AHD | Full HD 1080p | 2k | 500 m | realtime Videoübertragung
Dieses Artikel is geschrieben durch Pipex Solutions - Johannes Dürrwaechter
Update August 5, 2020
Das Übertragungsprinzip
AHD (Analog High Definition Video) eignet sich sehr gut für den Umstieg von SD- auf HD-
Technologie. Das Signal ähnelt einem SD-FBAS-Signal, wobei die Bandbreite des Signals bei ca. 50MHz liegt im Vergleich zu 5,5MHz beim herkömmlichen SD-Signal. Die relativ große erforderliche Bandbreite, die Auswirkungen der nichtlinearen Kabeldämpfung und weitere physikalische Nebeneffekte stellen die technischen Herausforderungen für die Entwicklung dar.
Für die Entwicklung haben wir ausschließlich die verschiedenen, erhältlichen Kameramodule von Skoopia verwendet. Wir haben aus Gründen der besseren Beherrschung von Störsignalen die symmetrische Übertragung über STP (shielded twisted pair) Kabel mit definierter Impedanz gewählt und dabei folgende verschiedene Kabelvarianten verwendet:
Das Kamerasignal wird also abhängig von der Art und Länge des verwendeten Übertragungskabels entweder direkt (bei Längen kleiner als 30-50m ) oder über einen Leitungstreiber mit Höhenan-hebung in das Kabel eingespeist. Bei Leitungslängen im Bereich 300-500m ist der Leitungstreiber auf jeden Fall notwendig. Am Kabelende wird das Signal dann wieder so aufbereitet, dass ein Norm-signal von 1 Vss an 75 Ohm zur Verfügung steht.
Die verwendeten Komponenten
Die von uns entwickelten Baugruppen sind ein Leitungstreiber mit Höhenanhebung auf der Kameraseite und eine Baugruppe zur Wiederaufbereitung des Kamerasignals am Kabelende.
Leitungstreiber für Kameraseite
Der Leitungstreiber hat dieselben Dimensionen wie das Kameramodul 21C14AT von Skoopia.
Beide Baugruppen (links Kamera, rechts Leitungstreiber ) ergänzen sich optimal zu einer Funktionseinheit. Das ZZF-Kabel der Kamera kann direkt auf der Rückseite des Leitungstreiber in einen ZIF-Verbinder gesteckt und fixiert werden. Das Videosignal und alle übrigen Signale der Kamera stehen auf einer Microbuchse zur Weiterleitung zur Verfügung. Ebenso wird auch die Versorgungsspannung für Kameramodul und Verstärker über diese Buchse angeschlossen.
Signalaufbereitung am Kabelende
Da die Baugruppe derzeit noch nicht komplett fertig vorliegt, können wir noch keine Bilder davon zeigen. Das Blockschaltbild der Kernbaugruppe für die Signalaufbereitung ist jedoch im Bild unten dargestellt.
Das symmetrische Videosignal wird einem einstellbaren Dämpfungsglied zugeführt, das die folgenden Stufen, wegen der erforderlich hohen Verstärkung (bis zu 60dB), vor Übersteuerung schützt. Danach wird das Signal in ein unsymmetrisches Signal gewandelt und zwei wiederum einstellbaren Verstärkern zugeführt, deren einer Ausgang direkt auf die Addierstufe geht und der andere zum Videoequalizer geführt ist. Nach der Addition der beiden Signale geht es dann zum Klemmverstärker und danach zu den beiden Ausgängen.
Die gesamte Schaltung findet in einem Abschirmbecher mit 60 mm Kantenlänge Platz. Zusätzlich wird die Spannungsversorgung für die Verstärker und die Frequenzeinstellung des Equalizers benötigt.
Wir beabsichtigen zunächst , die Baugruppe als betriebsfertige Version mit Netzteil anzubieten, so dass der Test für Hersteller zeitsparend und einfach durchzuführen ist. Ebenso kann die Baugruppe auch kundenspezifisch angepasst werden, um sie für den Einbau z.B. in einer Kabeltrommel zu optimieren. Der Eingangsbereich für die Versorgungsspannung ist 9-36V.
Einstellmöglichkeiten
Alle Einstellungen werden per Computer mit einer kostenlosen Software vorgenommen. Dies erlaubt die komplexen Einstellungen auf Dateien zu speichern und auch wieder zu laden. Ebenso können sie auch im EEPROM der Baugruppe gespeichert werden, wobei insgesamt 62 Speicherplätze zur Verfügung stehen. Mit diesen lassen sich verschiedene Kabellängen und Typen flexibel verwalten. Die Einstellung per Computer ermöglicht auch die Programmierung der Parameter über USB/VCP- oder RS485-Schnittstelle, falls die Schaltung unzugänglich eingebaut sein sollte.
Das verwendete Labormuster, mit dem das Bild entstand, hatte noch einen 16 Bit Wandler für die Einstellparameter, was die hohen Zahlenwerte erklärt. Unsere Versuche haben jedoch gezeigt, dass für die Serie eine 12 Bit Auflösung ausreichend ist, was sich auch im Preis niederschlägt.
Wir haben die Parametersätze für unsere Kabelvarianten alle erstellt und sie stehen zur freien Verfügung. Als Dienstleistung bieten wir an, Sie bei der Bestimmung der Kabelkennwerte und der Parametrierung der Signalaufbereitung zu unterstützen.
Insgesamt kann man sagen, dass die umfassenden Einstellmöglichkeiten die Mehrzahl aller in der Praxis vorkommenden Fälle abdeckt. Kundenspezifisch notwendige weitere Einstellmöglichkeiten und/oder Erweiterungen können natürlich auch realisiert werden. Die Kombination der beiden Baugruppen erlaubt eine reproduzierbar zuverlässige Videoübertragung bis zu 500m mit hoher Qualität.
Im Anhang zusetzliche Information: