專利名稱：自適應(yīng)平衡-非平衡雙模視頻接收芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻信號接收芯片，尤指一種用于閉路電視影像監(jiān)控及可視樓宇 對講等有線視頻接收設(shè)備、數(shù)字錄像機(jī)雙絞線或同軸電纜視頻接收通道、視頻中繼器等所 需的集成電路芯片。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控工程中，同軸電纜被用于較長距離的視頻信號傳輸。隨著線材 價格的不斷攀升，線材成本在整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)中所占的比重越來越高。采用雙絞線實(shí)現(xiàn) 較長距離的視頻信號傳輸，具有施工方便、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，因此逐漸有替代同軸電纜的趨勢。 與同軸電纜傳輸非平衡信號不同，雙絞線傳輸?shù)氖瞧胶庑盘?，因此為了?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離視頻信 號傳輸，需要在視頻信號源端增加非平衡信號轉(zhuǎn)平衡信號的轉(zhuǎn)換設(shè)備(Balim)，在接收端增 加平衡信號轉(zhuǎn)非平衡信號的接收設(shè)備，以便接入數(shù)字錄像機(jī)或者監(jiān)視器進(jìn)行監(jiān)控。無論是用同軸電纜還是雙絞線傳輸模擬視頻信號，視頻信號都會隨著線纜的長度 的增加而衰減。為了實(shí)現(xiàn)視頻信號的良好正確恢復(fù)，需要在發(fā)送端或接收端根據(jù)線纜長度 手工調(diào)節(jié)高低頻相位及增益補(bǔ)償，目前主要采用撥碼開關(guān)和旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。具體操作是調(diào) 試人員通過肉眼觀察，對圖像的調(diào)節(jié)質(zhì)量進(jìn)行主觀判斷，再對視頻信號的增益及高頻衰減 進(jìn)行手動調(diào)節(jié)補(bǔ)償?，F(xiàn)存人工手動調(diào)節(jié)的補(bǔ)償方式在實(shí)際工程應(yīng)用環(huán)境中存在以下缺點(diǎn)1.在工程現(xiàn)場設(shè)備安裝過程中，安裝條件和施工環(huán)境千差萬別，手動調(diào)試工作量 較大，人工成本較高；2.由于調(diào)試人員經(jīng)驗(yàn)及素質(zhì)的差別，且工程調(diào)試結(jié)果以調(diào)試人員的主觀判斷為 主，傳輸設(shè)備不一定能調(diào)試在最佳狀態(tài)。因此，工程質(zhì)量對調(diào)試人員的素質(zhì)及經(jīng)驗(yàn)依賴較 大，工程質(zhì)量的一致性較差；3.當(dāng)視頻信號遠(yuǎn)距離傳輸時，發(fā)送端與接收端都需要手工調(diào)節(jié)，加上調(diào)試人員判 斷標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，聯(lián)調(diào)十分困難；4.在某些需要經(jīng)常切換不同長度接收通道的場合，如可視樓宇對講的視頻接收端 等，不可能每次切換都手動調(diào)節(jié)一次。如果采用自適應(yīng)接收設(shè)備，無論是采用同軸電纜還是雙絞線傳輸視頻信號，設(shè)備 本身都能自動根據(jù)輸入信號判斷信號衰減程度，自動完成對高低頻相位及增益損失的補(bǔ) 償，無需人工參與，極大地降低了施工難度，節(jié)省了人力成本，提高了工程質(zhì)量的一致性。目 前極少數(shù)廠家采用通用元件設(shè)計的自適應(yīng)接收設(shè)備存在成本高，可靠性差，性價比低的問 題，因此很難被廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供一種根據(jù)接收視頻信號衰減的不同，自動補(bǔ)償高低頻相 位及增益損失的集成電路芯片。該芯片可接收平衡或非平衡視頻信號輸入，自動識別平衡信號的極性，自動補(bǔ)償信號相位及增益損失，無需人工調(diào)節(jié)，簡化用戶的操作。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下功能結(jié)構(gòu)平衡-非平衡視頻信號輸入單元；平衡-非平衡輸入單元由信號來源檢測電路，非平衡轉(zhuǎn)平衡電路以及一組模擬開 關(guān)電路構(gòu)成。通過檢測平衡輸入端或是非平衡輸入端的輸入信號，判別信號來源。如果是 平衡信號輸入，則根據(jù)智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元對同步信號的有效判別，控制模 擬開關(guān)切換平衡信號極性；如果是非平衡信號輸入，則將非平衡信號轉(zhuǎn)為平衡信號，作為平 衡視頻信號放大單元的輸入。通過控制模擬開關(guān)的切換，使芯片既支持以非屏蔽雙絞線為 載體輸入的平衡視頻信號，也支持以同軸電纜為載體的非平衡視頻信號。同時實(shí)現(xiàn)平衡信 號極性自適應(yīng)，實(shí)際工程安裝中無需區(qū)分平衡信號極性。平衡視頻信號放大單元；平衡視頻信號放大單元的本質(zhì)是一個反饋環(huán)路受外部控制的可變增益視頻放大 器。它根據(jù)智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元的運(yùn)算輸出結(jié)果，控制高低頻相位及增益補(bǔ) 償單元的電容和電阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改變接入到可變增益放大器的反饋環(huán)路參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對 輸入平衡視頻信號相位及增益的補(bǔ)償。平衡-非平衡信號驅(qū)動單元；平衡-非平衡信號驅(qū)動單元由一個平衡信號驅(qū)動電路和一個非平衡信號驅(qū)動電 路構(gòu)成，接收來自平衡視頻信號放大單元的輸出信號，通過外部管腳或者寄存器設(shè)置使能， 既可輸出平衡信號也可輸出非平衡信號。因此本發(fā)明既可用于視頻接收設(shè)備，也可用于視 頻中繼設(shè)備。視頻同步分離及鉗位單元；視頻同步分離及鉗位單元包含視頻箝位電路和同步信號分離電路。視頻鉗位電路 將輸入視頻信號鉗位至預(yù)置電平，以便完成同步信號分離。同步信號分離電路將鉗位后的 視頻信號中的同步信號提取，并轉(zhuǎn)為數(shù)字信號輸出至智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元用 于判斷視頻信號的有效性。視頻信號數(shù)位化處理單元；視頻信號數(shù)位化處理單元是將平衡視頻信號放大單元的輸出，經(jīng)非平衡驅(qū)動電路 轉(zhuǎn)換后的信號按照智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元的時序控制進(jìn)行采樣，并將數(shù)字化采 樣結(jié)果輸出至智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元。智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元；智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元是整個電路的核心，包含數(shù)位化控制電路和智 能運(yùn)算控制電路。數(shù)位化控制電路，用于控制視頻信號數(shù)位化處理單元的采樣時序，確保對 視頻信號的正確采樣。智能運(yùn)算控制電路根據(jù)輸入信號的采樣結(jié)果以及同步信號，依靠長 期積累的工程經(jīng)驗(yàn)建模的智能相位增益補(bǔ)償算法，計算出需要補(bǔ)償?shù)膮?shù)，控制高低頻相 位及增益補(bǔ)償單元的輸出接調(diào)整平衡視頻信號放大單元參數(shù)，實(shí)現(xiàn)最佳的補(bǔ)償效果，整個 補(bǔ)償過程自動完成，無需手工調(diào)節(jié)。高低頻相位及增益補(bǔ)償單元；高低頻相位及增益補(bǔ)償單元的本質(zhì)是由一組模擬開關(guān)和不同值的電容、電阻構(gòu)成 的電路網(wǎng)絡(luò)。通過接收來自智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元的控制信號控制模擬開關(guān)的狀態(tài)，變換不同的電容、電阻網(wǎng)絡(luò)組合，接入到平衡視頻信號放大單元調(diào)節(jié)高低頻相位及增 益補(bǔ)償參數(shù)。狀態(tài)指示及功能設(shè)置單元；提供數(shù)字狀態(tài)指示管腳以及串行功能設(shè)置和讀取接口，讓外部微控制器，微處理 器，可編程邏輯陣列或其他數(shù)字處理電路根據(jù)需要查詢芯片的工作狀態(tài)，或者設(shè)置某些特 殊功能。上述所有電路單元全部集成在單片集成電路芯片，外接元件較少，簡單易用?；诒景l(fā)明設(shè)計的雙模視頻接收器的優(yōu)點(diǎn)在于通過智能分析輸入視頻信號的衰 減，計算出相位及增益補(bǔ)償參數(shù)，控制相關(guān)補(bǔ)償電路，對輸入信號的高低頻增益及相位進(jìn)行 補(bǔ)償，最大限度恢復(fù)由于長距離傳輸造成的信號衰減。由于本發(fā)明的特點(diǎn)在于雙模自適應(yīng)，且極性自適應(yīng)，以及內(nèi)置平衡-非平衡信號 驅(qū)動，使得該芯片可用于設(shè)計同軸電纜及雙絞線視頻接收設(shè)備及中繼設(shè)備，數(shù)字錄像機(jī)內(nèi) 置接收通道等。由于本發(fā)明的自適應(yīng)特點(diǎn)，可大大減少施工過程中的調(diào)試工作量，降低工程 質(zhì)量對調(diào)試人員素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)的依賴，提高視頻監(jiān)控工程的品質(zhì)一致性。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方塊圖。
圖2是本發(fā)明自動調(diào)整算法流程圖。
主要組件符號說明
UTP雙絞線接線端子；
COAX同軸電纜接線端子；
Sl平衡-非平衡模擬視頻信號輸入單元；
Al平衡視頻信號放大單元；
Dl、D2分別對應(yīng)平衡-非平衡信號驅(qū)動單元；
CS視頻同步分離及鉗位單元；
ADC視頻信號數(shù)位化處理單元；
Cl智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元；
Ml高低頻相位及增益補(bǔ)償單元；
Rl狀態(tài)指示及功能設(shè)置單元；
CAP外接耦合電容；
REF外接參考電壓源；
CHIP接收芯片，指虛線內(nèi)包含的所有電路單元。
具體實(shí)施例方式參考圖1，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方塊圖。本發(fā)明包含虛線框圖內(nèi)的所有單元，分別是平 衡-非平衡模擬視頻信號輸入單元Sl，平衡視頻信號放大單元Al，平衡、非平衡信號輸出驅(qū) 動單元Dl和D2，視頻同步分離及鉗位單元CS，視頻信號數(shù)位化處理單元ADC，智能相位及增 益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元Cl，高低頻相位及增益補(bǔ)償單元Ml，狀態(tài)指示及功能設(shè)置單元Rl。結(jié)合參考附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明的工作過程
平衡或非平衡視頻信號分別通過集成電路芯片外部的雙絞線接線端子或同軸電 纜接線端子接入芯片內(nèi)。芯片上電后，外部視頻信號接入平衡_非平衡模擬視頻信號接入 單元Sl中。平衡-非平衡模擬視頻信號接入單元Sl自動檢測信號來源，如果是非平衡視頻 信號，則自動將其轉(zhuǎn)換為平衡信號；如果是平衡信號，則按照默認(rèn)輸入極性將平衡信號輸入 到平衡視頻信號放大單元Al。Al初始為最大增益補(bǔ)償，經(jīng)過Al放大的平衡視頻信號分別 接入平衡、非平衡信號輸出驅(qū)動單元Dl和D2。Dl輸出平衡視頻信號，用于信號中繼所需。 D2的輸出經(jīng)外接耦合電容CAP接入視頻同步分離及鉗位單元CS和視頻信號數(shù)位化處理單 元 ADC。CS將耦合輸入視頻信號進(jìn)行鉗位，并與輸入?yún)⒖茧妷涸催M(jìn)行比較，將分離出的行 同步信號，場同步信號，色同步信號輸入智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元Cl。 Cl利用同步信號產(chǎn)生ADC轉(zhuǎn)換控制時序，控制ADC將耦合輸入視頻信號進(jìn)行數(shù)位 化處理，數(shù)位化的結(jié)果送入Cl。Cl首先檢測同步信號的有效性，同時啟動內(nèi)置定時器電路。如果在一定的時間內(nèi) 檢測到有效同步信號，表明接入的視頻信號有效；反之，經(jīng)狀態(tài)指示及功能設(shè)置單元Rl控 制Sl以實(shí)現(xiàn)輸入源或極性切換，確保視頻信號的正確輸入。檢測到有效的視頻信號后，Cl結(jié)合數(shù)位化輸入結(jié)果，利用工程經(jīng)驗(yàn)建模算法進(jìn)行 運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果的輸出用于控制高低頻相位及增益補(bǔ)償單元Ml組合出不同的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)接 入Al，產(chǎn)生一個負(fù)反饋環(huán)路。Cl根據(jù)ADC對Al的輸出采樣結(jié)果，按照特定的算法對Ml進(jìn) 行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)最佳補(bǔ)償調(diào)節(jié)效果。補(bǔ)償調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，Cl繼續(xù)監(jiān)測有效同步信號。如果在一定時間內(nèi)沒有檢測到 有效同步信號，表明視頻輸出信號發(fā)生變化，則返回到初始狀態(tài)重新開始自適應(yīng)調(diào)整過程; 反之，則保持現(xiàn)有參數(shù)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，繼續(xù)監(jiān)測同步信號的有效性。整個調(diào)節(jié)過程均由芯片根據(jù)輸入視頻信號自動完成，實(shí)現(xiàn)最佳的調(diào)節(jié)效果。由于 無需人工干預(yù)，自動調(diào)節(jié)輸出結(jié)果的一致性得到保證。本發(fā)明外圍電路簡單，可被用于設(shè)計 自適應(yīng)視頻接收設(shè)備，自適應(yīng)視頻中繼設(shè)備，數(shù)字錄像機(jī)嵌入式接收通道，以及其他視頻接 收應(yīng)用。上述較佳實(shí)施方式僅用來說明本發(fā)明，并非用來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，任何在 本發(fā)明的精神和原則范圍之內(nèi)，所做的任何修飾、等效替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)平衡-非平衡雙模視頻接收芯片，其特征在于，包括平衡-非平衡視頻信號輸入單元，用于平衡-非平衡信號接入，并根據(jù)信號來源檢測及 輸入極性控制信號，輸出平衡視頻信號至平衡視頻信號放大單元；平衡視頻信號放大單元，結(jié)合高低頻相位及增益補(bǔ)償單元的輸入，對輸入平衡信號進(jìn) 行相位及增益補(bǔ)償；平衡-非平衡信號驅(qū)動單元，接收來自平衡視頻信號放大單元的輸出信號，根據(jù)外部 引腳選擇輸出標(biāo)準(zhǔn)平衡或非平衡視頻信號；視頻同步分離及鉗位單元，將平衡-非平衡信號驅(qū)動單元的非平衡信號輸出用芯片外 接電容耦合輸入，并對輸入信號進(jìn)行鉗位和同步信號分離；視頻信號數(shù)位化處理單元，將平衡-非平衡信號驅(qū)動單元的非平衡信號輸出用芯片外 接電容耦合輸入，并按照智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元的時序控制對輸入信號進(jìn)行數(shù) 位化處理；智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元，根據(jù)視頻同步分離及鉗位單元和視頻信號數(shù)位化 處理單元的輸入，利用經(jīng)驗(yàn)建模智能相位增益補(bǔ)償算法計算相位及增益損失，輸出結(jié)果控 制高低頻相位及增益補(bǔ)償單元，間接調(diào)整平衡視頻信號放大單元；高低頻相位及增益補(bǔ)償單元，通過智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元的輸出產(chǎn)生不同 的電容和電阻網(wǎng)絡(luò)，接入平衡視頻信號放大單元；狀態(tài)指示及功能設(shè)置單元，提供數(shù)字狀態(tài)指示管腳以及串行功能設(shè)置和讀取接口，用 以指示芯片工作狀態(tài)和提供相關(guān)設(shè)置接口。
2.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)平衡-非平衡雙模視頻接收芯片，其特征在于，所述 平衡-非平衡視頻信號輸入單元具體包括信號來源檢測電路和非平衡轉(zhuǎn)平衡電路，如果檢測為非平衡信號輸入，則通過非平衡 轉(zhuǎn)平衡電路將其轉(zhuǎn)為平衡信號，既支持以非屏蔽雙絞線為載體輸入的平衡視頻信號，也支 持以同軸電纜為載體的非平衡視頻信號；一組模擬開關(guān)電路，通過開關(guān)切換輸出正確極性的平衡信號，實(shí)現(xiàn)平衡信號極性自適 應(yīng)，實(shí)際工程安裝中無需區(qū)分平衡信號極性。
3.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)平衡-非平衡雙模視頻接收芯片，其特征在于，所述 平衡視頻信號放大單元具體包括一個增益可調(diào)節(jié)的視頻放大器電路，其反饋環(huán)路來自于高低頻相位及增益補(bǔ)償單元構(gòu) 造的電阻和電容網(wǎng)絡(luò)，通過改變電阻和電容網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，調(diào)整視頻放大器對相位及增益的 補(bǔ)償。
4.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)平衡-非平衡雙模視頻接收芯片，其特征在于，所述 平衡-非平衡信號驅(qū)動單元具體包括一個平衡信號驅(qū)動電路和一個非平衡信號驅(qū)動電路，通過外部管腳或者寄存器設(shè)置使 能，既可輸出平衡信號也可輸出非平衡信號。
5.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)平衡-非平衡雙模視頻接收芯片，其特征在于，所述 視頻同步分離及鉗位單元具體包括視頻箝位電路，將輸入視頻信號鉗位至預(yù)置電平，以便完成同步信號分離； 同步信號分離電路，將鉗位后的視頻信號中的同步信號提取，并轉(zhuǎn)為數(shù)字信號輸出至智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元。
6.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)平衡-非平衡雙模視頻接收芯片，其特征在于，所述 智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元具體包括數(shù)位化控制電路，用于控制視頻信號數(shù)位化處理單元的采樣時序，確保對視頻信號的 正確采樣；智能運(yùn)算控制電路，根據(jù)輸入信號的衰減情況，依靠經(jīng)驗(yàn)建模智能相位增益補(bǔ)償算法， 控制高低頻相位及增益補(bǔ)償單元的輸出，實(shí)現(xiàn)最佳的補(bǔ)償效果，整個補(bǔ)償過程自動完成，無 需手工調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)平衡-非平衡雙模視頻接收芯片，其特征在于，所述 高低頻相位及增益補(bǔ)償單元具體包括一組模擬開關(guān)，不同值的電容和電阻構(gòu)成的電路網(wǎng)絡(luò)，通過控制模擬開關(guān)的狀態(tài)，變換 不同的網(wǎng)絡(luò)組合，接入到平衡視頻信號放大單元調(diào)整其補(bǔ)償參數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)平衡-非平衡雙模視頻接收芯片，其特征在于 所述的所有單元全部集成在于自適應(yīng)平衡-非平衡雙模視頻接收集成電路芯片中，采用單5伏特電源供電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)平衡-非平衡雙模視頻接收芯片，包括平衡-非平衡視頻信號輸入單元，平衡視頻信號放大單元，平衡-非平衡信號驅(qū)動單元，視頻同步分離及鉗位單元，視頻信號數(shù)位化處理單元，智能相位及增益補(bǔ)償運(yùn)算控制單元，高低頻相位及增益補(bǔ)償單元，狀態(tài)指示及功能設(shè)置單元。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于平衡信號和非平衡視頻信號接收自適應(yīng)，平衡信號極性自適應(yīng)，以及平衡-非平衡信號輸出。接收自適應(yīng)指芯片自動識別視頻信號來源，自動分析計算輸入信號的相位及增益損失，最大限度補(bǔ)償恢復(fù)視頻信號。極性自適應(yīng)指平衡信號的極性可以反接。本發(fā)明可用于視頻自適應(yīng)接收和中繼設(shè)備。
文檔編號H04N7/10GK102075724SQ20091018953
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者何書明, 楊志超, 肖本懿, 陳龍, 馬磊 申請人:深圳市奇脈電子技術(shù)有限公司