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Dienstag, 25. April 2017
Analoge Videoübertragung im digitalen Video-Zeitalter? Drucken E-Mail

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

 

 
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