專利名稱：基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的增益補(bǔ)償系統(tǒng)，具體的說是一種基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
模擬視頻傳輸系統(tǒng)主要分為發(fā)送端與接受端兩個(gè)部分，該系統(tǒng)完成將本地視頻圖 象傳輸至遠(yuǎn)端的功能。模擬視頻在經(jīng)長距離傳輸介質(zhì)延長傳輸后，由于傳輸線有阻抗，信號 會衰減，接收端還原后的視頻效果不佳，通常需要在接收端進(jìn)行信號放大還原，該過程稱為 視頻增益補(bǔ)償。傳統(tǒng)的模擬視頻延長設(shè)備產(chǎn)品在接收端會有增益補(bǔ)償電路，但是需要人工手動(dòng)調(diào) 整增益補(bǔ)償，調(diào)整時(shí)通過人眼的觀察不斷調(diào)節(jié)設(shè)備增益補(bǔ)償?shù)拇笮亩_(dá)到可以認(rèn)可的顯 示效果，該方式實(shí)現(xiàn)簡單，但是人手工操作存在以下不足(1)由于視頻信號是模擬信號， 其信號始終連續(xù)變化，手動(dòng)做調(diào)整時(shí)為了達(dá)到一個(gè)最佳效果會需要反復(fù)修正增益補(bǔ)償大 小，比較耗時(shí)；(2)視頻效果相對比較主觀，不同的人調(diào)整結(jié)果會有偏差，導(dǎo)致設(shè)備在使用 時(shí)可能會出現(xiàn)不同的人使用時(shí)都會進(jìn)行重新增益補(bǔ)償微調(diào)的情況；(3)設(shè)備多了個(gè)手動(dòng)通 道后，元件相對易出問題，提高了設(shè)備后期維護(hù)成本；(4)當(dāng)應(yīng)用環(huán)境發(fā)生變化，傳輸距離 變更時(shí)，需要重新做增益補(bǔ)償調(diào)整，比較煩瑣。據(jù)申請人研究，視頻信號遠(yuǎn)距離傳輸后，信號存在衰減，導(dǎo)致接收端圖象效果不 佳，通過接收端增益補(bǔ)償來做信號還原，從信息的角度上說這是一個(gè)信息還原的過程，為此 可以通過觀察起始信號和接收信號之間的差別，分析其特征來做相應(yīng)設(shè)計(jì)。通過對模擬延 長信號特點(diǎn)分析，可以得出下面的結(jié)論當(dāng)一方波信號經(jīng)模擬視頻延長設(shè)備傳輸后，其信號 波頭會產(chǎn)生大幅度的衰減，但是其波形幅度變化不大，因而可以通過對該波頭的判斷來獲 知信號的衰減情況。對波頭特征觀察可以發(fā)現(xiàn)其波頭信號僅僅是一個(gè)脈寬大小為20-30ns 的信號，如果采用數(shù)字方式處理，通過高速采樣來判斷，則對處理器件的要求非常高，增加 了設(shè)計(jì)難度和成本?；剡^頭來，對比之前的數(shù)據(jù)波形，其還有另外一個(gè)特點(diǎn)信號波頭會產(chǎn) 生大幅度的衰減，但是其波形幅度變化不大。所以可以采取下面一種方式來判斷模擬視頻 延長設(shè)備其傳輸信號分別為RGB三色信號及HV同步，可以利用其中的2個(gè)色通道分別發(fā) 方波及直流信號，直流信號大小等于方波信號的幅值。若信號未衰減，則在接收端還原后的 信號，方波通道信號減直流通道信號，會有一個(gè)波頭減出來；反之，信號衰減后，波頭會嚴(yán)重 缺失，無法減出波頭信號?，F(xiàn)在信號雖然減出來了，但是其信號脈寬僅僅在20-30ns，幅值大 小為200mV左右，如何做進(jìn)一步變換以便處理器處理是有待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對以上現(xiàn)有技術(shù)中手動(dòng)調(diào)整存在的不足，提出 一種基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，可以提高設(shè)備的擴(kuò)展性及靈活性，能實(shí) 現(xiàn)接收端增益的自動(dòng)補(bǔ)償。
本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端；發(fā)送端包括一個(gè)信號切換開關(guān)、一個(gè)視頻發(fā)送模塊、一個(gè)MCU和一個(gè)通訊模塊；接收端包括一個(gè)視頻接 收模塊、一個(gè)信號切換開關(guān)、一個(gè)波頭檢測電路、一個(gè)MCU和一個(gè)通訊模塊；發(fā)送傳輸?shù)腣GA 信號與調(diào)整用視頻信號經(jīng)發(fā)送端信號切換開關(guān)與視頻發(fā)送模塊相連，發(fā)送端MCU通過發(fā)送 端通訊模塊與接收端通訊，當(dāng)發(fā)送端收到接收端的開始調(diào)整信號后，通過發(fā)送端MCU調(diào)整 用視頻信號引腳控制發(fā)送端信號切換開關(guān)，將信號輸出切換到調(diào)整用信號通道上，視頻調(diào) 整用信號經(jīng)視頻發(fā)送模塊傳輸?shù)浇邮斩俗鲆曨l調(diào)整，發(fā)送端循環(huán)等待接收端完成調(diào)整信 號，當(dāng)發(fā)送端接收到接收端完成調(diào)整信號后，發(fā)送端MCU控制發(fā)送端信號切換開關(guān)將信號 切換到VGA信號，完成整個(gè)調(diào)整過程；接收端視頻信號先經(jīng)視頻接收模塊，然后通過接收端 信號切換開關(guān)分別與VGA輸出口及波頭檢測電路連接，接收端MCU通過接收端通訊模塊與 發(fā)送端相連，當(dāng)接收端收到發(fā)送端連接信號后，給發(fā)送端發(fā)送開始調(diào)整信號，同時(shí)通過接收 端MCU信號切換控制引腳將接收的視頻信號切換到波頭檢測電路，接收端MCU開始通過模 擬采樣通道循環(huán)檢測波頭信號的有無，若沒有檢測到，則增大一點(diǎn)增益，繼續(xù)判斷，如此反 復(fù)，直到檢測到波頭信號，完成增益調(diào)整，之后接收端MCU通過接收端通訊模塊發(fā)調(diào)整完成 信號給發(fā)送端，同時(shí)將信號切換到VGA輸出通道，完成調(diào)整。作為本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案，波頭檢測電路由一個(gè)減法電路、一個(gè)信號放 大電路和一個(gè)峰值檢測電路組成；減法電路的輸入端接調(diào)整信號，減法電路將調(diào)整信號的 波頭信號減出來后輸出給信號放大電路，信號放大電路對波頭信號放大后輸出給峰值檢測 電路，峰值檢測電路將波頭信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘柡筝敵觥p法電路、信號放大電路和峰值檢測電路都是現(xiàn)有技術(shù)中本技術(shù)領(lǐng)域常用的典型 電路。減法電路包括一個(gè)型號為EL5205的運(yùn)放芯片，運(yùn)放芯片的正負(fù)輸入都通過一個(gè)電阻 接調(diào)整信號，運(yùn)放芯片的正輸入串聯(lián)一個(gè)電阻后接地，運(yùn)放芯片的負(fù)輸入和輸出端之間接 有一個(gè)電阻，運(yùn)放芯片的正負(fù)輸入各串聯(lián)一個(gè)電容后接地。信號放大電路包括一個(gè)型號為 EL5205的運(yùn)放芯片，運(yùn)放芯片的正輸入端接上級減法電路的輸出，負(fù)輸入端串聯(lián)一個(gè)電阻 接地。峰值檢測電路由一個(gè)二極管、一個(gè)電阻和一個(gè)電容組成，二極管的輸入接上級信號放 大電路的輸出，二極管的輸出接電阻和電容組成的并聯(lián)電路，電阻和電容并聯(lián)后接地。發(fā)送端MCU和接收端MCU都是型號為PIC16F876A的MCU芯片。發(fā)送端信號切換 開關(guān)和接收端信號切換開關(guān)都是型號為PI5C3383的切換芯片。發(fā)送端通訊模塊和接收端 通訊模塊都是型號為MAX485的通訊模塊。視頻發(fā)送模塊是型號為EL4543的發(fā)送模塊。視 頻接收模塊是型號為EL9111的接收模塊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明從信號特征出發(fā)，巧妙利用信號變化特點(diǎn)完成信號衰減 的判斷；電路設(shè)計(jì)上通過簡單的器件配置完成對納秒級弱模擬信號處理。整個(gè)設(shè)計(jì)中信號 處理部分全由硬件完成，對處理器要求不高，普通的單片機(jī)就能滿足要求；設(shè)計(jì)成本低廉， 信號判斷處理電路由普通的運(yùn)放及二極管，電阻，電容組成，器件簡單且少，占用PCB板面 積小；同時(shí)該設(shè)計(jì)有一定的普遍適用性，可用于其他類似信號還原系統(tǒng)中。該設(shè)計(jì)技術(shù)已應(yīng) 用到某型號產(chǎn)品當(dāng)中，效果比較理想。由于本發(fā)明設(shè)有波頭檢測電路，波頭檢測電路可以對信號放大，以及將交流信號 轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?，直接反映出信號衰減的情況，是增益補(bǔ)償?shù)闹苯訁⒖?，因此處理器難以處理的問題迎刃而解。


圖1是發(fā)送端的連接框圖。圖2是接收端的連接框圖。圖3是波頭檢測電路的電路圖。圖4是減法電路的電路圖。圖5是信號放大電路的電路圖。圖6是峰值檢測電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一本發(fā)明是一種基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收 端。發(fā)送端如圖1所示，包括一個(gè)信號切換開關(guān)、一個(gè)視頻發(fā)送模塊、一個(gè)MCU和一個(gè)通訊模 塊。發(fā)送端MCU是型號為PIC16F876A的MCU芯片，發(fā)送端信號切換開關(guān)是型號為PI5C3383 的切換芯片，發(fā)送端通訊模塊是型號為MAX485的通訊模塊，視頻發(fā)送模塊是型號為EL4543 的發(fā)送模塊。發(fā)送傳輸?shù)腣GA信號與調(diào)整用視頻信號經(jīng)切換芯片PI5C3383與視頻發(fā)送模 塊EL4543相連，MCU PIC16F876A通過MAX485通訊模塊與遠(yuǎn)端接收端通訊，當(dāng)發(fā)送端收到 接收端的開始調(diào)整信號后，通過MCUPIC16F876A調(diào)整用視頻信號引腳控制PI5C3383切換芯 片，將信號輸出切換到調(diào)整用信號通道上，此時(shí)視頻調(diào)整信號經(jīng)視頻發(fā)送模塊傳輸?shù)浇邮?端做視頻調(diào)整。發(fā)送端此時(shí)循環(huán)等待接收端完成調(diào)整信號，當(dāng)發(fā)送端接收到接收端完成調(diào) 整信號后，MCU PIC16F876A控制PI5C3383切換芯片將信號切換到VGA信號，完成整個(gè)調(diào)整 過程。MCU PIC16F876A程序流程循環(huán)檢測設(shè)備連是否接；檢測到連接，發(fā)送信號切換到視 頻調(diào)整信號；等待接受端調(diào)整完成；發(fā)送端接收到完成調(diào)整標(biāo)志，切到正常視頻信號。接收端如圖2所示，包括一個(gè)視頻接收模塊、一個(gè)信號切換開關(guān)、一個(gè)波頭檢測電 路、一個(gè)MCU和一個(gè)通訊模塊。發(fā)送端MCU和接收端MCU都是型號為PIC16F876A的MCU 芯片。接收端信號切換開關(guān)是型號為PI5C3383的切換芯片，接收端通訊模塊是為型號為 MAX485的通訊模塊，視頻接收模塊是型號為EL9111的接收模塊。接收端視頻信號先經(jīng)視頻 接收模塊EL9111，然后通過切換芯片PI5C3383分別與VGA輸出口及波頭檢測電路連接，接 收端MCU PIC16F876A通過MAX485通訊模塊與發(fā)送端相連，當(dāng)接收端收到發(fā)送端連接信號 后，給發(fā)送端發(fā)送開始調(diào)整信號，同時(shí)通過MCU PIC16F876A信號切換控制引腳將接收的視 頻信號切換到波頭檢測電路部分，MCU PIC16F876A開始通過模擬采樣通道循環(huán)檢測波頭的 有無，若沒有檢測到，則增大一點(diǎn)增益，繼續(xù)判斷，如此反復(fù)，直到檢測到波頭信號，完成增 益調(diào)整，之后MCU PIC16F876A通過MAX485通訊模塊發(fā)調(diào)整完成信號給發(fā)送端，同時(shí)將信號 切換到VGA輸出通道，完成調(diào)整。MCUPIC16F876A程序流程循環(huán)檢測設(shè)備是否連接；檢測 到連接，切換信號到檢測通道；增益從最小開始，循環(huán)判斷是否有波頭產(chǎn)生，若沒有檢測到， 則增大增益，反之停止；完成增益調(diào)整，給接收端發(fā)送完成標(biāo)志，信號切換到VGA輸出。發(fā)送端信號雖然減出來了，雖然減出來了，但是其信號脈寬僅僅在20-30ns，幅值大小為200mV左右，如何做進(jìn)一步變換以便處理器處理呢？為此需要對信號放大及交流轉(zhuǎn)直流。于是設(shè)計(jì)了波頭檢測電路。波頭檢測電路如圖3所示，波頭檢測電路由一個(gè)減法電 路、一個(gè)信號放大電路和一個(gè)峰值檢測電路組成；減法電路的輸入端接調(diào)整信號，減法電路 將調(diào)整信號的波頭信號減出來后輸出給信號放大電路，信號放大電路對波頭信號放大后輸 出給峰值檢測電路，峰值檢測電路將波頭信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘柡筝敵?。減法電路、信號放大 電路和峰值檢測電路都是現(xiàn)有技術(shù)中本技術(shù)領(lǐng)域常用的典型電路，在本發(fā)明中只是將三個(gè) 電路組合在一起成為一個(gè)波頭檢測電路，從而達(dá)到對信號放大及交流轉(zhuǎn)直流。減法電路如圖4所示，該電路負(fù)責(zé)將波頭信號減出來，由之前的分析，當(dāng)信號經(jīng)長 距離傳輸后，波頭會產(chǎn)生很大的衰減，所以，信號衰減后會無法減出信號，該電路設(shè)計(jì)時(shí)需 要注意運(yùn)放器件選型，根據(jù)之前的分析，波頭頻率在50MHZ左右，所以在選取運(yùn)放時(shí)要選取 高帶寬運(yùn)放。該電路中，Cl，C2是運(yùn)放電源濾波電容，用于運(yùn)放信號穩(wěn)定；Rl，R2，R3，R4與 運(yùn)放芯片EL5205組成一個(gè)典型的減法電路，其中R3/R1 = R4/R2 ；其信號輸出為Vout = R3/R1* (調(diào)整信號A-調(diào)整信號B)。信號放大電路如圖5所示，由于波頭信號較弱，只有20-30納秒，且信號幅值為毫 伏級，固需要對信號進(jìn)行放大處理，該電路運(yùn)放的正輸入端接上級減法電路輸出，負(fù)輸入端 串一個(gè)電阻接地，當(dāng)正輸入端信號大于負(fù)輸入端信號時(shí)，運(yùn)放輸出高電平；由于負(fù)端接地， 所以只要正輸入端有高于地電壓的信號，既有波頭信號被減出來時(shí)，運(yùn)放輸出高電平，從而 實(shí)現(xiàn)對前端減法器輸出信號的放大。峰值檢測電路如圖6所示，由于信號特征只有幾十納秒，不便處理器采樣判斷，固 設(shè)計(jì)了一個(gè)峰值檢測電路，將信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘枺瑥亩阌谔幚砥鰽D采樣處理。電路由 一個(gè)二極管和一個(gè)電阻電容組成，二極管用于電壓信號的鉗位，電阻及電容組成一個(gè)典型 的RC充放電電路，實(shí)現(xiàn)將交流信號轉(zhuǎn)化成直流信號的作用，R，C參數(shù)的取值要根據(jù)前端處 理信號的頻率來設(shè)定。本發(fā)明還可以有其它實(shí)施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均 落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端，其特征在于所述發(fā)送端包括一個(gè)信號切換開關(guān)、一個(gè)視頻發(fā)送模塊、一個(gè)MCU和一個(gè)通訊模塊；所述接收端包括一個(gè)視頻接收模塊、一個(gè)信號切換開關(guān)、一個(gè)波頭檢測電路、一個(gè)MCU和一個(gè)通訊模塊；發(fā)送傳輸?shù)腣GA信號與調(diào)整用視頻信號經(jīng)所述發(fā)送端信號切換開關(guān)與所述視頻發(fā)送模塊相連，所述發(fā)送端MCU通過所述發(fā)送端通訊模塊與所述接收端通訊，當(dāng)發(fā)送端收到接收端的開始調(diào)整信號后，通過發(fā)送端MCU調(diào)整用視頻信號引腳控制所述發(fā)送端信號切換開關(guān)，將信號輸出切換到調(diào)整用信號通道上，視頻調(diào)整用信號經(jīng)所述視頻發(fā)送模塊傳輸?shù)剿鼋邮斩俗鲆曨l調(diào)整，所述發(fā)送端循環(huán)等待所述接收端完成調(diào)整信號，當(dāng)所述發(fā)送端接收到所述接收端完成調(diào)整信號后，所述發(fā)送端MCU控制所述發(fā)送端信號切換開關(guān)將信號切換到VGA信號，完成整個(gè)調(diào)整過程；接收端視頻信號先經(jīng)所述視頻接收模塊，然后通過所述接收端信號切換開關(guān)分別與VGA輸出口及所述波頭檢測電路連接，所述接收端MCU通過所述接收端通訊模塊與所述發(fā)送端相連，當(dāng)接收端收到發(fā)送端連接信號后，給發(fā)送端發(fā)送開始調(diào)整信號，同時(shí)通過所述接收端MCU信號切換控制引腳將接收的視頻信號切換到波頭檢測電路，所述接收端MCU開始通過模擬采樣通道循環(huán)檢測波頭信號的有無，若沒有檢測到，則增大一點(diǎn)增益，繼續(xù)判斷，如此反復(fù)，直到檢測到波頭信號，完成增益調(diào)整，之后所述接收端MCU通過所述接收端通訊模塊發(fā)調(diào)整完成信號給發(fā)送端，同時(shí)將信號切換到VGA輸出通道，完成調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所 述波頭檢測電路由一個(gè)減法電路、一個(gè)信號放大電路和一個(gè)峰值檢測電路組成；所述減法 電路的輸入端接調(diào)整信號，所述減法電路將調(diào)整信號的波頭信號減出來后輸出給所述信號 放大電路，所述信號放大電路對波頭信號放大后輸出給所述峰值檢測電路，所述峰值檢測 電路將波頭信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘柡筝敵觥?br> 3.如權(quán)利要求2所述的基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所 述減法電路包括一個(gè)型號為EL5205的運(yùn)放芯片，所述運(yùn)放芯片的正負(fù)輸入都通過一個(gè)電 阻接調(diào)整信號，所述運(yùn)放芯片的正輸入串聯(lián)一個(gè)電阻后接地，所述運(yùn)放芯片的負(fù)輸入和輸 出端之間接有一個(gè)電阻，所述運(yùn)放芯片的正負(fù)輸入各串聯(lián)一個(gè)電容后接地。
4.如權(quán)利要求2所述的基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所 述信號放大電路包括一個(gè)型號為EL5205的運(yùn)放芯片，所述運(yùn)放芯片的正輸入端接上級減 法電路的輸出，負(fù)輸入端串聯(lián)一個(gè)電阻接地。
5.如權(quán)利要求2所述的基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所 述峰值檢測電路由一個(gè)二極管、一個(gè)電阻和一個(gè)電容組成，所述二極管的輸入接上級信號 放大電路的輸出，所述二極管的輸出接電阻和電容組成的并聯(lián)電路，所述電阻和電容并聯(lián) 后接地。
6.如權(quán)利要求1或2所述的基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于 所述發(fā)送端MCU和接收端MCU都是型號為PIC16F876A的MCU芯片。
7.如權(quán)利要求1或2所述的基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于 所述發(fā)送端信號切換開關(guān)和接收端信號切換開關(guān)都是型號為PI5C3383的切換芯片。
8.如權(quán)利要求1或2所述的基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于 所述發(fā)送端通訊模塊和接收端通訊模塊都是型號為MAX485的通訊模塊。
9.如權(quán)利要求1或2所述的基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于 所述視頻發(fā)送模塊是型號為EL4543的發(fā)送模塊。
10.如權(quán)利要求1或2所述的基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在 于所述視頻接收模塊是型號為EL9111的接收模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的增益補(bǔ)償系統(tǒng)，具體的說是一種基于模擬視頻波頭檢測的自動(dòng)增益補(bǔ)償系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端；發(fā)送端包括一個(gè)信號切換開關(guān)、一個(gè)視頻發(fā)送模塊、一個(gè)MCU和一個(gè)通訊模塊；接收端包括一個(gè)視頻接收模塊、一個(gè)信號切換開關(guān)、一個(gè)波頭檢測電路、一個(gè)MCU和一個(gè)通訊模塊。發(fā)送傳輸?shù)腣GA信號與調(diào)整用視頻信號經(jīng)發(fā)送端信號切換開關(guān)與視頻發(fā)送模塊相連，發(fā)送端MCU通過發(fā)送端通訊模塊與接收端通訊，接收端視頻信號先經(jīng)視頻接收模塊，然后通過接收端信號切換開關(guān)分別與VGA輸出口及波頭檢測電路連接，接收端MCU通過接收端通訊模塊與發(fā)送端相連。本發(fā)明可以提高設(shè)備的擴(kuò)展性及靈活性，能實(shí)現(xiàn)接收端增益的自動(dòng)補(bǔ)償。
文檔編號H03G3/20GK101841675SQ20101016037
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者仲健, 甘家富 申請人:南京德訊信息系統(tǒng)有限公司