信号完整性研究及其在网络视频监控终端中的应用_桂亮
于博士信号完整性分析入门(修改)
于博士信号完整性分析入门于争 博士for more information,please refer to 电设计网欢迎您什么是信号完整性?如果你发现，以前低速时代积累的设计经验现在似乎都不灵了，同样的设计，以前没问题，可是现在却无法工作，那么恭喜你，你碰到了硬件设计中最核心的问题：信号完整性。
早一天遇到，对你来说是好事。
在过去的低速时代，电平跳变时信号上升时间较长，通常几个ns。
器件间的互连线不至于影响电路的功能，没必要关心信号完整性问题。
但在今天的高速时代，随着IC输出开关速度的提高，很多都在皮秒级，不管信号周期如何，几乎所有设计都遇到了信号完整性问题。
另外，对低功耗追求使得内核电压越来越低，1.2v内核电压已经很常见了。
因此系统能容忍的噪声余量越来越小，这也使得信号完整性问题更加突出。
广义上讲，信号完整性是指在电路设计中互连线引起的所有问题，它主要研究互连线的电气特性参数与数字信号的电压电流波形相互作用后，如何影响到产品性能的问题。
主要表现在对时序的影响、信号振铃、信号反射、近端串扰、远端串扰、开关噪声、非单调性、地弹、电源反弹、衰减、容性负载、电磁辐射、电磁干扰等。
信号完整性问题的根源在于信号上升时间的减小。
即使布线拓扑结构没有变化，如果采用了信号上升时间很小的IC芯片，现有设计也将处于临界状态或者停止工作。
下面谈谈几种常见的信号完整性问题。
反射：图1显示了信号反射引起的波形畸变。
看起来就像振铃，拿出你制作的电路板，测一测各种信号，比如时钟输出或是高速数据线输出，看看是不是存在这种波形。
如果有，那么你该对信号完整性问题有个感性的认识了，对，这就是一种信号完整性问题。
很多硬件工程师都会在时钟输出信号上串接一个小电阻，至于为什么，他们中很多人都说不清楚，他们会说，很多成熟设计上都有，照着做的。
或许你知道，可是确实很多人说不清这个小小电阻的作用，包括很多有了三四年经验的硬件工程师，很惊讶么?可这确实是事实，我碰到过很多。
海康威视网络高清监控方案设计
网络高清视频监控系统标准化解决方案某某海康威视系统技术某某2014年11月目录目录II第1章总体概述81.1设计背景81.2现状分析81.3需求说明91.4设计原如此91.5设计依据10第2章系统总体设计112.1设计目标112.2设计思路122.3总体结构设计122.3.1 系统逻辑结构122.3.2 系统物理结构13 2.4用户价值表现14第3章前端系统设计16 3.1概述163.2前端系统结构设计16 3.3IPC结构特点173.3.1 散热设计173.3.2 防水设计173.3.3 除雾设计183.3.4 防虚焦设计183.3.5 防刮擦设计18 3.4IPC功能亮点193.4.1 超低照度193.4.2 强光抑制193.4.3 高清透雾203.4.4 红外增强203.4.5 3D数字降噪213.4.6 新一代宽动态223.4.7 SMART IPC特色功能23 3.5前端配套设施293.6适用场景描述323.6.1 路面固定点监控323.6.2 出入口监控333.6.3 室内监控343.6.4 制高点监控353.6.5 大场景监控36第4章监控传输网络设计43 4.1概述434.2设计要求434.3传输网络设计444.3.1 网络结构设计444.3.2 网络IP地址规划464.3.3 VLAN规划474.3.4 路由总体规划484.3.5 网络传输带宽要求49 4.4网络可靠性设计494.5网络安全性设计504.6网络管理规划504.7设备选型说明51第5章监控中心系统设计53 5.1概述535.2系统结构设计535.3存储子系统535.3.1 NVR存储设计545.3.2 存储结构设计545.3.3 NVR存储功能565.3.4 NVR存储亮点595.3.5 设备选型说明615.4解码拼控子系统725.4.1 视频综合平台设计725.4.2 视频综合平台主要功能735.4.3 主要功能效果展示755.4.4 视频综合平台亮点795.4.5 设备选型说明825.5大屏显示子系统835.5.1 大屏显示子系统结构835.5.2 LCD大屏855.5.3 DLP大屏90设备选型说明95主要设备选型97监控中心与机房配套设施97第6章应用管理系统设计100 6.1概述100软件架构设计100软件模块组成1026.3.1 中心管理模块102应用模块103客户端模块104视频质量诊断模块105视频图像拼接模块106平台功能设计106根底管理功能106根底应用功能109高级业务应用113平台部署环境118硬件环境118软件环境119第7章视频系统利旧设计120概述120系统利旧整体设计120模拟监控系统接入设计120网络监控系统接入设计121第8章方案优势分析124全高清124全网络124高集成化125高智能化125高可靠性126高扩展性128高易用性129第9章应用举例130需求描述1309.2系统设计130前端局部设计130监控中心设计131传输网络设计136应用管理软件设计138配置清单139第1章总体概述1.1设计背景从模拟到网络、从标清到高清，随着安防监控技术的不断开展，用户对监控系统的要求越来越高。
基于无线网络设计视频监控系统
IT 大视野数码世界 P .57基于无线网络设计视频监控系统韩丽杰 内蒙古瑞特优化科技股份有限公司 邢伟华 苏志恒 内蒙古灵奕高科技（集团）有限责任公司摘要：本文以基于无线网络设计视频监控系统为主要内容进行阐述，结合当下无线网络设计视频监控系统结构、无线网络监视终端系统设计和无线网络监控服务器设计为主要依据，从功能模块关系设计和处理流程设计这两方面进行深入探讨和分析，其目的在于加强视频监控系统在无线网络设计中的价值，旨在为相关研究提供参考资料。
关键词：无线网络设计 视频监控系统 功能模块 处理流程引言由于无线网络技术的快速发展，在实际生活中得到广泛使用，无线网络之中视频功能使用越来越广泛，其中视频监控系统发展非常迅速，并且此种环境存在很大优势，从而为自身赢取了良好发展前景。
为快速摆脱现有技术的限制性，监控终端位置以及使用领域不再受任何环境的限制，因此，要基于此种无线环境下提升监控系统的使用范围，和以往监控系统进行合理对策，强化自身不可比拟的优势和价值。
1 无线网络设计视频监控系统结构无线网络监控系统可以分为两个部分，分别是监视终端和监控服务器，监视终端主要工作就是对场景内所有视频进行进行全面采集，进而度服务器提供的各种信息和数据做出响应，结合受到的各种控制信息做出全面调节和分析。
在系统开始前期或者结束期间做出数据采集工作，对各种参数进行调整和分析，监控服务系统的主要工作对监视终端进行全面监督和控制，并且将接受到的各种终端信息全部发布到视频数据之中，对视频数据进行充分解码，完成数据播放工作，用户则可以快速接受到监视画面内容。
监控服务器可以随时随地接受到各种来自监视终端的注册信息内容，在实际工作期间需要一个公用的IP 地址，便于监视终端对各种信息和数据进行全面搜索和分析，监控服务器可以有效连接在INTERNET 系统上，将监视终端安全的连接在公用IP 地址上。
监视终端在实际工作中可以实现任意移动工作，可以将无线网络有效连接在系统中，在整个系统中，监视终端将无限局域网和中国联通等全部退出CDMALx 网络作为接入的真实环境。
信号完整性-反射
假设传输线的末端是开路，1ns 后在线末端，测得开 路两端的总电压为两个波之和，即 0.84V +0.84V＝1.68V。
再经过 1ns 后，0.84V 反射波到达源端，又一次遇到 阻抗突变。源端的反射系数是(10 - 50)/(10+50)＝- 0.67， 这时将有 0.84V×(-0.67)＝-0.56V 反射回线远端。当然， 这个新产生的波又会从远端反射回源端，即-0.56V 电压将 被反射回来。线远端开路处将同时测得四个波：从一次行 波中得到 2×0.84 V＝1.68 V，从二次反射中得到的 2× (-0.56)＝-1.12 V，故总电压为 0.56 V。
8.1 阻抗变化处的反射
无论什么原因使瞬态阻抗发生了改变，部分信号将沿 着与原传播方向相反的方向反射，而另一部分将继续传播， 但幅度有所改变。将瞬态阻抗发生改变的地方称为阻抗突 变，或简称突变。
反射信号的量值由瞬态阻抗的变化量决定，如图 8.2 所 示。如果第一个区域瞬态阻抗是 Z1，第二个区域是 Z2，则 反射信号与入射信号幅值之比为(后面的 8.10 式给出证明)：
(8.9)
最终可得：
(8.10)
这就是反射系数的定义(即(8.1)式)。用同样的方法可 以很容易推导出传输系数 t。将根据(8.2)式得出的 V ， refl 代入(8.7)式可得：
Vinc Vtrans Vinc Vtrans
Z1
Z1
Z2
对上式通分、化简后可得：
(8.11)
没有人知道到底是什么产生了反射电压？只是知道当 产生之后，只有这样交界面两侧的电压才可以相等，交界 面处的电压才是连续的。同样，在交界面两侧也存在电流 回路，电流也是连续的。这样，整个系统也才是平衡的(有 点唯心主义的解释)。
高速PCB设计中信号完整性的仿真与分析经验
高速PCB设计中信号完整性的仿真与分析经验信号完整性是高速PCB设计中非常重要的考虑因素之一，它涉及到信号的传输特性、功率完整性和噪声抑制等方面。
为了确保良好的信号完整性，需要进行仿真和分析，下面将分享一些经验。
首先，进行信号完整性仿真和分析时，通常会使用电磁场仿真软件，如HyperLynx、ADS和Siemens Polarion等。
这些软件提供了强大的仿真工具，可以模拟高速信号在PCB板层间、连线延迟、反射噪声和交叉耦合等方面的特性。
在进行PCB布线之前，可以使用S参数仿真来预测信号传输损耗和延迟。
S参数仿真可以帮助确定适当的信号线宽和间距，以确保信号在传输过程中不会过多地损耗信号强度。
另外，还可以使用时间域仿真来观察信号的时钟偏移、波形畸变和振荡等问题。
在信号完整性分析中，功率完整性也是一个重要的考虑因素。
为了确保功率供应的稳定性，可以使用直流仿真来模拟电流分布和功率供应网络的负载情况。
同时，也需要考虑布线的阻抗匹配和电源降噪等因素，以确保信号传输过程中的稳定性和可靠性。
噪声抑制是信号完整性另一个重要的方面。
在高速PCB设计中，尤其是在高频电路中，信号可能会受到电磁干扰、串扰和反射等干扰。
为了抑制这些噪声，可以使用串扰仿真来分析信号互相之间的干扰程度，并采取相应的补救措施，如增加地线和电源平面或添加层间抑制器等。
此外，还可以通过仿真来评估不同布线方案的性能。
通过对比仿真结果，可以选择性能最佳的布线方案，以实现更好的信号完整性。
除了进行仿真分析，还应根据实际情况对设计进行优化，如合理布局和分隔模块、减少信号线长度、使用合适的信号线层间堆叠等。
总结起来，信号完整性的仿真与分析在高速PCB设计中起着至关重要的作用。
通过运用合适的仿真工具和技术，可以提前检测和解决信号完整性问题，提高PCB设计的可靠性和性能。
同时，也需要结合实际经验和优化措施，确保设计的有效性和可行性。
信号完整性SI学习笔记_chapter8
信号完整性分析chapter.8 传输线与反射信号沿互连线传播时所受到的瞬态阻抗发生变化，一部分信号将被反射，另一部分发生失真并继续传播下去。
这是单一网络中多数 SI 问题的主要原因。
反射与失真使信号质量下降，看起来像振铃。
只要有瞬态阻抗突变就会发生反射，线端或者互连线拓扑结构发生改变的地方，如拐角，过孔，T型结构，插接件和封装处。
因此设计互连线的目的在于尽可能保持信号受到的阻抗恒定。
阻抗变化出的反射：将瞬态阻抗发生突变的地方称为阻抗突变，或简称突变。
反射的信号量由瞬态阻抗的变化量决定，若第一区域瞬态阻抗为Z1，第二个区域为Z2，反射信号与入射信号的幅值之比：其中两区域阻抗差异越大，反射信号量越大。
最关心的就是反射系数ρ，信号沿传播线传播时，遇到阻抗突变，将产生另一个波，两波叠加，但方向是向源端。
反射形成机理由上一特性，在设计高速板时，要运用以下设计要素：1.使用可控阻抗互连线2.传输线末端至少有一个终端匹配3.使用能使多分支产生影响最小的布线拓扑结构4.最小化几何结构的不连续性产生反射：区域1,2交界面两侧电压，电流应该相等，否则两侧不等会产生无限大电场与磁场。
V1=V2，I1=I2，而，I=V /R，当区域阻抗不同时，关系式绝不会同时成立。
为平衡系统，交界处区域1侧产生反射回源端的电压，唯一目的就是吸收入射信号和传输信号之间不匹配的电压与电流。
满足的条件：且两区域应满足：代换即最终，得到反射系数ρ同样，可以推导出传输系数t没有确切的原因知道怎么产生反射电压，但知道反射电压会遵循上述关系，电压电流要保持连续阻性负载的反射假定传输线特性阻抗为50Ω，传输线的终端匹配有三种情况：5.传输线的终端开路，末端未连接。
末端瞬态阻抗为无穷大。
反射系数ρ为1。
例：6.传输线末端与返回路径短路，即末端阻抗为0。
此时反射系数ρ为-1，短路突变处测的电压为（入射电压与反射电压之和）0V。
7.特殊情况，终端阻抗等于传输线的特性阻抗，即匹配。
基于4G网络的无线智能视频监控系统在工程勘察现场管理中的应用项目总结报告
《基于4G网络的无线智能视频监控系统在工程勘察现场管理中的应用》项目总结报告一、项目概况项目名称: 基于4G网络的无线智能视频监控系统在工程勘察现场管理中的应用立项时间：项目编号：BY2015070-07项目负责人：主持单位：合作企业：项目经费：60万元，其中省拨专项经费30万元，单位自筹30万元。
主要研究内容：1、研发服务于工程勘察现场工作的无线智能视频监控设备。
2、研发工程勘察现场视频智能分析软件系统，实现工程勘察现场视频的智能分析。
3、实现工程勘察现场视频的云端储存与异地共享。
4、开发工程勘察视频智能分析客户端。
二、项目实施情况本项目组成了由东南大学教师和研究生以及江苏省地质工程勘察院技术人员组成研发团队。
东南大学主要负责智能视频监控设备的架构、分析软件编制等关键技术研究工作，与江苏省地质工程勘察院合作，对相关研究成果进行应用。
项目组成员分工明确，定期召开交流讨论会，按照既定研究方案和技术路线有序完成项目的各项任务，并对研究生、企业员工等相关研发人员开展交流与培训，并在学术年会和相关行业协会会议上进行宣讲，为新技术、新方法在传统的工程勘察领域的应用，起到了促进作用。
项目的各项指标顺利完成。
- 1 -经过校企双方联合攻关，本项目开发出了无线智能视频监控系统在工程勘察现场管理系统，并实现了设备优化选型及相关配套技术研制；给出了关键设备的技术指标，解决复杂环境条件下，高清视频的采集问题；提出了现场移动施工条件下，视频的前端储存、云存储方案，构建了使用方便的视频存储设备，实现了工程勘察现场视频的云端储存与异地共享；研究了现场视频现场实时巡查系统，能有效及时发现工程勘察工地的与视频分析；研发出了钻孔视频采集方法，能够有效避免图像畸变等，为进一步的视频智能分析奠定基础；开发了工程勘察现场视频智能分析软件系统，实现工程勘察现场视频的智能分析，能通过对视频的智能分析，获取钻孔深度等工程勘察现场跟踪关键质量控制参数。
高速信号完整性分析及设计在继电保护装置中的应用
制反射 现象 的发 生 阻抗 匹配是 解决 大部 分信号 完 整性 问题 的重要 手段 ．所 以有必 要介 绍一 下传输 线
的特征 阻抗
２２ 特 征 阻抗 ．
高速 电路设 计 中 ．信 号走线 的分 布参 数效应 使
其寄 生 电感 和寄 生 电容不 能被忽 略 ．必须 将信号 走
短 ．要满 足所有 门延 时必 须在 越来 越短 的时间预 算
器 功 能 的高 性 能 Ｐ ｗｅＰ 【 Ｃ８ ２ 】 ｏ ｒ Ｃ ＭＰ ３ １ ，系统 主 频
收稿 日期 ： ０ １ ９ ６； 回 日期 ： ０ １ ０ ３ ２ １ —０ —０ 修 ２ １ —１ —１
南 瑞 集 团科 技 资助 项 目￣ ０ ０ １ Ｊ 。 Ｔ ９０ －Ｂ）
摘 要 ： 合 新 一 代 高 压 继 电保 护 Ａ 一 ０ 结 ＲＰ ３ ０系列 装 置 的研 制过 程 ， 绍 了 高压 继 电保 护 装 置 核 心 Ｃ Ｕ 板 的 基 本 功 介 Ｐ
能 及 其 组 成 ． 出 了当前 新 技 术 条件 下继 电保 护 装 置在 硬 件 设 计 与 开发 过 程 中所 面 临 的 高速 信 号 完 整性 问题 。 提 通过 对 核 心 Ｃ Ｕ 板 上 关键 电路 中关键 信 号 的 仿 真 与 分析 ． Ｐ 阐述 了关 键 信 号 的布 线规 则 设 置及 实现 方法 。Ｃ Ｕ 板 卡 上 具体 信 Ｐ
式分别 如式 （ ） （ ） 示 ： １和 ２所
＝
影 响整个 系统 的性 能 ．因此 时钟信号 走线 长度 的控 制 、与相 邻信 号之 间 的干扰 以及信号 传输 路径上 的 阻抗 匹配 是 系统 分析 设计 的重点 ： 时 Ｄ ２的地 同 ＤＲ 址线 和数 据线 由于 时序要 求严 格 ．需 要控 制 网络 之 间的安全 间距 和数据 组 间等长 ．但 由于 系统布线 密 度较 大 ， 综合 考虑 空 间和信号 完整性 问题 。 需 另外 系
信号完整性基础
信号完整性基础信号完整性问题过冲（overshoot/undershoot)振铃(ringing/ring back)非单调性(non-monotonic)码间串扰（ISI）同步开关噪声（SSN）噪声余量(noise margin)串扰(crosstalk)信号完整性（Signal Integrity）主要包括以下几方面问题：1.过冲（Overshoot/Undershoot)一般IC对于过冲的高度和宽度的容忍度都有指标。
因为过冲会使IC内部的ESD防护二极管导通，通常电流有100mA左右。
信号长期的过冲会使IC器件降质，并是电源噪声和EMI的来源之一。
2. 振铃（Ringing/Ring Back）振铃会使信号的threshold域值模糊，而且容易引起EMI。
3.非单调性(Non-monotonic)电平上升过程中的平台会产生非单调性，这有可能对电路有危害，特别是针对异步信号如：Reset、Clock等会有影响。
4. 码间串扰（ISI）主要是针对高速串行信号。
其产生的本质是前一个波形还没有进入稳态，另外也有可能是传输线对不同频率衰减不同所造成的。
一般通过眼图来观察，方法是输入一伪随机码，观察输出眼图。
5. 同步开关噪声（SSN）同步开关噪声会使单根静止的信号线上出现毛刺?V，另外还会影响输入电平的判断。
SSN的另一种现象是SSO（同步开关输出），这会使得传输线的特性如阻抗、延时等特性发生改变。
6. 噪声裕量（Noise Margin）控制噪声余量的目的是防止外界干扰，用于克服仿真没有分析到的一些次要因素。
一般对于TTL信号应留有200~300mV的余量。
7. 串扰（Crosstalk）串扰主要有线间串扰、回路串扰、通过平面串扰（常见于数模混合电路）三种形式。
通常示波器所观察到的数字信号。
图中为各相关的信号完整性参数：•Overshoot、Undershoot指信号的过冲。
•Ringback 指信号的振铃。
基于计算机视频长线传输视频信号完整性处理技术
幅度。压摆率可直接影响视频图像 的清晰度。压摆率的计算可利用像 素率与信号幅度2个参数来进行计 算，当像素率为139.5MHz时，为使 视频信号能够完整传输，使其转换 过程能够在1/4个时钟周期内完成， 其计算公式可表示为：
YBL = 4 × XS = 558V/μS 式中，YBL 为压摆率，XS 为像 素率。如果SXGA信号为76Hz时，系 统压摆率至少超过558V/μs。 2.2 视频长线传输系统电路结构 视频长线传输系统的电路结构 可分成4部分，分别是驱动电路、 均衡电路、信号接收电路以及时 序调整电路。为了使RGB图像信号 能够利用UTP电缆完整传输，该系 统所采用的三通道差分驱动器为 AD8147型号，这样可使视频信号 实现平衡传输，然后将信号进行二 倍放大处理来达到长线传输目的。 其内部接收电路均衡采用AD8122 型，该均衡器可实现差分与单端模 式之间的切换，并可有效补偿信号 中的高频成分，发挥共模抑制作 用。考虑到电缆长度差异出现的 时序不同步现象，通过AD8120型 三路延迟线芯片来进行时间偏斜纠 正，然后对信号进行二倍增益处 理，使视频信号能够在后台显示。
技术应用
Technical application
摘要：针对视频信号的长线传输完整性问题，提出一种基于计算机视频长线传输视频信号完整性处理技 术。该技术在发送端对视频信号进行差分转换，并通过共模电压来编码水平同步与垂直同步信号，通过均 衡电路与时序调整电路来确保视频信号同步，并通过差分发送、增益接收、时序延迟、嵌入同步等处理方 法，使视频信号能够在200m长度的UTP电缆中实现长线传输，保证了视频信号的完整性，从而有效满足各 个领域的视频监控需求，以期能够提高视频信号在长线传输过程中的图像质量。 关键词：计算机；视频长线传输；视频信号；完整性处理技术 文章编号：2096-4137（2019）09-086-03 DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2019.09.16