本发明是有关电视系统的控制方法及其产品的，它属于应用电视领域中在垂直消隐期间 插入信号的系统。

目前的闭路电视监控系统归纳起来有如下几种方法：

直接控制：被控设备与操作键直接相连，这种方法的连接线多，随距离的加长，受控摄 像头数的增加，接线的成本急剧上升，给安装，维护带来极大的不便，可靠性也低，不适宜 长距离及大系统。

用一条电缆传送视频信号，另用一对线传送码信号：这包括用串行数字码控制，双音多 频控制及频率分割并行传送的二进制码控制(见“用一对导线控制的闭路电视系统，“中国专 利号”90106845.4)等等，这些都需要专门的一对导线来传送控制码信号。当系统很大时，控 制室与被控设备间的连线仍然根多，容易出错，也不便于维护。大系统时，走线多也给安装 带来了不少麻烦。此外，它们都未包含反向报警类码的传播，更无多点同时报警的处理措 施，大都只包含了摄像机端的控制码而未包括多级多位地址码的传送，这就难于构成大系 统。

把控制码插入场逆程中传输(美国专利：us4.714959及中国专利：91 21 4562.5)：这种方 法只用一条电缆或一对双绞线同时传送由摄像机端送往控制室的视信号和由控制室送往摄像 机端的摄像机及其附属设备的控制码。它们都没有在场逆程中同时传送多级多位地址码和对 报警状态的处理指令码，以及由摄像机端向控制室发回的可能存在的报警类码及同时存在多 个报警点的报警计数码和断路报警码。在不用另外的导线传送这些信息的情况下，它们也不 易构成大系统。即使是小系统它们也未涉及报警码的反向传输问题。

至于美国专利(us4714959)的码插入方式是把场逆程中若干行的信息关掉，并采用取样 保持电路来保持关掉部分的消隐电平不变，然后在其间插入控制码信号的，这除了电路比较 复杂而外，还将损失若干行的同步脉冲，破坏了电视同步信息的完整性，当插入的信息码更 多时，关断的同步脉冲数就更多，对同步脉冲连续性的破坏就越严重，因此它只插入了位数 少的控制码，而未插入多级、多位地址码，及对同时出现多处报警的处理指令码，以及由摄 像机端向控制室方向发回的报警类信息码及同时出现多个摄像机端报警码时的报警计数码 等，而这些是构成大系统所必需的。因此它只能适宜于单独控制的小系统，而不适宜于有多 个控制室同时控制的大系统。中国专利(91214526.5)也只在场逆程中插入了控制码，同样也 只适宜于单控制室的小系统，且都不具备报警处理能力。

美国专利(us4714959)的码插入方式采用的是电压相加模式，无码加入时用二极管与视 频信号隔离，加入码信号时二极管导通，这时码信号插入电路的低输出阻抗将影响传输线路 的匹配特性，从而造成反射等不良影响。

中国专利(91214562.5)采用锁相环方式把所有外来的视频信号中的同步信号分离出来再 去锁定同一个同步信号发生器，这从表面上看好像所有的视频信号源都与同一同步信号发生 器锁定了，实质上这个同步信号发生器不是主动同步机，而仅仅是一个从动同步机，不是用 它的信号来锁定其他信号源的同步系统，而是用其他信号源的同步信息来锁定它自己。而且 按照它所给出的电路，同步分离电路与视频信号的连接是交流耦合的(现有技术中的所有同 步分离电路与输入视频信号间都是交流耦合的)。由于在视频开关矩阵中，每次视频信号切 换时新视频信号与原视频信号间的幅度，平均分量都是不同的，在交流耦合电路中要取得平 衡需要有一个过渡历程，因此同步分离电路的行、场输出脉冲不是即切即现的，用这些在信 号切换期间出现信息缺损的行、场同步脉冲去锁定从动同步机，在锁定过程中又有一个锁定 的捕捉和保持过程，每次切换时前一信号与后一信号间的同步相位都是随机的，这些因素都 可能使图象产生破裂和跳动，由于引入了额外的环节，甚至比随机切换时还更差。

此外，当一个大系统中除了主控室外，还可能有多个分控室，同样要求对整个系统中的 各个摄像机及其附属设备都能进行监控。每个摄像机端包括报警信号在内的一些状态信息也 需及时反馈回主控室及各分控室端，为简化传输它们也需插入场逆程中，一个大系统必须有 多级、多位地址码，由于系统很大，多个地点同时出现报警的可能性很大，如何处理这些同 时出现报警的指令码，并让所有这些信息码及视信号都在同一条电缆或同一对双绞线中传 输，且多个控制室同时发出的码信号在不产生竞争和冒险的情况下能井然有序地进入整个大 系统中的任一个摄像机端，这是现有技术中所未能解决的。

另外，电视监控系统的各个摄像机各处一方，它们处于非同步状态。如用同一个同步源 作为主动同步机来锁定所有摄像机，要把此同步信息送达所有摄像机令其处于外同步状态， 采用星形传送时会增加整个监控系统的复杂性，使成本上升，可靠性下降，采用链形传送 时，虽然网络的复杂性可以降低，成本可以下降，但长继接力传送会使信号的质量下降，而 且当链环有一处中断时，将使该链上的所有监控点全部瘫痪，可靠性大大下降，这也是监控 系统所极不希望的。

异步信号切换时出现非整场破裂图象和信号切换时因各信号的幅度、平均分量的不同， 存在于同步分离电路，放大电路及各种处理电路中不可避免的过渡历程，监视设备的行自动 频率控制电路或自动相位控制电路，场扫描同步电路中捕捉、锁定和同步过程都可能使图象 在信号切换时产生跳动现象。如何以经济可靠的方法来解决电视监控系统中图象的破裂和跳 动问题，这也是现有系统中尚未解决的难题。

现有技术都是用电压差分放大器来抑制共模干扰的，正、负两个方向抗共模干扰能力之 和的极限永远小于其供电电压范围。为了提高其抗共模干扰的能力，必须提高供电电压。为 了能抗正、负两个方向的共模干扰，有时还得用正、负压电源，这无疑增加了电路的复杂 性和功耗，增加了成本，降低了可靠性，抗共模干扰的能力仍得不到很大的提高，强共模干 扰仍无法抑制。

本发明的目的在于提出了一种系统，和为类似这一系统而发明的若干种方法，及由这些 方法制成的电路模块及其最终制成的集成电路，和可积木化组合的多种产品，用它们可以积 木式地组合成小至只有几个摄像机头大至成千上万个摄像机头的可大可小的电视监控系统。 它们既可以只使用一条电缆，也可以只使用一对双绞线来传送信号，不仅能在电缆或双绞线 中传送视频信号，而且还可以把标识码、多级多位地址码、摄像机及其附属设备的控制码和 对报警类信息的处理指令码等插入视频信号场逆程中(以下简称为正向场逆程码)，用同一条 电缆或一对双绞线由各控制室端向各下行子系统及摄像抽端传送，同时还能把来自各摄像机 端的各种报警类码及各下级子系统中同时出现多次报警的报警次数计数码和断路报警码(以 下简称为反向场逆程码)也插在场逆程中，沿与正向场逆程码相反的方向传送，这样一条电 缆或一对双绞线中同时载有视频信号，正向场逆程码和反向场逆程码，于是各控制室的指令 能送达系统中的各级子系统及各个摄像机端，及各级子系统中及各摄像机端出现的一些信息 也可以送达各控制室端。

引入m*(n+1)开关矩阵，使主控室和各分控室可自由选择各第1子系统中现有输入信号进 行观测，同时也为各分控室进入全系统中任一部分开辟了通道。

在多功能m*(n+1)开关矩阵中引入优先级别判别器，使各控制室需进入第2级及以下各级 子系统时，能按优先级别排序，使它们在不产生竞争与冒险的情况下井然有序地进入各级子 系统及各摄像机端。

引入发送器、中继器及接收器以及附于其中的码信号选通整形和重新插入器，使视频信 号及与其同向传输的反向场逆程码信号，在长距离传输后产生的幅度衰减和频率失真都能得 到逐级接力校正，正向场逆程码(与视频传输方向相反)则靠选通，整形，重新插入而得到更 新，从而可实现视频信号双向码信号的超长距离传输。

系统中使用的所有视频开关矩阵中每一个的所有输入视频信号的同步顶均直流恢复到固 定的同一参考电平，直接耦合同步分离电路、复合消隐形成电路、场逆程切换、在保证原同 步信号连续传送的情况下对非整场图象信号的抑制、直接耦合的平衡分流型自动稳幅电路、 图象监视器行、场振荡器抗干扰性的直接擒获式同步、直接耦合式嵌入式的字符嵌入电路、 使图象切换时不出现非整场破裂图象，也没有因切换而引起的多种过渡历程而引起的图象跳 动现象。

正、反向场逆程码均采用电流型插入电路，由于它的输出阻抗很高，不会影响传输线的 阻抗匹配性能，而且即使正、反向场逆程码在同一条电缆或同一对双绞线的两端同时插入时 也不致相互影响及影响传输线的匹配情况。

采用电流差分放大器来抑制共模干扰，它可以只用单电源供电，在正、负两个方向上都 能抑制高出数倍(对于低频信号则可高出数十倍)于其供电电压的共模干扰。

整个系统由一些可积木化组合的标准化产品所组成，每个标准化产品中又可能包括发明 中提出的同样可积木化组合的若干不同类别的模块---这些模块的大多数以后都可以集成电 路化。利用这些可积木化的标准产品可以灵活地组合成大至成千上万小至仅几个摄像机头的 电视监控系统。它们既可以只由一个控制室控制，也可以由分布于不同地域的多个控制室控 制；它们既可以包含长距离或超长距离传输所必需的发送器、中继器和接收器，也可以只用 到它们中的部分或完全不用的中、长距离或短距离传送。本发明中的一些模块，不仅用于现 有系统的各种产品中，也可用到广播电视及其他领域中。

为了全面起见，我们将按一个大系统加以说明，小系统则可由大系统依次简化而得。下 面我们将参照方框图1对整个系统作一概略的描述，然后再对其中的每一个方框作较详细的 描述。

设定分布于不同地域的有n个控制室，它们都需要能对整个系统的所有摄像机及其附属 设备进行监控，它们有各自的键盘8或电脑11，监视器9及录像机10，其中有一个是主控室， 它可能有多个监视器9，四分、九分或十六分画面的监视器12，多个录像机10…等等。假定 整个系统中有m个第1级子系统，每个第1级子系统中又有m个第2级子系统，每个第2级子系统 中又包含了m个第3级子系统…如果子系统的级数为3，且m=16，则这个系统可控制的摄像机 头数可达163=4096个，如果级数为4，则这个系统可控制的摄像机头数为164=65536个…。

由于这个大系统有m个第1级子系统和有n个控制室，为使n个控制室都能对m个第1级子 系统的输入信号进行观测，必须有一个m个输入，n个阵列输出的m*n的开关矩阵。正向场逆 程码是由各控制室发出的，反向场逆程码则是由摄像机端及各下级子系统内各控制室送来 的，后者，控制室不是预知的，必须从各输入信号的场逆程中把它们一个不漏地检测出来， 这就需要在m*n开关矩阵中加一个能对反向场逆程码进行快速巡回检测的开关阵列，于是在 主控室中设有一个m*(n+1)的多功能开关矩阵7。

m*(n+1)多功能开关矩阵的m个输入端可有m个第1级子系统接入，而每第1级子系统又可 能有m个第2级子系统的信号接入，以下依此类推。这些下级子系统除非某些控制室只对这一 子系统过行控制，而不进入整个系统中的其他子系统而外，一般某个时刻进入某个第1级子 系统及其以下的下级子系统的只能有一个控制室，因此，只需一列视频开关就足够了，但为 了巡回检测插入场逆程中的反向场逆程码，仍需增加一列巡回检测用开关矩阵，这就是各级 子系统中的m*(1+1)开关矩阵5。至于那些只进入某一个局部子系统的控制室则可采用类似于 m*(n+1)开关矩阵但规模较小的p*(q+1)开关矩阵即可，只是其作用与m*(n+1)开关矩阵类 似，此处不再赘述，方框图中也未画出。

m*(n+1)多功能开关矩阵7是设在主控室的多功能开关矩阵，它的n路输出则通过电缆或 双绞线29分别送至包括主控室及各分控室的电脑11或键盘8，各自的监视器9或录像机10。

主控室的m*(n+1)多功能开关矩阵7，与各分控室间的距离一般不会太远，如果很远的 话，其间也需加发送器6、中继器3及接收器4等中的部分或全部进行校正与更新，图1中未把 这些画出。

几个控制室可通过各自的键盘8或电脑11把正向场逆程码按约定的规则插入场逆程指定 的行内，并通过传输线29送往主控室的m*(n+1)多功能开关矩阵7中各自开关阵列的输出插 口。在此，各阵列中相应的码处理器把正向场逆程码选出，并用正向场逆程码中的第1级地 址码作为该阵列的地址码，用以在原视频信号的场逆程中切换新的视频信号，与此同时还通 过多功能开关矩阵7中的优先控制选择器，使多个控制室同时发出的正向场逆程码在不产生 冒险与竞争的条件下井然有序地插入相应地址的第1级子系统内，并向下级子系统及摄像机 端传送。

m*(n+1)多功能开关矩阵7及子系统中的m*(1+1)开关矩阵5中的所有视频输入信号的同步 顶，在每个开关矩阵中都直流恢复到同一个参考电平，其后的视频场逆程切换、同步分离、 复合消隐形成、字符形成、字符插入、非整场图象信号抑制而保持同步信号连续传送、平衡 分流式自动稳幅电路、码信号的电流性插入、码信号的放大、双向切割、选通…等等的处 理都是在直接耦合状态下进行的，它们都不改变所有信号同步顶电平的一致性。

由于总控室的m*(n+1)多功能开关矩阵7中的优先控制选择器，在任何时刻都只容许一个 级别最优先的控制室发出的正向场逆程码进入某一个子系统，因此各子系统的开关矩阵中， 无需再设置优先控制选择器，因而只就视频选择而言仅需一个阵列就行了，但由于可能有反 向场逆程码存在，为对它进行巡回检测和对接入其输入端的各下级子系统或摄像端同时存在 多处报警的计数码，及按正向场逆程码发来的指令进行处理，还需要一列用于巡回检测的开 关矩阵，因而各子系统的开关矩阵均统一为m*(1+1)开关矩阵5。

m*(n+1)多功能开关矩阵7与第一级m*(1+1)开关矩阵5间以及各下级子系统的m*(1+1)开 关矩阵5与相邻上级m*(n+1)开关矩阵5间，视传输距离的长短，其间可以用一条电缆或一对 双绞线13直接连起来，也可以把发送器6、中继器3和接收器4中的部分或全部通过电缆或双 绞线13把它们级连起来，以期实现对视频信号及反向场逆程码进行逐级校正，而对正向场逆 程码进行逐级更新达到长距离和超长距离传输。

最低一级的m*(1+1)开关矩阵的各输入端则通过电缆或双绞线13或在长距离、超长距离 传输时，通过发关器6、中继器3、接收器4及其间的电缆或双绞线13与摄像机端的控制盒2相 连。

在控制盒2中，一方面译出正向场逆程码中的控制码部分，去控制摄像机及其附属设备 1，另一方面把可能存在的报警码分类地插入反向场逆程码给定的指定行内，另外按约定的 方式或控制室发出的正向场逆程码中的指令启动应急设备。

m*(n+1)多功能开关矩阵7的m个第1级子系统的输入信号都通过电缆28接入多分画面的监 视器12供同时观测，以全面观测各第1级子系统的状况。

m*(n+1)多功能开关矩阵7的n个阵列的输出信号---它们分别由n个控制室选择，其中的 每个都分两路输出，一路送至该阵列所属的控制室的键盘8、电脑11、监视器9和录像机10， 以供观测、记录或处理，并在其场逆程约定的那些行中插入正向场逆程码，另一路则送到主 控室中相应阵列的监视器9，录像机10，及其他附属设备，供监测记录及处理。

图2给出了直接耦合同步分离及复合消隐形成电路的方框图和重点波形图。其特点在于 同步顶直流恢复到固定电平，全电视信号205是直流耦合到直流放大器201的---现行的所有 同步分离电路都是交流耦合的，而且视频开关中所有全电视信号205送达同步分离电路201 时，其同步顶都在同一电平上，直流耦合放大器201对全电视信号205中的同步信号部分优先 放大(视频信号部分可能被限幅)，并送到双向切割电路202中进行双向限幅，以去掉同步顶 及同步根部可能存在的一些干扰，而获得干净清晰的复合同步信号206，它除了输出供其他 地方使用外，还送到垂直同步分离电路203和复合消隐形成电路204中。

垂直同步分离电路203与一般电路不同的是，它采用的不是一般的RC积分电路，而是开 关型积分电路。它的内部积分波形如波形图207所示，其分离出的场同步波形如波形208所 示。由波形图可见，它的脉冲与槽脉冲是一一对应的，其定时精确性远比一般垂直同步分离 电路高，不致产生并行等现象，当R用到其第一个前沿时，后面的脉冲将不起作用，当在后 面脉冲可能引起误动作的地方，可以用一个单稳态电路把它吸收掉。这种垂直同步分离电路 是很好的脉冲宽度甄别器，即使没有前后均衡脉冲的情况下，也能准确地分离出垂直同步脉 冲，甚至垂直同步脉冲不是多个槽脉冲而是仅有的一个宽脉冲时，也能准确地分离出来，在 建立新的电视制式时或在电脑显示器中，可以大大简化同步信号发生器和提供更精确的垂直 同步稳定性。

复合消隐形成电路204利用输入的复合同步信号先形成行、场消隐信号，再将它们相或 而到复合消隐信号波形209，此外它也输出行同步信号201和行消隐信号211供其他电路使 用，后面都为大家所熟知的，在波形图中并未画出。为简化起见波形图中也只画出了PAL制 奇数场中的波形，偶数场中的波形及其他制式的波形与此类似，并未一一画出。

由波形图可见，复合消隐脉冲中的垂直消隐脉冲是以前均衡中的起始脉冲作为其起点 的。而用计数门或单稳态电路的方法获得垂直消隐脉冲应有的宽度，这是直接从复合同步脉 冲中再生的，不存在锁相环或其他方式引入的过渡历程。

行消稳波形的形成除了可采用行擒获的高频振荡器计数而得之外，还可以采用由行脉冲 擒获的同频振荡器来实现，图3是它的原理电路图及波形图，根据这一原理它既可以由分离 元器件组成，也可以由多种集成电路组成。

行同步信号210是用单稳延时去除2倍行频成分和可能存在于行正程中的外界干扰脉冲而 得到的干净的行频脉冲，确保了行频的稳定性和可靠性。

图3是行消隐形成电路的原理性说明图及其相应的波形图。电路301可以由分离元器件构 成，也可以是集成电路，它有很多种组成方案，这是一个有分开的充电和放电RC回路的多谐 振荡器。其中305为充电电阻，306为放电电阻，307为充放电电容，波形303是电路303点的 波形图。在这电路中选取充电电阻305远小于放电电阻306，使当行同步脉冲302未到来时， 电子开关308开路，振荡器301处于自激状态，其波形如波形303左端所示。

一当行同步脉冲302到来时，电子开关302接通，无论此时振荡器处于何种状态都将令电 容307放电到固定电压，在同步脉冲302存在期间始终擒获于此电位，当同步脉冲302过去之 后，振荡器即由此固定电平开始振荡，因此这种同步方式，一当同步脉冲到来时立即同步， 绝对不像一般同步振荡器或自动频率控制，自动相位控制振荡器那样会有一个同步或捕捉锁 定过程。而且只要适当选择充放电时间常数，完全可以使同步脉冲落在不发生状态返转的区 域内，这样振荡器的反转沿位置可以任意调整，其超前于同步脉冲前沿的超前量即可从0到 很宽的范围内任意调节，于是用它从行同步脉冲一举获得既产生超前沿又有较宽宽度的行消 隐脉冲，这是现有的同步方式所不可能实现的。

此外，从波形图我们可以看出，这种方式的同步振荡器，其自激振荡周期比同步周期还 短，这也是一般同步振荡器所不可能实现的。恰好相反，它们的自激振荡周期都比同步周期 长。

这种电路的立即同步特性，能获得超前行同步脉冲前沿脉冲沿的特性和自振周期比同步 周期短的特性及其同步的可靠性，使它在未来的许多场合都会得到广泛的用途。例如，除了 用在直接产生消隐脉冲外，可用作电视接收机、监视器和计算机显示器中的行、场扫描振荡 器，它与本发明中提及的抑制行正程干扰的同步分离电路和开关积分型场同步分离电路一 起，可以用直接擒获式同步的方法来取代现有的行振荡器的自动频率控制和自动相位控制电 路，及场振荡器的现有同步方式，使同步脉冲一出现就能立即同步行、场振荡器，且其自振 周期比同步周期短，这样当无信号时，行、场振荡器将工作于较短的周期，从而行场扫描的 幅度减小，功耗也减小，绝对不会因不同步周期过长而损坏行、场扫描输出级的情况。场同 步脉冲沿的精确性，完全消除了并行现象，使奇、偶场的隔行效果达到非常满意的程度。

其立即同步及稳定擒获特性在用于高倍频振荡器的同步方面也是独一无二的，它可以使 任何倍频率的振荡器被其锁定。

图4给出了正向场逆程码插入的方框图，及其相应的波形图。以下我们结合方框图及波 形图来加以说明：

经视频开关选择得到的视频信号431，送到直接耦合同步分离电路401，由它分离出的场 同步脉冲433(与波形208相同，此处未画出)及复合同步脉冲420都送到计数延时电路403，由 其产生的延时脉冲的后沿亦即波形422的前沿，正好落在奇数场第7行的起始区，这对世界上 所有电视制式都已躲过了后均衡脉冲，而进入整行区内，对于PAL制，其偶数场时正好是第 320行，它被送到正向场逆程码形成计数门电路404去启动该门电路，使其对复合同步脉冲 420进行计数并形成指定行数的门脉冲422。

复合同步脉冲420还送到行消隐脉冲形成电路402，在此形成行消隐脉冲波形421；复合 同步脉冲420也送到擒获式多频振荡器405，使此多频振荡器与行同步脉冲严格同步，并产生 波形423，它既是正向场逆程码编码信号的时钟脉冲，也是以后要谈到的反向场逆程码解码 信号的时钟脉冲。

复合同步波形420，门脉冲422及受控时钟振荡脉冲423均送入标志脉冲选通门及时钟脉 冲选通门形成电路406中，在此形成标志脉冲选通门脉冲432及时钟选通门424,425。门脉冲 424及425相或后从波形423选出真正的时钟脉冲426。

标志脉冲选通门432及行消隐脉冲421，均送入标志脉冲形成电路407。在此选出位于第7 行及第320行(对于PAL制而言)中的标志脉冲429。

方框408中是锁存的由电脑或键盘输入的正向场逆程码中的多级，多位地址码、摄像机 及其附属设备的控制码及对报警类码的处理指令码的并行输出码，它们成组地输送到并、串 场逆程码插入器409中，时钟脉冲426也送到409中。用时钟脉冲426的后沿作为时钟沿把并行 码变成插入场逆程式的不归零串行码427，波形427经行消隐脉冲421选通后得到插入消隐的 码信号428。

标识码429和码信号428在码信号合成电路410中合成为码信号430，这就是完整的正向场 逆程码，它由起始行的标识码、紧随其后的第2、第3行的二级4位地址码，(为说明简单起 见，这儿只画了2级，每级4位的地址码，实际情况下，这级数及位数都是可变的，这由系统 的约定来决定)第4行的4位摄像机及其附属设备的控制指令码，(这包括24=16个控制指令， 实际上这个指令的位数也不是一成不变的)，第5行的4位报警类信号的处理指令码。

正向场逆程码430通过电流型码插入器411插入到输入的视频信号中去，从而得到在视频 信号场逆程中的指定行内插入了正向场逆程码的全电视信号431。

采用电流型插入的目的在于它有很高的输出阻抗，不管其是否处于插入或非插入状态， 甚至是正、反向场逆程码在同一条传输线的两端，双向同时插入时，都不会对匹配电阻产生 不良的并联效应，从而不会令电缆或双绞线传输等失去匹配而产生反射现象，这克服了现有 技术中的固有缺陷。电流插入有多种电路插入方式，有单电源供电式的，双电源供电式的， 平衡式的，不平衡式的，它们又各有推挽输出与非推挽输出式的，在本人另外的专利中会有 介绍。

反向场逆程码由报警分类码，断路报警码，各级开关矩阵中多位同时出现报警类码的计 数码等组成。它的插入电路的框图和波形图与正向场逆程码的插入电路框图波形图4类似。 其差别仅在于码定义的内含不一样；码插入的位置在紧随正向场逆程码之后的各行内；反向 场逆程码是沿视频信号同一方向传送的，其码的插入对于摄像机端而言既可以在信号输入 端，也可以在摄像机控制盒内，还可以在该控制盒的输出端进行。当在盒内插入时，不涉及 传输线阻抗匹配问题，既可以使用电压型插入电路，也可以使用电流型插入电路；对于需在 各开关矩阵中插入的同时出现多次报警的计数码，则既可在各开关矩阵内部的处理电路中插 入，也可以在各开关矩阵的输出端插入。

所有码的插入过程，除了采用电流插入方式时，全都是直流耦合式的，不会引入过渡历 程和低频及中频失真。

正向场逆程码是下行传送的，它的地址码及报警处理指令码将在各开关矩阵中进行译 码，而控制码将在摄像机控制盒内进行译码。

反向场逆程码是上行传送的，它的报警类码，断路报警码和同时出现多路报警的计数码 将在各个开关矩阵中进行巡回检测，并在各控制室中进行译码，发出声光报警和采取应急措 施，并发出报警处理指令向下级传送。

如果正反向场逆程码不管其各自的定义如何，都以每行内相同的位数(譬如说如波形图 所示的4位)插入，则正向场逆程码的编码器和反向场逆程码的解码器，在各控制室内可用同 一组电路，同一个时钟源，同样反向场逆程码的编码和正向场逆程码的解码器在各开关矩阵 和摄像机控制盒内也可用同一组电路，同一个时钟源，只是时钟门选取的部位不同和编解码 器所利用的时钟沿不同，由于时钟的有效部分是对称方波，其下降沿用作正、反向场逆程码 不归零码的编码时钟时，其上升沿用作解码器的时钟沿，则正好落在不归零编码信号每位码 的正中央，除了译码时对码信号取出重新数字化整形而消除干扰外，时钟脉冲居中，也消除 了码边沿在传输过程中引入的干扰和失真的影响，提高了解码的精确性。

图5是有关非整场图象信号抑制而保持同步信息连续传输的选通脉冲形成电路方框图及 其相应的波形图。

方框图501是切换边沿识别电路，当每次开关矩阵随机切换时，它会得到一个边沿脉冲 502，它送到RS触发器502作为其置位臂的触发脉冲令其置位，紧跟其后的切换前视频信号的 场同步脉冲521令其复位，而得波形522，与此同时，视频开关在此场同步脉冲到来瞬间亦即 波形522的后沿，按新地址进行视频信号的场逆程切换。新切入的视频信号与原来视频信号 因非同一同步源，场同步间的关系是随机的，其场同步脉冲间间隔是非整场的，这会出现 破裂图象，为此我们把波形522及同步脉冲523(它由同一个直接耦合同步分离电路产生，因 此时输入的信号源变了，故其相位关系与原来的不一样)加到另一个RS触发器门形成电路 503，在此，用波形522的后沿作置位脉冲，用第一个到来的场同步脉冲或对场同步脉冲计数 后产生的进位脉冲作为复位脉冲，从而得到波形524或525，前者用在采用本发明所提供的直 接耦合同步分离电路和擒获式行、场振荡器的电视监视器系统中，后者用在采用一般电视监 视器的系统中。

波形524或525和复合消隐脉冲526(此处未画出，它与波形209一致)，都送到选通门电路 504中，在此由选通门脉冲524或525选出非整场或包含非整场在内的若干场的复合消隐脉冲 527(此为众所周知的波形，图中未画出)。用此局部的复合消隐脉冲，去抑制正程的图象信 号而让逆程的复合同步和色同步信号按原有的情况照样传输，和让选通门外的全部视频信号 照样传输，这些过程都是在直流耦合的情况下进行的，它们除了不改变保留信号本身而外， 也不改变它们的直流电平，它们的同步顶始终都在同一个电平上，不会产生图象跳动和图象 破裂现象。

长距离或超长距离传送时，信号的传输途中需加发送器、中继器及接收器等对视频信 号，正、反向场逆程码信号进行校正和更新；视频信号及反向场逆程码信号，因其方向相同 可通过发送器、中继器及接收器中的视频通道同时校正，这部分参见本人的前三项专利 (94108029.3,95115443.5及96120626.8)中的部分论述。正向场逆程码进行长距离的接力校 正，本发明是将发送器、中继器及接收器视频信号输出端插入场逆程中的正向场逆程码部分 取出，整形后再重新插入发送器、中继器及接收器的视频信号输入端，以保证其波形的逐级 更新及传输的连续性，其方框图及波形图如图6所示。

图6中方框606表示发送器、中继器及接收器中的视频信号及反向场逆程码的校正和放大 部分。其已校正的输出信号波形620除一路输出往上级子系统方向传送外，另两路则分别送 到直接耦合同步分离电路601及直接耦合放大器和限幅器602。方框601的内部电路与前述的 图2原理一样，它分离出复合同步及场同步脉冲，送到正向场逆程选通门形成电路方框603， 在此形成如波形621所示的正向场逆程码的选通门脉冲。直流耦合放大及双向限幅方框603对 已校正的输出视频信号中的视频信号部分优先放大，并双向限幅，使视频及所有的码信号都 被双向限幅，从而码信号被重新整形为去除了干扰及频率和幅度失真的数字电平信号，选通 门电路604则用选通门脉冲621从方框602送来的已被双向限幅的信号中选出正向场逆程码信 号622，并送往电流型场逆程码插入器605，通过方框605以电流型插入的型式把正向场逆程 码插入发送器、中继器和接收器的视信号输入端，使其向视频信号相反的方向传送。对于不 平衡传送，其插入方式也是不平衡的。对于平衡传送插入方式也相应地是平衡的。但它们都 是电流型插入电路，自身具有很高的输出阻抗，从而其接入与否都不影响输入输出端传输线 缆的阻抗匹配特性。

发送器、中继器及接收器的校正和放大部分方框606中，包含有能抗强共模干扰的电流 输入型差分放大器，增益改变不改变直流输入、输出工作点的直流耦合式多级环外高、中频 补偿放大器，步进式连续可调的高、中频补偿网络，平衡或不平衡输出的电流或电压型激励 放大器，电流型码信号的更新插入器，它们能在正负两个方向上抗数倍于单电源供电电压 (相当于数十倍于信号电压)的共模干扰，校正不引入低频失真，环外高中频补偿不易产生寄 生振荡，能获更宽范围的高，中频步进式的连续补偿，适用于不同长度线，缆传输的连续校 正。这部分电路的详细说明请参看本人的另三项发明：94108029.3-3,95115443.5-3, 96120626.8中的部分说明，在此不与赘述。

电流输入型差分放大器，其卓越的抗共模干扰的能力，不仅在视频领域中有广泛的用 途，在低频和数字电路中也有广泛的用途。当用在低频范围时，其双向抗共模干扰的能力可 提升到其供电电压的数十倍(信号电压的数百倍)，这在强共模干扰中提取有用的弱信号是非 常有用的。如果在此电流型差分输入级的后面接数字处理电路，卓越的抗共模干扰的特性用 作多媒体传输网络的接口电路，可使电脑的互联网络更加可靠和传输更长的距离。

当视频开关矩阵的所有输入信号都需要电缆、电线传输校正时，则每一路输入都接有电 线电缆传输校正用接收器，它们都有幅度和频率校正以及共模干扰的抑制电路。利用其中的 幅度校正旋钮，可以把每个开关矩阵的所有输入视频信号的同步头从而视频信号都调到相等 的幅度，又由于所有视频输入信号的同步顶都直流恢复到同一个固定电平上，故所有选择后 的视频输入信号不仅有相等的幅度，而且同步顶都处于同一电平上，电子开关的场逆程切换 时间为毫微秒(ns)级，这是非常短的，其过渡历程可以认为没有多大的影响，除了有非整场 信号出现而外，可以认为信号是连续的，非整场图象信号的抑制并保持同步信号连续传送， 完全可以保证不出现破裂和跳动的图象。

在开关矩阵的每个输入端都加一级可调增益的缓冲级，也可以实现同一开关矩阵中所有 输入信号幅度相等，从而输出信号幅度相等的目的。

另一个稳定幅度的方法是用如方框图图7所示的直接耦合平衡分流式自动稳幅电路。这 里有两种方案，先叙述图7a所示方案：

经视频开关选择的同步顶在同一参考电平且输入幅度各不相同的视频信720直接耦合到 平衡分流式自动稳幅放大器701的输入端，其输出信号721除作输出外，还送到箝位电路 702，在此，由输入的复合同步脉冲722产生的箝位脉冲以直接耦合式箝位电路令其消隐电平 箝定在固定电平，箝定消隐电平的视频信号723则送到有源峰值检波器703的输入端，这种有 源峰值检波器与一般的无源峰值检波器不一样，它能准确无误地检出消隐至同步电平间的幅 度，并产生一个具有小时间常数的直流电压724送到误差放大器704的输入端，与其中的参考 电压进行比较，从而得到放大了的误差信号725，用此误差信号去改变直接耦合平衡分流式 自动稳幅放大器的交流信号和直流偏置信号的自动分流控制端，它改变交流分流量，使误差 信号趋于零，从而实现交流信号稳幅的目的，与此同时也以等量而相反的极性改变直流分 量，使自动稳幅过程中仍保持输出信号的同步顶电平保持不变。调节误差放大器中的参考电 压，可以调节自动稳幅放大器稳定信号的输出幅度。

图7b是另一种技术方案，其差别在于，输入信号720的同步顶电平固定，直接耦合平衡 分流式自动稳幅电路的输出信号721的同步顶也保持固定，并送往消隐电平取样电路705，在 此由输入的复合同步脉冲722产生的消隐电平取样脉冲对消隐电平进行取样并保持，此取样 保持的直流电压726则送往误差放大器704。在此与参考电平进行比较，其经放大后的误差信 号725去控制直接耦合平衡分流式自动稳幅放大器的分流控制端，以改变其增益从而使输出 信号稳定在由参考电平调定的幅度而使误差信号趋于零。

方框图8a是视频多功能m*(n+1)开关矩阵的方框图，现按图说明如下：

由各第1级子系统送来的已经校正的m路视频输入信号通过跨接于每条输入线上的正向场 逆程码电流型插入电路801，在插入正向场逆程码向下行子系统传输的同时，也送到本视频 多功能m*(n+1)开关矩阵的直流恢复电路矩阵802中，在此，所有输入视频信号的同步顶均恢 复到同一个固定电平，经校正且同步顶已恢复到固定电平的m路视频信号送到开关m*(n+1)视 频开关矩阵模块803的m个输入端，这个开关矩阵有(n+1)个阵列，它受(n+1)组串行或并行地 址码分别控制，视所用开关阵列的片子不同而不同，为了说明比较清楚起见，今假定所用开 关矩阵中每个阵列是独立的，有自己独立的并行地址输入端，其中n个地址输入端与分设于 各控制室中的电脑或键盘送来的第1级地址码相对应，而余下的一个阵列的并行地址码则与 巡回检测计数器810的计数地址码相对应。

开关矩阵803的n列视频输出分别送到各自的直接耦合式字符嵌入电路804，在此可同时 嵌入时间、日期字符和对应该子系统地址的地址字符，这种直接耦合字符嵌入电路804与一 般字符插入电路不一样的是，它除了全部处理过程都是直接耦合而外，字符是嵌进去的，而 不是采用叠加式的，它的字符亮度电平是一致的，不随背景信号而变，它不影响原有背景信 号的幅度和直流电平。字符形成电路的同步信息来自非整场图象信号抑制电路805中的直接 耦合同步分离电路，它是即切即现的，不会出现信号切换时字符不稳定现象，这样地址字符 可在各开关矩阵中依次插入，而时间、日期字符则只需在最后的开关矩阵中一次性插入，可 大大地减少字符插入器的数量。

已插入字符的视频信号送到非整场图像抑制电路865，在此，其中的直接耦合同步分离 电路与复合消隐形成电路从开关矩阵803送来的固定同步顶电平的视频信号中分离出复合同 步及场同步。并产生复合消隐信号，供开关矩阵中其他地方运用。与此同时还对由本矩阵所 属的地址处理器809送来的地址改变的瞬变脉冲作出响应，使在切换前视频信号的场同步时 启动非整场图象抑制门，而在切换后新视频信号的第1个场同步脉冲，或经若干次计数后的 场同步脉冲时终止此门，并用此门脉冲选通出的复合消隐脉冲作为选通门，让位于复合消隐 期间的复合同步脉冲及色同步脉冲不改变原有幅度和直流电平的情况下连续传输，而在存在 图象信号的正程区，图象被抑制掉，代之以黑色电平，这样就让非整场的破裂图象不显现， 而同步顶固定的同步信号及色同步信号连续传送，保证了同步的稳定性，不因信号切换而产 生图象跳动。

经非整场图象抑制后的全电视信号当在本开关矩阵的输入端未令幅度调到相等时，可直 接耦合至平衡分流式自动稳幅视频输出放大器806，在此使所有输出信号都稳定在同一幅 度，且同步顶电平亦相同。如果开关矩阵的输入信号都已用其他方法调到相等，则方框806 可以是一个普通的视频输出放大器，两者都有一定的视频分配能力。

由放大器806输出的视频信号分别送到它们各自的控制室中，同时也有一路送到总控室 供观测。在这视频信号的场逆程中插入由相应控制室送来的正向场逆程码，同时也插有由各 摄像机端及下属子系统插入的反向场逆程码，它被送到正向场逆程码选择器807中，与此同 时由非整场图象抑制电路805也送来了复合同步及场同步信号，用它们形成正向场逆程码选 通门脉冲选出场逆程码中的正向场逆程码部分，并送往优先控制选择器808及所属的地址处 理器809，在地址处理器809中将第1级地址码译出，一路送往开关矩阵803，用以选择该列 视频信号，另一路则送至优先控制选择器808，此外地址处理器809还把选通出的正向场逆程 码中的标识码及第1级地址码抑制掉而得的后续正向场逆程码，也送到优先控制选择器808。

优先控制选择器对n个控制室送来的正向场逆程码及其中的第1级并行地址码和后续的正 向场逆程码作出优先级别的判别，使当同时有第1级地址码相同的正向场逆程码存在，且均 有后续码时，仅让级别最优先的那一个控制室的正向场逆程码进入该子系统；当同时有多个 第1级地址码相同的正向场逆程码存在，但高级别者无后续码存在时，则让次高级别而有后 续码的控制室进入该子系统；当同时有多个第1级地址码相同但均无后续码时，则各子系统 是自由的，以后任何那一个有后续码的控制室都可以进入该子系统；当同时有多个控制室的 正向场逆程码存在且都有后续码时，但它们的第1级地址码都不相同，则它们可以各自进入 自己的子系统而互不干扰；无论何种情况只要不进入下级子系统，各控制室都可以用自己的 第1级地址码选择m*(n+1)开关矩阵中的m个输入信号中的任何一个供观测。

m*(n+1)视频开关矩阵中多出的一列矩阵是用来巡回检测各级子系统中是否存在反向场 逆程码的。巡回地址发生器810中有一个自激振荡器和最大计数为m的计数器，它产生的地址 码以较快的速率巡回切换视频信号，选出的视频信号经直接耦合缓冲器811后送到直接耦合 的同步分离电路812，在此分离出复合同步及场同步脉冲，并送往反向场逆程码选择器813， 在此选出场逆程码中的反向场逆程码部分，其中一路送往报警计数器814，在此对每次巡回 检测中出现的各路输入中的报警进行计数，此计数值送往报警指令发生器815中，反向场逆 程码选择器813的另一路输出也送至报警指令发生器815中。在此根据反向场逆程码中出现的 各级报警的次数，报警的类别，由控制室发出指令，以选择固定观测那路报警或巡回检测那 几路报警及发出声光报警信号，启动各种报警设备，采取应急措施和录下事发地点的现场实 况及记录下事件发生的日期、时间等等。

方框图8b是m*(1+1)开关矩阵。它除了一个阵列作视频选择开关，另一个阵列作巡回检 测开关外，没有更多的开关阵列，此外，它也没有优先级别控制选择器，因为它不存在多个 正向场逆程码进入该子系统的可能性。

另一个差别是当在报警处理器815中检测到本级子系统中同时存在多个输入有报警时， 它把每次巡回检测到的报警次数计数而得的计数码，按场逆程码插入方式插入本级子系统所 属行的场逆程中，向上级子系统传送，而不是根据情况发出指令。

其中与图8a相同标号的方框说明与图8a一致，不再赘述。

本发明由于使正、反向场逆程码和视频信号都在同一条电缆或同一对双绞线中同时传 送，它大大地减少了传输线的数量，节省了系统成本，提高了可靠性，简化了安装与维护， 减少了故障率。

由于采用了多级多位地址码方式，构成由多级子系统组成的树状型大系统，使得即使是 成千上万个摄像机头组成的大系统，进入总控室的子系统、电缆或双绞线只有m条或m对，而 送出总控室的则只有(n-1)条或(n-1)对，其中的m及n对应于总控室中的m*(n+1)多功能开关 矩阵中的m、n值。这大大地减少了进入总控室的线，缆的数量；各级子系统中的m*(1+1) 开关矩阵则放置在该级子系统最恰当的地方，使其中的m条输入线的传输距离最短，其与上 级子系统间的连线只有一条电缆或一对双绞线，这大大地减少了各下级子系统与上级子系统 间连线的长度与数量，减少了所需发送器、中继器及接收器等校正设备的数量，提高了信号 传送的质量，降低了成本，简化了系统的检查与维护。

无论大小系统可以由一些标准的可积木式组合的产品来组成，而这些标准化的产品，又 可因其中的众多的可作成模块或集成电路的积木化式的模块的取舍而快速地改变其功能，这 就使我们能把基础产品大规模地生产，由增减及更新其中的某些模块或组件，即可对市场变 化的需求作出快速反应，并适应不同规模及不同要求的大小系统。

各摄像机所在地址的地址字符在摄像机所属末级子系统的m*(n+1)开关矩阵中按其末位 地址码统一插入，而各级的分区地址字符则可在该分区所属那级的上级子系统中的m*(1+1) 开关矩阵中按地址码依次插入，日期、时间码则可在总控室中的m*(n+1)多功能开关矩阵中 统一插入，这样可以大大地减少字符插入器的数量，还可以依序看出各级子系统与摄像机的 隶属关系。

控制优先级别判别器使多个控制室能在不产生冒险和竞争的情况下，有条不紊地进入整 个系统中的每个摄像机地址，并对其及其附属设备进行控制。

视频信号同步顶恢复到同一参考电平、字符形成及字符插入电路、直接耦合式同步分 离、复合消隐形成、非整场图象抑制而保持同步连续传送，直耦平衡分流式自动稳幅电路、 直接擒获式同步的行、场振荡器…等等技术。使得我们能在不产生破裂图象和图象不跳动 的情况下切换各异步图象，在广播电视中还可省去昂贵的帧同步机之类的设备。

非整场内正向场逆程码信号的抑制，使正反两个方向的场逆码不产生错位或重叠，确保 了双向场逆程码稳定可靠的传输。

通过发送器、中继器和接收器对视频信号及反向场逆程码幅、频特性的逐级校正，和对 正向场逆程码的逐级更新，可使视频及双向场逆程码能超长距离传输；其中的差分电流型抗 强共模干扰的放大电路在正负两个方向上抑制数倍于单供电电源电压(相当于数十倍信号电 压)的共模于扰，为同一电缆中多对双绞线同时传送多种并行信号(它们可以都是视频信号， 也可以是其他信号)而互不干扰打下了基础。这简化了楼群信号网络和线路铺设。差分电流 型抗强共模干扰的输入电路后接数子电平处理电路，它还可以广泛用作数字电路长距离传输 的接口，使多媒体互联网络具有更好的抗共模干扰的能力。

图1是本发明整个系统的方框图。

图2是直接耦合同步分离和复合消隐形成的方框图及重点波形图。

图3是行消隐形成电路的原理性说明图及其相应的波形图。

图4是正向场逆程码插入的方框图及其相应的波形图。

图5是有关非整场图象信号抑制而保持同步信息连续传送的选通脉冲形成电路的方框图 及相应的波形图。

图6是在发送器、中继器及接收器中视频信号及反向场逆程码的校正及正向场逆程码的 更新式重新插入的方框图及重点波形图。

图7a是直接耦合平衡分流式自动稳幅电路第一种方案的方框图。

图7b是直接耦合平衡分流式自动稳幅电路第二种方案的方框图。

图8a是视频多功能m*(n+1)开关矩阵的方框图。

图8b是视频m*(1+1)开关矩阵的方框图。

具体实施时，对于大系统可如技术解决方案中所述那样处理。

对于小系统，可以只用m*(n+1)多功能开关矩阵就足够了，它无需进入下级子系统，因 而正向场逆程码中的多级多位地址码也可以取消。

对于只有一个控制室需进入下级子系统而其余的控制室只需选择第1级子系统中已有的 信号进行观测，则在m*(n+1)多功能开关矩阵中可以取消控制优先判别器部分。

对于近距离的电视监控系统，可以省掉发送器、中继器及接收器。

对于用一根电缆中包含多对双绞线的电缆来同时传送多路信号(包括其他非电视信号， 例如通讯，电话等信号)的情况下，开关矩阵的输入端一定要加有抗强共模干扰的接收器， 以抑制多信号并行传输可能引入的共模干扰。

对于只需一个控制室控制的系统，可以把m*(n+1)多功能开关矩阵中其余的(n-1)个码处 理器取消，代之以第1级地址码的阵列选择器，有时也可以把m个输入分成n组，使每组可依 次或跳跃循环显示，或手动地址码输入方式，等等。

当无需考虑报警问题时，可以把反向场逆程码的编解码及插入部分取消，同时正向场逆 程码的报警类信息的处理指令码部分也可以取消。巡回检测用的阵列也可以取消。

当由单一控制室控制，且无需场逆程切换和非整场图象抑制，又无需传送反向场逆程码 时，可取消非整场图象电路部分。

以上仅仅列出了其中的部分情况，实际应用中当根据用户的实际情况作出取舍或重新组 合。在此不便一一列举。