專利名稱：將第一三同軸電纜承載的第一組多個電信號傳送給第二三同軸電纜的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及將第一三同軸電纜(triaxial cable)承載的第一組多 個電信號傳送給第二三同軸電纜的設備，這種設備包括處在第一三同 軸電纜與第一光纖電纜之間的第一適配器和處在第一光纖電纜與第二 三同軸電纜之間的第二適配器。本發(fā)明還涉及將電信號從第二三同軸 電纜傳送給第一三同軸電纜的設備。
背景技術：
這樣一種設備對于傳送發(fā)給和來自電視攝像機的視頻、音頻和控 制數(shù)據(jù)都是有益的。在許多電視記錄的情況下，攝像機遠離攝像機控 制單元和記錄裝置。攝像機可以處在演播室表演區(qū)，而控制單元和記 錄裝置或影像混合設備處在其他房間內(nèi)。在外場廣播期間，控制單元 通常處在遠離正在演出的現(xiàn)場的廣播車內(nèi)。在有些體育活動例如賽車 中，要求攝像機離開廣播室或外場廣播車相當大的距離。視頻、音頻、 對講、控制及其他數(shù)據(jù)發(fā)給和來自攝像機。例如，可以從攝像機發(fā)送 節(jié)目視頻，而攝像機取景器視頻被發(fā)送回。許多制造商制造由三同軸電纜連接的攝像機和控制單元。所遇到 的問題是信號惡化隨著電纜長度的增大而增大。其他一些制造商使用 可以覆蓋較大距離的光纖鏈接?，F(xiàn)有技術揭示了將三同軸電纜上的電信號轉(zhuǎn)換為光信號通過光 纖電纜發(fā)送的設備。第二設備將光信號轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送到另一根三 同軸電纜上。在這種現(xiàn)有技術中，各個模擬信號例如在轉(zhuǎn)換器內(nèi)用一些帶通濾 波器予以鑒別，這需要轉(zhuǎn)換電路的一大部分是專為一種型號的攝像機控制單元設計的。光信號通過模擬調(diào)制產(chǎn)生，而這會引起信號的惡化。 盡管光纖電纜是大帶寬和低損耗的，但這種惡化將隨光纖的長度的增 大而增大。US 4,019,048揭示了一種允許改善光纖設備的傳輸特性即允許數(shù) 字信號通過較長的光纖電纜發(fā)送的設備。US 4,019,048中所揭示的設 備接收已經(jīng)是數(shù)字化光形式的信號。這種設備在信號受到數(shù)十公里的 光纖衰變后重建信號，使得信號可以通過若干光纖電纜轉(zhuǎn)發(fā)。這通常 用于要求距離為數(shù)百公里的非常長的海底電纜。US 4,019,048中所揭 示的設備并不將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號，除了這些電信號是處理中 的中間數(shù)字產(chǎn)物以重建光信號。即使在特定的環(huán)境內(nèi)，US 4,019,048 中所揭示的設備承載的數(shù)字信號表示多個電信號，這些信號在任何點 都不重建而始終表示為數(shù)字形式。EP 1 512 235揭示了 一種將電信號作為光脈沖通過空氣發(fā)送。EP 1 512 235中所揭示的設備的優(yōu)點是免除了人為和/或自然光干擾，但本 專利申請中所揭示的本發(fā)明只是用于沒有這些干擾的光纖鏈路。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明用來改善現(xiàn)有技術的設備。 按照本發(fā)明設計的設備如權利要求1中所述。 按照本發(fā)明設計的設備的優(yōu)點如下一旦信號變換為數(shù)字信號就再也沒有明顯惡化，直至信號變換回 模擬信號。在使用較長光纖電纜時，信號質(zhì)量不會惡化，除非超過了 最大作用距離。數(shù)字信號不會由于數(shù)字組件的溫度漂移或老化而惡化。按照本發(fā)明的一個實施例，第二適配器還包括多個數(shù)字濾波器， 各接在數(shù)字解碼電路之一與數(shù)模變換器之一之間，用來進一步減小電 信號的濾波后形式的數(shù)字表示之一的帶寬。按照本發(fā)明的另一個實施例，第一適配器還包括多個各連接在模 數(shù)變換器之一與數(shù)字編碼電路之一之間的數(shù)字濾波器，各用來進一步 的減小電信號的濾波后形式的數(shù)字表示之一的帶寬。6數(shù)字濾波器的優(yōu)點在該領域內(nèi)是眾所周知的，它們比性能類似的 模擬濾波器更為可再現(xiàn)和成本更低。它們可以設計成給出極小脈沖失 真的線性相位。而且，它們不會受到溫度漂移的影響。按照本發(fā)明的另一個實施例，與數(shù)字解碼電路連接的數(shù)模變換器 中的一個或多個數(shù)模變換器的輸出表示在第一三同軸電纜上承載的電信號中的多于一個的電信號。由于消除了需要對各個電信號進行隔離或解調(diào)，因此降低了與每 個攝像機控制單元配合使用的電路需要定制的程度。按照本發(fā)明的另一個實施例，與數(shù)字解碼電路連接的數(shù)模變換器 中的一個或多個數(shù)模變換器的輸出表示在第一三同軸電纜上承載的電信號中的一個電信號。按照另一個實施例，在頻率范圍內(nèi)相鄰的數(shù)字濾波器具有互補的 過渡頻帶，使得合并后的響應是不變和連續(xù)的，這意味著在三同軸電 纜上使用的載波頻率甚至不必勻稱地落在單個數(shù)字濾波器通帶內(nèi)。這進一步降低了為給定的攝像機和控制單元(ecu)設計電路的需要。按照本發(fā)明的另一個實施例，數(shù)字濾波器設計成使得在第一三同 軸電纜上承載的信號可以用求和電路再現(xiàn)，無論這些信號的頻率如何， 只要這些頻率都在一個連續(xù)的頻率范圍之內(nèi)。這使在三同軸電纜上承載的在適配器的工作頻率范圍內(nèi)的任何 信號都可以傳送，從而不需要定制攝像機控制單元專用的信號處理。按照本發(fā)明的另一個實施例，數(shù)字濾波器設計成是互補的，使得 濾波器的頻率響應之和在整個工作頻率范圍內(nèi)是恒定的。這種使用具有互補頻率響應的數(shù)字濾波器減小了各個濾波器響 應交疊的任何頻率響應紋波。按照本發(fā)明的另 一個實施例，設備包括設計成調(diào)整模數(shù)變換器中 的一個或多個模數(shù)變換器的振幅的自動校準電路，用來補償抗混疊濾 波器、模數(shù)變換器或它們所關聯(lián)的包括驅(qū)動器放大器和緩沖器的電路 的增益的不平衡。這降低了對在生產(chǎn)期間進行人工調(diào)整的需要和降低了隨后由于溫度和老化而引起的漂移。按照本發(fā)明的另一個實施例，第二適配器包括與光纖連接的波分 復用器，用來將合并后的光信號分饋給各個第二光傳感器。波分復用允許使用較少的光纖來傳送這些信號。按照本發(fā)明的另 一個實施例，設備設計成將第二三同軸電纜承載 的第二組多個電信號傳送給第一三同軸電纜，設備包括處在第二三同 軸電纜與第二光纖電纜之間的第三適配器和處在第二光纖電纜與第一三同軸電纜之間的第四適配器，第三適配器如第一適配器那樣按照權利要求l、 3、 6、 7、 8、 9之一所述的設計，而第四適配器如第二適配 器那樣按照權利要求l、 2、 4、 5、 6、 7、 IO之一所述的設計，而第一 與第三適配器和第二與第四適配器可以具有不相同的設計。上述設備允許連接在三同軸電纜的兩端的裝置之間進行雙向通 信。由于在裝置之間交換的信號可以不是相同的，例如，第三與第一 適配器的濾波器頻率響應和模數(shù)變換器采樣率可以是不同的，而且第 二與第四適配器的濾波器頻率響應和數(shù)模變換器釆樣率可以是不同 的。在一個雙向設備內(nèi)，第一與第三適配器和第二與第四適配器可以 具有不相同的設計。按照本發(fā)明的另一個實施例，第一和第四適配器與承載來自和發(fā) 給攝像機控制單元(CCU)的電信號的三同軸電纜連接，而第二和第 三適配器與承載發(fā)給和來自電視攝像機的電信號的三同軸電纜連接。按照本發(fā)明的另一個實施例，光纖電纜是混合電纜，包括兩根光 纖和一些銅線，其中第一適配器具有功率雙工器，它由第一三同軸電 纜饋電，設計成允許DC或AC功率流向銅線為處在混合電纜的遠端 和/或第二三同軸電纜的遠端的裝置供電。上述設備允許得到重量輕的裝置，特別是對于攝像機和接近攝像 機的適配器來說，因為不必配置電池或其他電源。


從以下對如附圖所例示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的說明中可以清楚地看到本發(fā)明的上述及其他一些特征和優(yōu)點，在這些附圖中圖1為本發(fā)明的配合電視攝像機使用的優(yōu)選實施例的原理圖；以及圖2示出了接近圖1的攝像機控制單元(CCU)的第一和第四適配器。
具體實施方式
在圖1這個原理圖中，電視攝像機17通過按照本發(fā)明設計的設 備與遠地攝像機控制單元(CCU ) 14連接。第一三同軸電纜1將CCU 14與接口 15相連接。接口 15包括將三同軸電纜l傳送的電信號轉(zhuǎn)換 為光信號的第一適配器。光纖電纜9將光信號發(fā)送給第二接口 16。接 口 16包括將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的笫二適配器。第二三同軸電纜18 將電信號發(fā)送給電視攝像機17。攝像機17發(fā)出的電信號由第二三同 軸電纜18發(fā)送給接口 16。接口 16包括將電信號轉(zhuǎn)換為光信號的第三 適配器。第三適配器是接口 15內(nèi)的第一適配器的鏡像。第三適配器發(fā) 出的光信號由光纖電纜9發(fā)送給接口 15。接口 15包括將所接收的光 信號轉(zhuǎn)換為電信號的第四適配器，電信號由第一三同軸電纜1傳送給 CCU 14。第四適配器是接口 16內(nèi)的第二適配器的鏡像。如上所述， 第一、第三適配器和第二、第四適配器可以具有不同的但符合權利要 求之一所述的設計。下面將對圖2所示的包括第一和第四適配器的接口 15進行說明。在圖2所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，三同軸電纜l與功率雙工 器2連接。功率雙工器2任選地使DC或AC功率可流向混合光纖電 纜9內(nèi)的導線，而在第一三同軸電纜l上承載的較高頻率的電信號饋 送給定向分流/合并器3。接口 15的上部是第一適配器，包括低通濾波器4、模數(shù)變換器5、 數(shù)字處理塊6、光傳感器(TX) 7。下部是第四適配器，包括求和裝 置13、數(shù)模變換器(DAC) 12、數(shù)字濾波器11、數(shù)字處理塊10、接 收光傳感器(RX) 19。定向分流/合并器3將來自第一三同軸電纜1的電信號饋給低通 濾波器4，而不允許來自數(shù)模變換器(DAC) 12的信號到達低通濾波 器4。低通濾波器4用來防止模數(shù)變換過程中的混疊。來自第一三同 軸電纜1的電信號的數(shù)字表示饋送給數(shù)字處理塊6。在這個優(yōu)選實施 例中，數(shù)字處理塊6是用可編程邏輯器件實現(xiàn)的。各流經(jīng)多路復用、 冗余編碼后變換為串行流饋送給光傳感器(TX) 7。光傳感器7將串 行數(shù)字信號變換為光信號。在另一個優(yōu)選實施例中，可以使用帶寬足夠?qū)挼膯蝹€光傳感器。 在這個優(yōu)選實施例中，光傳感器7的光輸出在將不同波長傳感器的光 輸出相加的光多路復用/多路分解器8內(nèi)合并在一起。光多路復用/多 路分解器8還接收來自光纖電纜9的光信號，將這些光信號分開。光 多路復用/多路分解器8的優(yōu)選實施例包括定向耦合器和波長鑒別器。來自光纖電纜9的經(jīng)多路分解的光信號饋送給再現(xiàn)串行數(shù)字信號 的接收光傳感器19。在這個優(yōu)選實施例中，這些信號饋送給數(shù)字處理 塊10，對數(shù)據(jù)進行解串行、解碼和多路分解。在這個優(yōu)選實施例中， 經(jīng)多路分解的數(shù)據(jù)饋送給限定ADC 5和DAC 12工作頻率范圍的數(shù)字 濾波器ll。在這種設計的另一個優(yōu)選實施例中，使用兩個或更多個數(shù) 字濾波器11，它們的頻率響應合計為設備的整個工作頻率范圍的恒定 幅值。本發(fā)明的另 一個優(yōu)選實施例為光傳感器7和19各用 一根光纖。 在本發(fā)明的這個優(yōu)選實施例中，這些數(shù)模變換器12各包括一個數(shù)字變換器和一個重建濾波器。重建的模擬信號由求和裝置13相加后饋送給定向合并/分流器3。合并/分流器3將相加后的電信號饋給第一三同軸電纜1，但不經(jīng)抗混疊濾波器4。在這個優(yōu)選實施例(圖1)中，圖2所示類型的接口 15 (它的一 個實施例如上所述)通過第一三同軸電纜1與攝像機控制單元14連接。 來自接口 14的1光纖電纜9饋送到另一個通過第二三同軸電纜18與 攝像機17連接的類似的接口 16。如果攝像機控制單元14提供功率，功率通過第一三同軸電纜1、 靠近控制單元14的接口 15內(nèi)的功率雙工器2、混合光纖電纜9內(nèi)的 導線、靠近攝像機17的接口 16內(nèi)的功率雙工器2和第二三同軸電纜 18饋送給攝像機。在這種情況下就不需要接口 16和攝像機17的電源。 取決于CCU與攝像機之間的距離，接口 16和攝像機可以用傳統(tǒng)的電 池組之類供電，以避免功率由于銅電纜的電阻而下降。
權利要求
1.一種將第一三同軸電纜(1)承載的第一組多個電信號傳送給第二三同軸電纜(18)的設備，所述設備包括處在第一三同軸電纜(1)與第一光纖電纜(9)之間的第一適配器和處在第一光纖電纜(9)與第二三同軸電纜(18)之間的第二適配器，其特征在于所述第一適配器包括多個低通抗混疊濾波器(4)，各設計成產(chǎn)生電信號的濾波后形式，多個模數(shù)變換器電路(5)，各與低通抗混疊濾波器(4)之一連接，設計成產(chǎn)生電信號的各濾波后形式的數(shù)字表示，第一數(shù)字編碼電路(6)，與各模數(shù)變換電路(5)連接，用來產(chǎn)生多個數(shù)字信號，各表示電信號的數(shù)字表示的一個子集，多個第一光傳感器(7)，各設計成將數(shù)字編碼電路(6)的數(shù)字電輸出之一變換為數(shù)字光信號；第一光纖電纜(9)與第一光傳感器(7)連接，并包括至少一根光纖；第二適配器包括多個與光纖電纜(9)連接的第二光傳感器(19)，各設計成將第一光傳感器(7)產(chǎn)生的通過第一光纖電纜(9)發(fā)送的數(shù)字光信號之一變換為數(shù)字電信號，多個數(shù)字解碼電路(10)，各由光傳感器(19)之一饋給，并再現(xiàn)電信號的濾波后形式之一的數(shù)字表示，多個數(shù)模變換器電路(12)，各與數(shù)字解碼電路(10)之一連接并設計成再現(xiàn)電信號的濾波后形式，求和電路(13)，用來合并再現(xiàn)的電信號的濾波后形式，以再現(xiàn)第一三同軸電纜(1)承載的電信號。
2. 按照權利要求1所述的設備，其特征在于第二適配器還包括 多個數(shù)字濾波器(11)，各接在數(shù)字解碼電路(10)之一與數(shù)模變換器(12)之一之間，各進行操作以減小電信號的濾波后形式的數(shù)字表 示之一的帶寬。
3. 按照權利要求1或2所述的設備，其特征在于第一適配器還 包括多個數(shù)字濾波器，各接在模數(shù)變換器(5 )之一與數(shù)字編碼電路(6 ) 之一之間，各進行操作以減小電信號的濾波后形式的數(shù)字表示之一 的 帶寬。
4. 按照權利要求2或3所述的設備，其特征在于在頻率范圍內(nèi) 相鄰的數(shù)字濾波器具有互補的過渡頻帶，使得合并后的響應是恒定和 連續(xù)的。
5. 按照權利要求1至4中任一項所述的設備，其特征在于與數(shù) 字解碼電路(10)連接的一個或多個數(shù)模變換器(12)的輸出表示在 第一三同軸電纜上承載的電信號中的多于一個的電信號。
6. 按照權利要求1至4中任一項所述的設備，其特征在于與數(shù) 字解碼電路(10)連接的一個或多個數(shù)模變換器(12)的輸出表示在 第一三同軸電纜上承載的電信號中的一個電信號。
7. 按照權利要求2和3或4或5或6中任一項所述的設備，其 特征在于數(shù)字濾波器設計成使得在第 一三同軸電纜(1)上承栽的信號 被求和電路(13)再現(xiàn)，無論這些信號的頻率如何，只要這些頻率都 在一個連續(xù)的頻率范圍之內(nèi)。
8. 按照權利要求7所述的設備，其特征在于數(shù)字濾波器設計成 是互補的，使得濾波器的頻率響應之和在整個工作頻率范圍內(nèi)是恒定 的。
9. 按照權利要求1至8中任一項所述的設備，其特征在于所述 設備包括自動校準電路，它被設計成調(diào)整一個或多個模數(shù)變換器的振 幅，以用來補償抗混疊濾波器、模數(shù)變換器或它們所關聯(lián)的包括驅(qū)動 器放大器和緩沖器的電路的增益的不平衡。
10. 按照權利要求1至9中任一項所述的設備，其特征在于第一 適配器包括將來自第一光傳感器的光信號相加的光合并器，使得這些 光信號可以在單根光纖上傳送。
11. 按照權利要求10所述的設備，其特征在于第二適配器包括 與光纖連接的波分復用器(8)，用來將合并后的光信號分饋給各個第 二光傳感器。
12. 按照權利要求1至11中任一項所述的設備，其特征在于所 述設備設計成將第二三同軸電纜(9 )承載的第二組多個電信號傳送給 第一三同軸電纜(1)，所述設備包括處在第二三同軸電纜與第二光纖 電纜之間的第三適配器和處在第二光纖電纜與第 一三同軸電纜之間的 第四適配器，第三適配器如第一適配器那樣按照權利要求l、 3、 6、 7、 8和9中任一項所述的設計，而第四適配器如第二適配器那樣按照權 利要求l、 2、 4、 5、 6、 7和10中任一項所述的設計，而第一與第三 適配器和第二與第四適配器可以不具有相同的設計。
13. 按照權利要求12所述的設備，其特征在于第三與第一適配 器的濾波器頻率響應和模數(shù)變換器采樣率是不同的，第二與第四適配 器的濾波器頻率響應和數(shù)模變換器的采樣率是不同的。
14. 按照權利要求12或13所述的設備，其特征在于第一和第四 適配器、第二和第三適配器分別裝在兩個不同的、配有與三同軸電纜(1， 18)和光纖電纜(9)連接的輸入和輸出端的外殼(15, 16)內(nèi)。
15. 按照權利要求12至14中任一項所述的設備，其特征在于第 一和第四適配器與承載來自和發(fā)給攝像機控制單元(CCU) (14)的 電信號的三同軸電纜(1)連接，而第二和第三適配器與承載發(fā)給和來 自電視攝像機(17)的電信號的三同軸電纜(18)連接。
16. 按照權利要求12至15中任一項所述的設備，其特征在于光 纖電纜是混合電纜，包括兩根光纖和一些銅線，第一適配器具有由第 一三同軸電纜饋電的、設計成允許DC或AC功率流向銅線以為處在 混合電纜的遠端和/或第二三同軸電纜的遠端的裝置供電的功率雙工 器。
17. 按照權利要求12至15中任一項所述的設備，其特征在于第 一、第四適配器和第二、第三適配器分別通過波分復用器或定向耦合 器與單根光纖的端部耦合。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種將第一三同軸電纜(1)承載的電信號傳送給第二三同軸電纜(18)的設備。這種設備包括處在第一三同軸電纜(1)與光纖電纜(9)之間的第一接口(15)和處在光纖電纜(9)與第二三同軸電纜(18)之間的第二接口(16)。電視攝像機(17)通過這種設備與遠地攝像機控制單元(14)連接。第一三同軸電纜(1)將CCU(14)與接口(15)相連接。接口(15)包括將三同軸電纜(1)傳送的電信號變換為光信號的適配器。光纖電纜(9)將光信號發(fā)送給第二接口(16)。接口(16)包括將光信號變換為電信號的適配器。第二三同軸電纜(18)將電信號發(fā)送給電視攝像機(17)。適配器的鏡像允許將電信號從攝像機(17)發(fā)送給CCU(14)。
文檔編號H04B10/29GK101248601SQ200680030691
公開日2008年8月20日 申請日期2006年8月21日 優(yōu)先權日2005年8月24日
發(fā)明者克里斯·漢布林, 凱爾斯·詹金斯, 加里·沃德斯沃斯, 卡雷斯·福斯特, 菲利普·朗赫斯特 申請人:英特萊莫控股股份有限公司