1、第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 第第3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.1 同軸電纜視頻傳送同軸電纜視頻傳送 3.2 非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線(UTP)視頻傳送視頻傳送 3.3 光纜視頻傳送光纜視頻傳送 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.1 同軸電纜視頻傳送同軸電纜視頻傳送 圖像信號的傳輸是應用電視系統的重要部分，在大型系統和需要進行遠距離監視和控制的系統中，建立高質量的圖像信號傳輸網絡是應用電視系統的關鍵。長距離傳輸引起的圖像質量下降會影響整個系統的質量，也限制了電視系統的應用范圍；敷設線纜需要巨大的工程量。這些原因使傳輸環節成為決定應用電視系統的質量、造

2、價和工作難度的主要因素。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖像信號的傳輸有多種方式，可以通過不同的介質傳輸，可以采用不同的調制方式。表31給出了幾種圖像信號傳輸方式的特點和適用范圍，具體應用要結合實際條件進行選擇。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 表31 幾種圖像信號傳輸方式的特點和適用范圍第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 無線方式設備成本較高，保密性差，必須取得無線電管理委員會的許可，傳輸多路信號時必須相互避開所用的頻道。若采用微波定向傳輸，設備架設比較困難，所以較少使用。 圖像信號的基帶傳輸(視頻傳輸)是最為常用的傳輸方式，即使采用調制技術，仍然可以把傳

3、輸設備(調制、解調器)與線纜視為一個整體，把它看作一個視頻入視頻出的傳輸過程。 對傳輸系統質量的評價也是把線纜與相關的傳輸設備結合在一起進行。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 在某種意義上,同軸電纜視頻傳輸可以看作是視頻設備之間的直接連接。它不需要或只需要較少的附加設備，在一定范圍內可獲得較好和穩定的圖像質量，線纜敷設、接續和維護方便。它是目前大多數應用電視系統所采用的圖像信號傳輸方式。它所利用的傳輸介質是同軸電纜。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.1.1 同軸電纜的結構與特性 1. 同軸電纜的結構 圖31是同軸電纜結構示意圖。同軸電纜由中心導體、絕緣介質、屏蔽層和

4、護套四部分組成。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖31 同軸電纜結構示意圖 中心導體絕緣介質屏蔽層護套第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 中心導體是實現電信號傳輸的基本通道，是一根圓柱型或由多股導線絞合而成的柱型銅質導體，它位于電纜的中心。絕緣介質，它充滿屏蔽層和中心導體之間，形成一個不導電的空間，主要材料是聚乙烯。真空或干燥的空氣是最好的絕緣介質，所以目前多采用通過物理方法形成的泡沫聚乙烯作為電纜的絕緣介質。它的主要作用是保證中心導體和屏蔽層之間的幾何位置，防止電纜變形，它在很大程度上決定著電纜的傳輸速度和損耗特性。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 屏蔽層

5、是與中心導體同心的環狀導體，采用細銅導線編織而成。它既能將電信號約束在一個封閉的空間中傳送，又能阻止外界其他信號串入電纜，同時對加強電纜的機械強度也有很大的作用。所謂同軸就是指屏蔽層與中心導體之間的這種均勻的同心結構。 護套是起防水、防潮，抗磨損作用的塑膠材料，保護導體不被銹蝕和磨損。專用電纜經常還加有鋁皮或鉛防護，既加強了機械強度,也增強了抗干擾性。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 同軸電纜的特性阻抗有50、75等規格。主要型號有:SYV型，它的絕緣層為實心的聚乙烯；SBYFV型，其絕緣層應用泡沫聚乙烯。在應用電視工程中，視頻信號的傳輸主要用SYV型和SBYFV型特性阻抗為75的

6、兩種同軸電纜。單以衰減特性來說，同樣直徑的這兩種電纜，SBYFV型的衰減量比SYV型要小。為了便于比較，表32列出了幾種同軸電纜的性能。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 表32 幾種同軸電纜的主要參數第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 2.同軸電纜的特性 同軸電纜在視頻范圍內是一種有損耗的傳輸線，我們可以用傳輸線理論對它進行分析。 1) 同軸電纜的等效電路 在電特性上,同軸電纜可以看成是一個四端網絡，而這一個四端網絡又是由無數個無限小的四端網絡(也就是無限小的電纜段)串聯組成的。回路導線上存在著均勻分布的電阻和電感，回路中心導體和屏蔽層之間分布著電容和電導，這些無限小的四

7、端網絡的結構形式(等效電路)如圖32所示。圖中，R為回路單位長度的有效電阻，L為單位長度電感，C為內外導體間單位長度的電容，G為內外導體間單位長度的電導。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖32 均勻電纜的等效電路 RLLRGCCGRLCG第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 為了討論方便，我們假設電纜段的物理性質和結構沿著長度都是均勻的，稱為均勻電纜。(實際電纜是不均勻的，總存在著微小的差別。)電纜的每一無限小段都是相同的，那么對于全長來說，就可以看作是由這樣的無限小電纜段串聯而成。圖32為同軸電纜的等效電路。所以，同軸電纜是一種分布參數電路。在集中參數電路中，信號傳輸的

8、持續時間與該信號本身變化的時間相比要短得多，信號的能量集中消耗和存儲在電路的各個元件(R、L、C)上。 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 因此，集中參數電路的電壓或電流和空間坐標的位置無關，它們只是時間的函數，即在集中參數電路(或稱短線)中電壓或電流是均勻分布的。在分布參數電路中，如同軸電纜，信號傳輸的持續時間與該信號本身變化的時間可以相比或長得多，因此在這種電路中，電壓或電流不僅是時間的函數，而且還與空間的坐標有關，即在分布參數電路(或稱長線)中，電壓或電流的分布是不均勻的。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 2)衰減常數、相移常數和波阻抗Z 從同軸電纜的等效電路可以得

9、出電纜的兩個傳輸參數：傳播常數和波阻抗(特性阻抗)Z。傳播常數是個復數，它的實數部分稱為衰減常數，它的虛數部分稱為相移常數。和Z可以用下式表示：()()jRj L Gj CRj LZGj C(31) (32) 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 式中:表示信號在均勻電纜上每單位長度的衰減值;表示信號的相位在均勻電纜上單位長度的變化值;波阻抗Z表示信號在沒有反射時電纜所呈現的阻抗。R、L、G、C分別代表單位長度電纜的電阻、電感、電導和電容。(、Z都是的函數，都隨頻率變化。)第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 (1)衰減常數。衰減常數是信號頻率f的函數，單位為dBm或dBkm。

10、因為信號在同軸電纜里傳輸時，除有導體的電阻損耗外，還有絕緣材料的介質損耗，這兩種損耗都隨著電纜線的加長和信號頻率的增高而增加。圖33表示出不同長度的SYV755型同軸電纜在傳輸0.5MHz到7MHz信號時的實際衰減情況。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖33 不同長度的SYV755型同軸電纜在 傳輸信號時的實際衰減情況0.20.40.60.8012345678f / MHzUo / Ui250 m500 m750 m1000 m1250 m1500 m第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 衰減常數不但與電纜的長度和頻率有關，還與同軸電纜的直徑、絕緣體的介電數有關。金屬損耗

11、造成的衰減，與 成正比；介質損耗造成的衰減與f成正比，但在頻率為幾兆赫時介質損耗造成的衰減不大于總衰減值的1%，因此同軸電纜的衰減常數大致與 成正比。 在工程中，應根據要求的衰減量選擇合適的同軸電纜。圖34是幾種不同規格的SYV型同軸電纜的衰減特性。ff第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖34 不同規格SYV型同軸電纜的衰減特性41020304050012468 1015f / MHz衰減 / (dB / km)SYV-75-3SYV-75-5-2SYV-75-7SYV-75-9第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 (2)相移常數。相移常數隨信號頻率的增高和電纜的增長而增大

12、。不同結構、材料和直徑的電纜也具有不同的相移特性。 (3) 波阻抗(特性阻抗)Z。 特性阻抗Z的普遍形式為公式（32）。從式(32)可以看出同軸電纜的特性阻抗Z是信號頻率的函數。在高頻率時，LR、CG，同軸電纜的高頻波阻抗也可寫成下式形式：LZC (33) 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 市售同軸電纜所標的波阻抗就是指高頻時的特性阻抗。考慮到視頻信號是20Hz6MHz的寬頻帶信號，同軸電纜在低頻時和高頻時所表現出來的阻抗不相同，無法做到完全的匹配。但是圖像細節信號都在1MHz以上的頻帶內，只要高頻段阻抗匹配就能夠滿足傳輸的要求，在低頻段即使有微小的失配，圖像也不會有明顯的重影失真

13、。因此，只要按電纜的高頻特性阻抗(也即生產廠的標稱特性阻抗)進行阻抗匹配就可以了。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.1.2 同軸電纜損耗補償器 在應用電視系統中，大多采用同軸電纜基帶傳輸方式。傳輸距離越長，視頻信號的衰減越大；信號頻率越高，衰減越大，同時也會引起很大的群延時失真。由于相位校正是很難實現的，所以電纜補償主要對攝像機輸出的1V(pp)視頻信號進行幅頻失真的補償。一般情況下，經過300米SYV755型同軸電纜的傳輸后，圖像還能達到400線左右的分辨力，則認為能夠滿足一般應用的要求。在傳輸線超過300米后，應該考慮使用電纜補償器，以保證圖像質量。第第3 3章章 圖像信號

14、的傳送圖像信號的傳送 1.電纜補償器的原理 圖35是電纜補償電路原理圖。電路主要由RC電路組成，通過減少高頻分量負反饋的方法，來提高其增益，從而進行頻率均衡和補償。如果將電纜的衰減曲線分成幾段，對應于各段都用一組RC電路予以補償。這樣電路的幅頻曲線就比較接近電纜的衰減曲線的補償曲線，實現對規定長度電纜段衰耗的整體補償。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖35 RC電纜補償電路原理圖 E EC1C2C3C4R1R2R3R4C1C2C3C4R1R2R3R4 E E(a)(b)第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 電路35(a)中RC補償電路串接在三極管的基極回路里。容抗Zc=1

15、/C是隨著頻率升高而減小的。我們把容抗Zc=R時的頻率叫RC串聯電路的中心頻率f0，那么f0=1/2RC，如圖36所示。工作頻率低于f0時串聯電路的阻抗主要決定于電容C，工作頻率高于f0時串聯電路的阻抗主要決定于電阻R。在設計補償器電路時，可以查閱所用長度同軸電纜的衰減，畫出其衰減曲線，然后根據補償精度的要求分段選取中心頻率，就可以決定出RC補償電路的數值和段數。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖35(b)電路中RC電路是并聯在晶體三極管的發射極負反饋電阻上的，RC電路的阻抗將隨頻率升高而減小，使放大器放大倍數K增加，從而對電纜損耗進行補償。 圖37是長度是1km的SYV755電

16、纜的衰減曲線和對應的補償曲線。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖36 RC串聯電路頻率與阻抗關系ZRof0第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖37 長度為1km的SYV755電纜的衰減曲線 和對應的補償曲線 0.60.40.20 123456 78f / MHzUo / UioKf(a)(b)第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 2.電纜補償器的組成 電纜補償器除了RC電路補償高頻衰減外，為了消除電纜芯線和屏蔽層上的干擾，輸入級采用差分平衡電路，電路的增益和補償點應可微調，以滿足輸出視頻信號1V(pp)幅度和補償的要求;輸出級要低阻抗輸出(75)。第第3 3章

17、章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖38是電纜補償器的原理方框圖。圖中補償器有1000米和2000米兩種補償長度，用開關轉換。在2000米時，增加一級RC補償電路。這個電纜補償器的視頻輸入插座與機箱絕緣，使同軸電纜的中心導體和屏蔽層以平衡的形式接到運算放大器的同相和反相輸入端;經長距離傳輸后的視頻信號，幅度較小，還可能混有干擾信號，調整電位器R可以使干擾信號得到抑制。視頻信號在放大器中放大后被耦合到由三極管和RC補償電路組成的補償級。這一級采用發射極補償的辦法，調整RC串聯電路中電阻或電容的數值，可以改變補償曲線的幅度和補償點。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖38 電纜補償器的

18、原理方框圖 S1RC補償 電 路箝 位電 路增 益控 制輸 出 級S21km1km2km2km同 軸電 纜差 分輸 入 級RC補償 電 路R第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 仔細調整四個并聯RC電路的參數，就可以得到合適的補償曲線。實際調整時，把需要補償的電纜的一端接到掃頻儀輸出端，電纜的另一端與補償器輸入端相接，掃頻儀的輸入端接到補償器的輸出端。調整RC電路，直到掃頻儀表示出從20Hz7MHz的振幅不平度小于3dB為止。這表示電纜補償器的頻響曲線已調好。也可用有多波群信號的電視信號發生器來調整，需要補償的電纜一端接多波群信號，電纜的另一端與補償器輸入端相接，補償器的輸出端接示波器

19、，用示波器監視補償器的輸出來調整RC，直到示波器上多波群信號振幅不平度小于3dB為止。最好是用一種方法調整，用另一種方法驗證。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 RC補償電路后面是箝位級和增益調整級。箝位的目的是為了進一步消除低頻交流干擾和恢復視頻信號經多級交流耦合而失去的直流電平。增益調整級的目的是使最后輸出的視頻信號幅度在1V(pp)1.2V(pp)。輸出級應具有一定的放大倍數，較寬的通頻帶和75的輸出阻抗。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.1.3 同軸電纜基帶傳輸容易出現的問題及解決辦法 基帶傳輸還有一個缺點是抗干擾能力差，同軸電纜容易受廣播和低頻電磁波的干擾。

20、 1.廣播干擾 同軸電纜在架空敷設時，電纜線本身就成了一根很長的天線，在受到廣播電磁波感應時，感應出電位差，這個電位差產生在電纜線屏蔽層兩端(芯線也存在感生電位差，但較小)，如圖39所示。假設A端電位EA高于B端電位EB(EAEB)，則電纜A端屏蔽層通過信號源內阻與芯線相連，B端芯線通過75負載連于電纜屏蔽層。 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 屏蔽層的電位差EA-EB就通過以上回路而形成了干擾電流，該電流在負載電阻75上形成干擾壓降而疊加到視頻信號上。這種干擾頻率一般在幾百千赫到幾兆赫，對圖像產生較為穩定的網紋干擾，干擾頻率越高條紋就越細越密，大于10MHz的干擾已基本上不影響觀

21、看效果了。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖39 廣播干擾形成原理示意圖 同 軸 電 纜內 阻干 擾 電 流信 號 源BAEAEBR芯75 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 將電纜埋地敷設是抑制這種干擾的最好辦法。也可采用鉛包電纜或具有外屏蔽層的對稱平衡電纜作為傳輸線，當然這時傳送的信號也必須是平衡方式輸出。當只能采用同軸電纜傳輸時，應使電纜線屏蔽層單端接地，同時在接收端設置對稱輸入的電纜補償器，如圖3-10所示，該補償器有輸入信號平衡調整電位器，適當調整該電位器，就可以抑制干擾所引起的網紋。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 采用高電平傳輸的方法也能較好地

22、抑制廣播和其他較低頻率電磁波的干擾。方法是把視頻信號放大到58V(pp)后再饋送到電纜上去，在接收端干擾電平相對于視頻信號就減小了，傳輸距離也可更遠一些。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖310 對稱輸入抑制廣播干擾示意圖 同 軸 電 纜內 阻干 擾 電 流信 號 源BAR運 放EAEBR芯第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 2.低頻干擾 低頻干擾主要是50Hz工頻干擾。這種干擾使圖像產生水平黑色滾道，嚴重時使圖像不同步，無法觀看。形成50Hz干擾的主要原因是地電位差。在城市和工廠區，用電設施很多，大功率設備多，用電設備的三相不平衡或接地方式不同時，就會形成較大的地電流

23、。這個電流通過具有地電阻的大地時，就會在兩地之間形成電壓降，如果電纜線兩端都接地，地電位差就會在電纜線上形成電流。圖311是地電位差形成干擾電流混入視頻信號的示意圖。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖311 地電位差形成干擾原理示意圖同軸電纜內阻芯電阻干擾電流視頻信號BA地電位差地電阻屏蔽層電阻始端終端75 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 假設始端A點與終端B點存在著地電位差，則形成兩個電流回路。一是通過電纜屏蔽層的電流回路，這一路電流不通過75負載，不構成干擾。二是通過信號源內阻、電纜芯線、負載電阻的電流回路，這一電流在75負載上形成壓降，從而造成了干擾。因此抑制

24、50Hz地電位差引起干擾的最好方法是采用電纜線單端接地。具體施工時，可以在始端把電纜的屏蔽層接地，或在終端把電纜的屏蔽層接地。但要注意，在一個系統工程中，接地方式要一致。一般采用終端(控制端或監視端)接地為好。 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 當應用電視系統中50Hz工頻干擾嚴重時，系統中攝像機全部不接地，攝像機與防護外殼之間絕緣隔離，而防護外殼接地，這是為了使外殼與地電位一致，以保證施工人員的安全。但如果攝像機與防護外殼間有危險的電位差，則應采取防護措施，遵守安全標準。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.2 非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線(UTP)視頻傳送視頻傳送 非屏

25、蔽雙絞線傳輸是應用電視系統中目前較少采用的一種傳輸方式，但當智能大樓內已經按標準敷設了大量的雙絞線(五類線)并且在各相關房間內均留有相應的信息接口(RJ45接口或RJ11接口)，則應用電視系統就不需再重新布線，視、音頻信號及控制數據都將通過敷設的雙絞線來傳輸。隨著智能大樓綜合布線在我國的普及，將會有越來越多的系統采用雙絞線來傳輸。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.2.1 智能大樓 一棟現代化的大樓不僅要有舒適的環境、豪華的裝飾，還必須有話音、數據和圖像等基礎通信設施來提高工作效率，激發辦公人員的創造性。此外，應配置電視監控、安全檢測，以及對供電及空調設備的控制，以便對大樓進行有

26、效的管理。一棟稱得上智能化的大樓應具備以下三個系統：第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 1.大樓自動化系統(BA) 大樓自動化系統主要包括電視監控保安系統、電力及照明管理系統、給水排水管理系統、火災檢測及報警系統、空調管理系統和其他設備監控系統。 2.通信自動化系統(CA) 通信自動化系統主要有電話自動交換機、廣播、傳真和其他數據通信自動化系統。 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3. 辦公自動化系統(OA) 辦公自動化系統主要是計算機和網絡設備，還包括會議電視、綜合管理和輔助決策系統。由于現代科學技術的交叉和互通，實際上這三個系統是你中有我、我中有你，很難清楚地分開。第

27、第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.2.2 綜合布線 智能大樓通過綜合布線將上述各部分構成一個有機的整體。綜合布線系統采用組合壓接方式、模塊化結構、星型布線方法并具有開放系統特征，是一套完整的布線系統。布線系統的網絡采用星型連接。星型拓撲結構的優點在于系統中的任意節點發生故障時可以自動關閉相應的端口，而網絡上的其他終端不受影響。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 綜合布線系統是一種開放式結構，除了能支持電話及多種計算機數據系統，還能滿足電視監控等系統的需要。布線系統采用非屏蔽雙絞線（UTP）和光纜。非屏蔽雙絞線有三類、四類、五類、超五類、六類等幾種，其最高傳輸頻率分別是1

28、6,20,100,100,200MHz。采用的光纖直徑為62.5m、光纖包層直徑為125m的緩變增強型多模光纜，其標稱波長為850nm，長距離也可采用光纖直徑為10m，光纖包層直徑125m，標稱波長為1300nm的單模光纜。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 綜合布線系統所有設備之間的連接端子、塑料絕緣的電纜或導線、電纜環箍都使用色標，不僅各個線對是用顏色識別的，而且線束組也使用同一圖表中的色標。 總之，綜合布線系統采用標準化的統一材料、統一的布線設計、統一安裝施工，集中管理維護，整個大樓的布線系統成為一個有機的整體，便于管理、維護和設備擴展，提高了系統可靠性。第第3 3章章 圖像信

29、號的傳送圖像信號的傳送 綜合布線分六個子系統： 1.工作區子系統 一個獨立的需要設置終端設備的區域宜劃分為一個工作區。工作區子系統應由水平子系統的信息插座延伸到工作站終端設備處的連接電纜及適配器組成。信息插座的類型有墻上型和桌上型，它們各自都有單孔和雙孔兩種型號。插座的接口是符合國際標準的RJ45接口，它既可插計算機的RJ45插頭，也能插電話常用的RJ11插頭。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 2.水平(配線)子系統 水平子系統是由工作區用的信息插座、每層配線設備至信息插座的配線電纜和終端匹配器等組成。攝像機一般不用信息插座，只用配接信息插座的接線盒，在接線盒中，從配線設備來的電纜

30、和從攝像機適配器來的電纜直接相連。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.管理子系統 管理子系統設置在每層配線設備的房間內。管理子系統應由交接間的配線設備(主要是配線架)、輸入/輸出設備等組成。在經常需要重組線路時宜使用插接式交接設備，即用插頭插座連接的交接設備，如110P；在無需經常重組線路時，宜使用夾接式交接設備，即夾接固定連接的設備，如110A。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 4.垂直(干線)子系統 垂直子系統是由設備間子系統、管理子系統的引入口之間的連接電纜組成。如果設備間、計算機房、電視監控的中央控制室處于不同的地點，而且需要把話音電纜連至設備間，把數據電纜連

31、至計算機房，把圖像電纜連至電視監控的中央控制室，則應選取干線電纜的不同部分來分別滿足不同路由話音、數據和圖像的需要。連接電纜一般是大對數電纜，有25，50，75，100對等幾種。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 5.設備間子系統 設備間是在大樓的適當地點設置進線設備，進行網絡管理及管理人員值班的場所，可與程控電話交換機、計算機主機房、電視監控的中央控制室、消防控制主機合并建設。設備間子系統應由建筑物進線設備與電話、計算機、電視監控、消防控制等的配線設備組成。在實際建設中，往往只有電視監控的中央控制室、消防控制主機合并建設，程控電話交換機、計算機主機房都是獨立的。 6.建筑群子系統

32、建筑群子系統是由兩個以上建筑物綜合布線系統組成的，宜采用地下管道或直埋電纜溝內的敷設方式。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.2.3 視頻信號與綜合布線的連接 1.視頻信號以模擬信號形式傳送 1)模擬信號傳送的特點 在智能大樓中，應用電視的視頻信號目前主要是以模擬信號形式傳送的。這種傳輸方法的特點是對圖像質量的影響小，傳輸設備費用低。在攝像機端，視頻信號用視頻適配器將單端的非平衡視頻信號轉換為雙端平衡信號，通過信息插座的接線盒接入綜合布線系統，由五類非屏蔽雙絞線送到中控室， 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 在中控室先經視頻適配器將雙端平衡信號轉換成單端非平衡信號后，

33、再進入電視監控主控設備(如疊加字符、切換和多畫面合成等)，再由主控設備處理后輸出。可以在中控室的監視器上顯示圖像，也可以再經視頻適配器和綜合布線系統將信號傳送到其他地方的監視器上顯示圖像。 用五類非屏蔽雙絞線傳送基帶彩色視頻信號的最長距離為457m，傳送基帶黑白視頻信號的最長距離為762m。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 對云臺和變焦鏡頭的控制信號是從中控室控制設備的RS485接口輸出，經綜合布線系統的一對五類非屏蔽雙絞線送到各個解碼器。解碼器再將串行的控制信號解碼后，由驅動電路輸出控制云臺、變焦鏡頭的電壓信號。 分控制器將鍵盤命令轉換成串行控制信號，經RS485接口輸出，經綜合

34、布線系統送到主控，再由主控制器去控制視頻切換或經過解碼器去控制云臺和變焦鏡頭。分控需要的視頻信號由主控制器切換輸出，經視頻適配器變為雙端信號后，在綜合布線系統中傳送到分控所在地，再經視頻適配器變為單端信號后在監視器上顯示。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 這種方式傳送視頻信號，設備價格較低，圖像的清晰度較高(400電視線以上)，圖像質量主要由攝像機和監視器的性能決定，傳送控制信號能實時起到作用，便于快速調整云臺、變焦鏡頭，能對移動目標進行實時跟蹤攝像。缺點是每一圖像信號都需要有一對雙絞線送到中控室，控制信號也需要用一對雙絞線從中控室送到解碼器(距離不遠的幾個解碼器可共用一對線)；分

35、控所需的圖像信號也需一對雙絞線從中控室送到分控所在地，分控的控制信號也是從分控所在地經雙絞線送到主控制器的。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 2)視頻適配器 視頻適配器可以是電感耦合型的無源適配器，如朗訊科技公司的380B型無源視頻適配器。這種無源視頻適配器是無方向性的，即由非平衡信號轉換成平衡信號或將平衡信號轉換為非平衡信號用的是同一種產品，而國產的視頻適配器大部分是有源適配器，是利用視頻運算放大器或視頻放大器來進行“平衡-非平衡”轉換的，有將平衡信號轉換為非平衡信號和將非平衡信號轉換成平衡信號兩種不同的產品。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 有源視頻適配器一般選用寬

36、帶、高速、有較大驅動能力的視頻運算放大器組成，如AD813、LM6181、LF357等集成運放，附加少量電阻、電容就可組成有源視頻適配器。當買不到上述運放時，也可用通用寬帶視頻放大器LM733加晶體管驅動電路組成有源視頻適配器。圖312是視頻適配器(從同軸電纜轉雙絞線)電原理圖。 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖312 視頻適配器(從同軸電纜轉雙絞線)電原理圖1 75757575 LM72316 k16 k12 k100 100 12 k51141078100 68 k150 k10 k150正輸出接雙絞線接雙絞線10 k150負輸出150 k68 k100 E同軸電纜視頻輸入

37、第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 電纜芯線送來的視頻信號通過分壓電位器接放大器的正輸入端，屏蔽線接放大器的負輸入端，LM733的G1A、G1B、G2A、G2B端不接時，電壓增益為10，調整輸入電位器使適配器輸出幅度合適，放大器的正、負輸出分別經兩級射極輸出器進行電流放大后驅動低阻雙絞線。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖313是視頻適配器(從雙絞線轉同軸電纜)電原理圖。雙絞線送來的正極性視頻信號通過分壓電位器接放大器的正輸入端，負極性視頻信號接放大器的負輸入端，LM733的G1A、G1B、G2A、G2B端不接時，電壓增益為10，調整輸入電位器使適配器輸出幅度合適，放大

38、器的正輸出經兩級射極輸出器進行電流放大后驅動75同軸電纜。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖313 視頻適配器(從雙絞線轉同軸電纜)電原理圖 LM733接 雙 絞 線正 極 性 信 號接 雙 絞 線負 極 性 信 號7575100 100 16 k16 k12 k12 k10141587100 0.01150 k68 k10 k150 E輸 出接 同 軸 電 纜第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 2.視頻信號以數字信號形式傳送 視頻信號以數字信號形式傳送時，攝像機的視頻信號首先送到計算機的采集壓縮卡先轉換成數字信號；然后，利用視頻信號的行間相關性和幀間相關性進行數據壓縮

39、；壓縮數據打包后，通過網卡在網上組播(對一組指定的計算機廣播)。網上任一臺計算機只要被授權且有接收、解壓縮軟件均可在CRT上顯示圖像。控制信號也在網上傳送，網上的任意一臺計算機只要具備相應的控制軟件，都可以接收本機鍵盤、鼠標的控制命令，形成控制數據包后，經網絡送到某臺指定的計算機。 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 這臺計算機接收到控制數據包后，在其RS232接口上輸出串行控制信號，經RS232485轉換器轉換成平衡信號后，再經綜合布線系統送到各個解碼器，由控制數據包指定的解碼器接收到控制信號后，由其驅動電路輸出電壓信號去控制云臺和變焦鏡頭的電機。 視頻信號以數字信號形式傳送最重要

40、的優點是有靈活性和可移動性，可從計算機網絡的任意信息點上獲取壓縮的數字化的電視信號，數據包經計算機解壓縮后在計算機的CRT上顯示，也可調整攝像機的云臺和變焦鏡頭。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 視頻信號以數字信號形式傳送的缺點是： (1) 圖像質量和清晰度由視頻采集壓縮卡決定。 目前一般的采集壓縮卡是CIF格式，即352288點陣，水平清晰度最高能達280電視線。即使攝像機的清晰度高于280電視線，經采集壓縮后圖像信號的清晰度也下降為280電視線。若需要更高的清晰度，必須采用高分辨率的采集壓縮卡。高分辨率的采集壓縮卡價格較高。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 (2)傳

41、送延遲時間長。 圖像信號經采集、壓縮、打包、傳輸、拆包和解壓縮處理后才能在CRT上顯示，整個過程需要一定的時間，一般的計算機要延遲12秒鐘。如果只是觀察圖像，感覺不到這種延遲；值得注意的是，由于這種延遲不能對移動目標進行實時跟蹤，因為調整云臺、變焦鏡頭后，調整的效果要經過12秒鐘后才能看到，這樣，云臺、變焦鏡頭只能作粗調，無法進行精細調整。 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 目前的產品都聲稱能進行PTZ控制，即云臺水平掃描、俯仰和鏡頭變倍三種控制，還勉強可用，光圈和聚焦則不易調節，應采用自動光圈、自動聚焦鏡頭。這一缺點應該引起足夠重視。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送

42、(3) 容易產生數據擁塞。 當網絡中傳送的視頻信號路數較多時，容易產生數據擁塞，使延遲時間變長。視頻信號以數字信號形式傳送目前雖然有許多不足之處，但隨著計算機速度的加快，千兆網的普及，視頻信號以數字信號形式傳送將成為主流。目前市售的硬盤錄像機，采用1GHz的P4CPU，在傳輸速率可達100Mb/s的網上組播，網上同類的PC機能接收210路CIF格式的準實時圖像或錄像。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.3 光纜視頻傳送光纜視頻傳送 光通信是人類最古老的通信方式之一，一直采用大氣作為傳輸介質，通信距離、通信容量受到了很大的限制。光導纖維(簡稱為光纖)的出現，使光通信展現了良好的前景

43、。它具有傳輸損耗低，通帶寬，抗干擾性強的特點，是實現大容量通信的理想介質。電視信號具有很寬的頻帶，長距離傳輸是一個很困難的問題，因此，光纖傳輸成為電視信號傳輸的重要方式。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.3.1 光纖傳輸原理 1.光纖傳輸的特點 1) 傳輸損耗低 光纖作為光信號的傳輸介質具有低損耗的特點，非常適合于長距離傳輸。一般以每公里幾分貝來衡量光纖的損耗，將來會降至每百公里幾分貝，這是電纜傳輸所無法比擬的。 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 2) 傳輸頻帶寬 光纖一般都具有幾百Mb/s以上的傳輸帶寬，非常適合于傳輸速率高于2Mb/s的寬帶業務，實現大容量通信，

44、包括可視電話、高分辨率傳真和高分辨率電視等。光纖傳輸視頻信號能夠保證長距離傳輸具有很高的信噪比，可省去電纜傳輸所需的高頻補償。光纖的寬帶特性不僅適于基帶信號視頻信號的傳輸，還可以實現頻分復用多路(FDM)方式傳輸，可以將多路視頻信號調制于不同的載頻，然后形成一路寬帶(FDM)載波信號，在一根光纖中傳輸。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3)抗干擾性強 光纖傳輸無電磁輻射，無信號泄漏。光纖傳輸中的載波為光波，是頻率極高的電磁波，遠高于電波通信所使用的頻率。它不受干擾，尤其是不受強電干擾。光波是在光纜之內傳輸的，無輻射，對環境無污染，傳送信號無泄漏，保密性強。第第3 3章章 圖像信號的

45、傳送圖像信號的傳送 4)成本低 由于生產技術和制造工藝的提高，光纖傳輸成本(包括光器件、光纜等)下降得很快。光纖生產的主要材料是地球上蘊藏最豐富的石英砂，在當今金屬(如生產電纜所用的銅)資源缺乏的情況下，其意義就更加重大了。目前，按單芯計算光纜的價格與電纜基本相同。從發展趨勢上看，光纜的價格會大大低于電纜。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 5)機械性能好 有人認為光纖機械性能差，易于折斷，線路敷設工序復雜，不如電纜方便。這是一種誤解。現在光纜在機械強度(抗拉強度、抗側壓強度)上均不低于電纜，在施工過程中造成光纖損傷的可能性很小。光纜的重量輕，直徑小，便于運輸，便于施工。近年來，高質

46、量的光纖熔接機、光纖性能測試設備和接頭防護裝置不斷出現，使得光纖傳輸系統的建立更加方便。 此外，光纖傳輸還有信號失真小，系統功耗低，耐高溫，以及沒有接地和短路問題等優點。同電纜相比，在性能上，價格上均具有明顯的優勢。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 2. 光纖與光纜 光纖是光波傳輸的介質，是由介質材料構成的圓柱體，它分為芯子和包層兩部分，光沿芯子傳播。在實際工程應用中，光纖是指由預制棒拉制出纖絲經過簡單被復后的纖芯。纖芯再經過被復，加強和防護成為各種工程應用的光纜。光纖是光通信技術中的一個技術名詞，而光纜是實際光通信系統中的器材。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.光

47、纖傳光的機理 光波在光纖中的傳播過程是一個復雜的電磁場的邊界值問題。但是對大多數實際應用來說，用幾何光學的方法定性分析就足夠了。光纖芯子的直徑要比傳播光的波長高幾十倍以上，因此這種分析方法是正確的。 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 在介紹光纖傳光的機理之前，首先敘述有關光線在介質交界面上的折射和反射現象。如圖314所示，當一束光線投射在兩種具有不同折射率的介質交界面上時，就會發生折射和反射。 假定兩種介質的折射率分別為n1、n2，且n1n2，折射光會向交界面方向偏轉，當入射角1增大至c=arcsin(n2/n1)時，就將沒有光線進入第二種介質，形成全反射。所有入射角1c的光線在交

48、界面處都會形成全反射，c稱為臨界角。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 對于多層介質形成的一系列交界面，若n1n2n3nm，則光線通過每一個界面的入射角逐漸加大，直至形成全反射。由于折射率的變化入射光會受到偏轉的作用，而改變傳播方向。把這樣的分析應用于光纖，就可以很清楚地理解光纖傳光的機理了。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖314 光線的折射和反射 入 射 光 線界 面反 射 光 線全 反 射 光 線折 射 光 線321cn1 n2123第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 光纖由芯子、包層和套層組成，套層的作用是保護光纖，對光的傳播沒有什么作用。芯子和包層的

49、折射率不同，其折射率的分布主要有兩種類型：折射率連續分布型(又稱梯度分布型)和折射率間斷分布型(又稱階躍分布型)。這樣的結構為什么能夠傳光呢?我們結合圖315予以說明。 先以階躍光纖為例，入射光經過光纖端面的折射后進入光纖，除了與其軸線一致的光沿直線傳播外，其余的光線將投射到芯子和包層的交界面，出現以下兩種情況： 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖 315入 射 光包 層纖 芯纖 芯包 層入 射 光軸 線軸 線(a)(b)第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 一種是與光纖軸線的夾角為 (相當界面的入射角大于等于c，折射率的相對變化率=(n1-n2)/n1，即n2=n1(1

50、-)的光線，在界面處形成全反射，這些光線與光纖軸線的夾角將保持不變，呈鋸齒狀無損耗地在光纖芯子內向前傳播，這些光(包括直線傳播光)我們稱之為傳播光。 另一種是與光纖軸線的夾角 的光線，它們在界面處只有一部分形成反射，還有一部分被折射，進入包層，最后被套層吸收，反射的光線再次到達界面時，又會有部分損耗掉，因而不能傳播，這就是非傳播光。22第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 必須指出，上面的敘述是在光纖的軸線截面上進行的。入射光是光纖的軸面光，而實際上進入光纖的光大部分并不是軸面光，所以還存在著第三種光，即泄漏光。這種光線與光纖軸的夾角 ，它在界面的入射角仍大于全反射的臨界角，形成全反射

51、，而得到傳播。由于交界面不平坦等缺陷，這些光會逐漸損耗掉，對于長距離傳輸是沒有意義的。2第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 對于折射率連續變化的光纖也可以進行類似的分析。由于芯子折射率離開軸線逐漸減小，光線進入光纖向芯子與包層的交界面傳播時，就會受到一個向軸心偏轉的作用。與軸線夾角小于一定值的光線將不能達到界面或達到界面形成全反射，而受束于芯子內，呈波浪狀無損耗地向前傳播，成為傳播光。其余的光由于有一部分在界面處折射進入包層，逐漸被吸收掉，而不能傳播。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖316 光纖的折射率分布和典型參數 (a)梯形分布型；(b)階躍分布型n1n1(1)a

52、 25 mb 62.5 m0.012a2b2b2aa 5 mb 50 m0.02n1n1(1)(a)(b)第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 4.光纖的分類 可以從不同的角度(如材料，制造方法，折射率分布及傳播光的模數)對光纖進行分類。表33給出了幾種主要的分類情況。這里對多模和單模光纖說明一下。先簡單地介紹一下模的概念。我們可以把一條光線理解為一個模，或者是不同模表示不同角度的入射光。如我們在前面講得一樣，根據幾何光學(光的射線理論)只要與光纖軸線夾角 的光線都可以傳播。而光的波動理論認為，光纖只能允許有限的離散數目的光(或者模)傳播，實驗也證明了這一點。 2第第3 3章章 圖像信

53、號的傳送圖像信號的傳送 光纖中可以傳播模的數量是芯子的橫截面積和芯子中心與包層間折射率差的函數，二者成正比例關系。當光纖芯子的直徑減小到一定值時，光纖就只允許一個模的光傳播了，即成為單模光纖。顯然單模光纖只傳播軸線光，因此不存在模色散，具有很大的信息載送容量。多模光纖一般可以有幾百個低損耗的傳播模，易與光源和探測器耦合。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 表33 光纖的分類 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 5.光纖的特性 光纖的特性包括傳輸特性、幾何參數和折射率差等。傳輸特性主要是傳輸損耗和帶寬。 1) 數值孔徑NA 光纖的數值孔徑NA是光纖的一個重要參數。它表示一根光

54、纖收集光線本領的大小，即表示光纖易不易激發，以及光纖與光源和別的光纖耦合的難易程度。光纖的數值孔徑越大，其集光能力越強，因而也越容易與其他的光源或光纖耦合。 第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 數值孔徑同時還對連接損耗、微彎損耗、衰減溫度特性和傳輸帶寬等都有影響。數值孔徑過大時，會給制造及傳輸損耗帶來不利影響，因而光纖的數值孔徑應取折衷值。據標準規定，多模梯度光纖的數值孔徑以在0.20左右為宜，單模光纖沒有規定值，但經計算可得出其數值孔徑約為0.11左右，因此單模光纖比多模光纖的耦合效率要小許多。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 數值孔徑NA也表示光纖芯子與包層之間折射率

55、的差。n1為纖芯折射率，n2為包層折射率，且n1n2。折射率的相對變化率為121nnn(34) 從圖317可以看到，max為入射光與光纖軸線的最大外夾角,超過此角的入射光會在包層界面發生折射。能在光纖中傳播的光的最大入射角應滿足如下關系：第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 圖 317包層纖芯n2n1cmax第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 式中,n為光纖外部介質的折射率，對于空氣為1，因n1n2=n，則有max1121/2122 1/212sinsincos(1sin)()cccnnnnnn (35) sin2maxNAnn(36)第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的

56、傳送 2) 傳輸損耗 傳輸損耗是光纖的一項重要光學特性。引起光纖損耗的原因有材料吸收、散射損耗和結構缺陷等。材料吸收是指光在光纖中傳播時，其功率以熱的形式消耗的過程。材料不純是產生材料吸收的一個主要原因。散射損耗是由于光纖的幾何參數或折射率分布的不均勻性造成的，因為這個不均勻性會引起一個傳播模的光功率部分轉移到另一個模上去，這就是散射。如果轉移模為非傳播模，就產生了散射損耗。光纖結構的缺陷也是產生損耗的一個原因，如芯子包層界面不光滑、氣泡、應力、直徑的變化和軸線的彎曲等，都會引起損耗。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3)傳輸帶寬 傳輸帶寬表示光纖的傳輸速率，主要是受到光纖色散的限

57、制。色散將導致脈沖展寬，這是理解其限制光纖傳輸速率最直觀的方法。 光纖色散主要有材料色散、波導色散和模色散。在1.3m波長處石英光纖的波導色散與材料色散互相抵消，因此，在理論上可以制造出1.3m零色散單模光纖如能將石英光纖的零色散點從1.3m移到它最低損耗波長1.55m處，就可制造出色散位移(DS)單模光纖。若能使在長波長的寬范圍內色散都很低、即為色散平坦光纖。這些光纖將為大容量、高速率通信提供更好的介質。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 人們常用帶寬距離乘積(fkm)來計量光纖的傳輸帶寬。而對單模光纖則常用色散值來表示其傳輸特性。 光通信系統的實際傳輸帶寬為0BBL(37) 式中

58、，B0為一公里的傳輸帶寬，L為距離，在大多數應用中取=1。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 6.光纜 光纖傳輸要得到實際應用，必須能適應各種工程施工的要求和各種自然環境條件，因此，要對光纖進行加強、防護，使之成為具有實用價值的傳輸介質光纜。由光纖到光纜是光纖傳輸從實驗室進入實際應用的過程。光纜制造技術的發展對光纖通信的推廣應用起很大作用。 為了保證光纖具有良好和穩定的傳輸特性，光纜設計要考慮以下幾方面：第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 (1) 避免產生纖芯的微彎損耗。 (2) 避免纖芯的表面受到損傷。 (3) 保證光纜有足夠的機械強度、良好的密封性和防潮性能。 (4)

59、多芯光纜要便于識別每根纖芯。 (5) 合理的重量、體積和纖芯空間分布。 所有這些設計考慮主要是為了避免纖芯不受到任何附加應力和損傷，提高可靠性，同時使光纜具有適應工程施工所要求的機械強度，便于現場接續和運輸。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 常用的光纜型式有層絞式和骨架式兩種。 所謂層絞式光纜是以一根纖維加強塑料或鋼絲為中心加強件，外面環繞一層緩沖層。多根纖芯均勻地分布在緩沖層外(分一層或多層)、螺線狀地環繞著中心加強件，纖芯層外面又是一層緩沖層，最外層是防水、防護被復。 骨架式光纜采用一根含有中心鋼絲的特殊形狀塑料骨架、纖芯平穩地放置在骨架周圍的空腔中，纖芯同樣也是螺線狀的環繞著

60、中心鋼絲。這就避免了在光纜折彎時，纖芯受到附加的應力。其外層是防水、防護被復。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 3.3.2 光源 光纖傳輸信息的載體是光波，因此光源是最重要的器件。光纖傳輸用的光源要求有很好的穩定性和足夠的壽命，其波長應與光纖的低損耗區互相一致，同時具有很好的調制性能。體積小，價格低又易于調制的固體發光器件很適合于光纖傳輸。第第3 3章章 圖像信號的傳送圖像信號的傳送 1.發光二極管 發光二極管,簡稱LED(Light Emitting Diode),發射波長為0.80.9m或1.11.6m的發光二極管是最簡單的固體光源。它可以提供足夠的輸出功率和中等程度的光譜寬度