragungskabel. Dieses sind in den häufigsten Fällen Fernmeldeinstallations- (IYStY...) oder Fernmeldeerdkabel (A2YStY...) neuerdings auch CAT...-Kabel.

Eine gute Kabelanpassung erfordert die Impedanzanpassungsmöglichkeit, die Entzerrmöglichkeit für den geforderten Frequenzbereich und zwar für die verschiedenen, vorgenannten Kabel, deren Signalverlustverhalten stark unterschiedlich ist. Forderung ist, dass der Videozweidrahtempfänger am Ende der Übertragungsstrecke in seinen Verstärkungseigenschaften möglichst gut an die Verlustkennlinie des Kabels  anpassbar ist und somit annähernd das PAL-Normsignal wieder hergestellt werden kann.

Ein nicht unwichtiges Thema ist auch die Höhe des zu übertragenden Signalpegels von der Senderseite. Es kann in den vielfältigen Anwendungsbereichen vorkommen, das Fernmeldeinformationen oder Dateninformationen auf benachbarten Kabeladernpaaren durch überhöhte Signalpegeln beeinflusst oder gestört werden. Diese Beeinflussung steigt zusätzlich, wenn die Senderseite kein einwandfrei symmetrisches Signal erzeugt.

Bei der Nutzung verzweigter Kabelnetze für die Videozweidrahtübertragung, besonders in Industrieumgebung, ist erfahrungsgemäß eine Potentialtrennung des Signaleinganges fast unabdingbar um Brummstörungen im Bild zu vermeiden.

Sind diese grundsätzlichen Voraussetzungen an die Produkte für den deutschen Markt nicht erfüllt, kann es beim Einsatz der Geräte zu erheblichen Einschränkungen kommen.

Sind zum Beispiel Geräte auf die NTSC-Norm ausgelegt, muss mit einer eingeschränkten Bandbreite für die Signalübertragung gerechnet werden, da die Bandbreitenforderung hier bei max. 4MHz liegt , die Farbhilfsträgerfrequenz für diese Norm beträgt 3,53MHz. Die für Deutschland geforderte Bandbreite wird somit nur eingeschränkt sichergestellt, erhebliche Reichweitenreduzierungen sind zu erwarten.

Werden als Kabel für die Reichweitenangaben UTP-Kabel (unshielded twisted pair – ungeschirmte Zweidrahtleitung) vom Hersteller genannt, findet man nur teilweise den Hinweis in der Dokumentation auf erhebliche Reichweitenreduzierung bei der Verwendung geschirmter Kabel – Kabel, die in Deutschland fast ausschließlich verfügbar sind.

Weltweit sind UTP-Kabel mit einem Anteil von > 90% die meistverwendeten Kabel für Ethernet-LANs.
Im deutschsprachigen Raum werden UTP-Kabel, Kabel mit ungeschirmten Paaren und ohne Gesamtschirm kaum eingesetzt!

Auf der Senderseite stellt sich immer wieder die Frage des Einsatzes passiver oder aktiver Zweidrahtsender. Dazu ist grundsätzlich zu sagen, dass die Symmetrierung des Videosignals bei passiven Zweidrahtsendern (Balunübertragern) über den geforderten Frequenzbereich von ca. 50Hz bis 5MHz nicht erreicht wird und damit die Vorteile der Störunterdrückung bei symmetrischer Signalübertragung nur eingeschränkt genutzt werden. Auch die erforderliche Impedanzanpassung an die Zweidrahtleitung kann mit den auf dem Markt verfügbaren passiven Zweidrahtsendern nicht verwirklicht werden.

Grundsätzlich ist zu sagen, das der Frequenzbereich der nicht sauber symmetrisch in eine verseilte Zweidrahtleitung eingespeist wird zum störenden Frequenzbereich für die Umgebung wird, da die abstrahlreduzierenden Eigenschaften der verseilten Zweidrahtleitung nicht genutzt werden können.

Bei allen vorangehenden Betrachtungen und Überlegungen kann es ohne Weiteres sein, dass auch Geräte mit aus technischer Sicht nicht ausreichenden Eigenschaften ein "Bild" am Ende einer Übertragungsstrecke ergeben – eine subjektive Beurteilung – denn Störfestigkeit oder auch Störaussendung, die Einhaltung der Signalnorm für evtl. nachfolgende Geräte wie digitale Videorecorder, Video-Grabberkarten usw. sind wesentliche Kriterien für ein dauerhaft gut funktionierendes System und sollten messtechnisch nachgewiesen sein.

Dipl.-Ing. Thomas Lambrette
Prokurist / Technischer Leiter
MHM ELECTRONIC GMBH

 
MHM ELECTRONIC GmbH erhält Pelco Endura Integrator-Zertifizierung

Pelco Endura Integrator-ZertifizierungWir freuen uns, Ihnen mitteilen zu können, dass MHM ELECTRONIC GmbH die strengen Anforderungen für Endura erfüllt und somit uns die Pelco Endura Integrator-Zertifizierung verliehen wurde. Mit dieser Zertifizierung treten wir in die Reihen renommierter Firmen ein, die berechtigt sind, Endura netzwerkbasierte Video-Sicherheitssysteme zu planen, zu verkaufen und zu installieren.

Pelco ist in unserer gesamten Branche für die Bereitstellung innovativer und qualitativ hochwertiger Produkte bekannt. Wir teilen ihre Leidenschaft für Spitzenleistungen, so dass dieses ein wichtiger Schritt bei unseren Bemühungen ist, Ihnen die besten Produkte und Dienstleistungen anzubieten.

 

 
Handbuch für analoge Videoübertragung

 Dipl.-Ing. Thomas Lambrette, Prokurist und technischer Leiter von MHM ELECTRONIC, hat kürzlich das in mehr als zwanzig Jahren gesammelte Wissen über die Grundlagen der analogen Videoübertragung in einem Handbuch zusammengestellt.

Neben einer Vielzahl von Begriffsdefinitionen und Erläuterungen zu den unterschiedlichen Übertragungsmedien sind nützliche Tabellen mit Kabeldämpfungen sowie Hinweise auf einsetzbare Produkte enthalten.

Dieses handliche Hilfsmittel im DIN A5-Format unterstützt den Techniker vor Ort bei der Ermittlung von Fehlerquellen, trägt aber auch bereits in der Projektierungsphase zur Vermeidung von Fehlplanungen bei. 

Das Handbuch ist bei Interesse über Diese E-Mail Adresse ist gegen Spam Bots geschützt, Sie müssen Javascript aktivieren, damit Sie es sehen können  erhältlich.

 
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