電視傳輸系統(tǒng)

1、電視傳輸系統(tǒng)某園區(qū)有線電視光纜傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介自動(dòng)化通信所白素月摘要 本文以某園區(qū)有線電視系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為例，簡(jiǎn)要介紹了有線電視系統(tǒng)的組 成和光纜傳輸系統(tǒng)中的幾個(gè)常用的 基本概念，給出了光鏈路損耗的計(jì)算 方法關(guān)鍵詞光鏈路損耗、分光比一、項(xiàng)目概況及需求分析1、項(xiàng)目概況某大學(xué)隸屬國(guó)家教育部，近幾年，隨著擴(kuò)招 人數(shù)的增加，舊校區(qū)越來(lái)越不能滿足學(xué)校的教學(xué) 要求，因此，學(xué)校立項(xiàng)在郊區(qū)建設(shè)新校區(qū)，新校 區(qū)占地面積約2400畝，建筑總面積約80萬(wàn)平方 米，分教學(xué)區(qū)、學(xué)生宿舍區(qū)和運(yùn)動(dòng)區(qū)，教學(xué)區(qū)包 括圖書(shū)館、公共教學(xué)樓、各學(xué)院樓、行政辦公樓、 科技館等。2、需求分析由于學(xué)校為綜合性大學(xué)，在校生既包括國(guó)內(nèi) 學(xué)生，又

2、有來(lái)自不同國(guó)家的留學(xué)生，且學(xué)校的外 語(yǔ)教學(xué)也頗具特色，因此，學(xué)校對(duì)有線電視系統(tǒng) 的建設(shè)非常重視，經(jīng)與相關(guān)部門(mén)協(xié)商，考慮到學(xué) 校應(yīng)用的特殊性，最后確定在科技館設(shè)置獨(dú)立的 衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)，系統(tǒng)共接收 40套節(jié)目，不 僅包含國(guó)內(nèi)部分省的衛(wèi)視節(jié)目， 還包含美國(guó)、韓 國(guó)、日本等多個(gè)國(guó)家的衛(wèi)星節(jié)目和兩套自辦節(jié) 目，以滿足不同師生的收看需求。二、有線電視系統(tǒng)總體方案有線電視系統(tǒng)主要由信號(hào)源（前端）、干線 傳輸、分配網(wǎng)絡(luò)三部分組成。1. 信號(hào)源（前端）系統(tǒng)信號(hào)源由衛(wèi)星電視信號(hào)、自辦節(jié)目信 號(hào)、公共廣播音頻信號(hào)和回傳信號(hào)等組成。各個(gè) 信號(hào)源的信號(hào)經(jīng)調(diào)制器調(diào)制成為不同頻段的射 頻（RF信號(hào)并混合后通過(guò)干線傳輸至

3、分配網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)信號(hào)源數(shù)量比較多而且還有回傳信 號(hào)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，基于以上兩點(diǎn)我們將電視系統(tǒng) 設(shè)計(jì)帶寬為5MHz-860MHz采用分頻隔離、鄰 頻共纜傳輸方式。帶寬資源劃分為上行頻率為 5MH- 65MHz 下行頻率為 87MH- 862MH?其 中調(diào)頻廣播占用87MH- 108MH瀕段。2. 干線傳輸干線傳輸系統(tǒng)是電視系統(tǒng)的重要組成部分， 位于前端和分配網(wǎng)絡(luò)之間，其作用是將前端輸出 的各種信號(hào)穩(wěn)定而且不失真地傳輸給分配網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介主要包括：電纜、光纜和微波。電纜投資成本低、施工方便，光纜具有傳輸 損耗小、傳輸距離遠(yuǎn)、不受外界電磁波干擾等優(yōu) 點(diǎn)。我們根據(jù)該校區(qū)電視系統(tǒng)覆蓋面積大的特 點(diǎn)，

4、將干線傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為光電混合網(wǎng)（HFC。 遠(yuǎn)距離使用光纜，近距離使用電纜。光纜傳輸部分由前端機(jī)房開(kāi)始經(jīng)光發(fā)射機(jī)、 光纜和接續(xù)盒至各個(gè)樓頭光接收機(jī)，光接收機(jī)輸 出射頻信號(hào)再由電纜傳送到各建筑物的分配網(wǎng) 絡(luò)。3. 分配網(wǎng)絡(luò)分配網(wǎng)絡(luò)是電視系統(tǒng)中直接與用戶終端相 連接的部分，分布面最廣最大。分配網(wǎng)絡(luò)采用分 支分配方式。三、有線電視系統(tǒng)光纜傳輸系統(tǒng)中光鏈路的設(shè)計(jì)1.基本概念1.1光功率單位光功率單位常采用mw或分貝值 dB/mW簡(jiǎn)寫(xiě)為dBm）,在工程計(jì)算中通常 采用dBm更方便，1mW定義為OdBm mW 與dBm的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：PdBm=10lgP (P的 單位為mW (dBm)。1.2光分路器及其技術(shù)

5、指標(biāo)與同軸電纜傳輸系統(tǒng)一樣，光網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)也需要將光信號(hào)進(jìn)行耦合、分支、分配, 這就需要光分路器來(lái)實(shí)現(xiàn)。光分路器又稱 分光器，是光纖鏈路中最重要的無(wú)源器件 之一，是具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端的 光纖匯接器件，常用 MXN來(lái)表示一個(gè)分 路器有M個(gè)輸入端和N個(gè)輸出端。在實(shí)際 運(yùn)用中，常常用光分路器把光發(fā)射機(jī)輸出 的光信號(hào)分成強(qiáng)度不等的幾路輸出，光強(qiáng) 較大的一路傳輸?shù)捷^遠(yuǎn)的設(shè)備，光強(qiáng)較弱 的一路傳輸?shù)捷^近的距離，以使各個(gè)光節(jié) 點(diǎn)都能得到近似相等的光功率。分光比光分路器對(duì)各支路光功率分配的比例稱 為分光比，分光比K定義為光分路器某輸 出端輸出光功率與光分路器輸出端總的輸 出光功率之比。附加損耗光分路器把

6、輸入端的光信號(hào)按照預(yù)定的分光比對(duì)各個(gè)支路進(jìn)行分配時(shí)，光信號(hào) 通過(guò)光分路器時(shí)除分光損耗外，還有光分 路器本身對(duì)光信號(hào)產(chǎn)生的損耗，這種損耗 稱為光分路器附加損耗。對(duì)于1*N單模標(biāo)準(zhǔn)型光分路器附加損耗如下表所示:分路數(shù)2345678910111216附加損0.20.30.40.450.50.550.60.70.80.91.01.2耗（dB ）123分光損耗不同的分光比對(duì)光信號(hào)產(chǎn)生的損耗就叫做分光損耗，其值為-10lgK。124插入損耗插入損耗包括分光損耗和附加損耗兩部 分，即插入損耗（dB）=-1Olgk+附加損耗。此外，隔離度、均勻性、回波損耗、方 向性、PDL都在光分路器的技術(shù)指標(biāo)中占據(jù)非常重要

7、的位置2.光鏈路的設(shè)計(jì)2.1光鏈路設(shè)計(jì)原則1）根據(jù)前端光發(fā)射機(jī)到各個(gè)分前端的光 纖長(zhǎng)度L計(jì)算出各條光纖通路的損耗。2）計(jì)算光分路器各條分光比。3）計(jì)算每條光纖鏈路的分支損耗。4 ）計(jì)算每條光鏈路損耗。5）根據(jù)鏈路損耗和需要達(dá)到的載噪比指 標(biāo)查看光發(fā)射機(jī)的參數(shù)表，選擇適當(dāng)?shù)墓獍l(fā) 射機(jī)。2.2光鏈路損耗的計(jì)算方法光鏈路的計(jì)算有兩種基本方法：計(jì)算功 率損耗（即控制末端功率）和計(jì)算鏈路損耗 （控制末端載噪比），兩種方法雖同出一源， 但后者更為便捷和切合實(shí)際，故在實(shí)際設(shè)計(jì) 中經(jīng)常采用后一種方法計(jì)算。光鏈路損耗包括三個(gè)部份：一是光纜對(duì)光 信號(hào)強(qiáng)度產(chǎn)生的衰減；二是網(wǎng)絡(luò)中各種接 頭、接點(diǎn)對(duì)光信號(hào)的衰減；三是網(wǎng)

8、絡(luò)中器件 對(duì)光信號(hào)產(chǎn)生的衰減，例如光分路器的分光 損耗和附加損耗。按照單模光纖在 1310nm、750MHz系 統(tǒng)AM-VSB光調(diào)制來(lái)考慮，光鏈路總損耗 =光纖損耗+分光損耗+附加損耗+設(shè)計(jì) 余量。1）單模光纖在1310nm方式下?lián)p耗為 0.35dB/km。包括熔接點(diǎn)的損耗在內(nèi)，按 0.4dB/km 計(jì)算。2 ）單模光纖活動(dòng)連接器的損耗按0.5dB/個(gè)計(jì)算（光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)各有一個(gè)活動(dòng) 連接頭）。3）光分路器的附加損耗可按上表計(jì)算。4） 光接收機(jī)輸入光功率為+23dBm , 該設(shè)計(jì)中按-2dBm 考慮。5）光鏈路總損耗計(jì)算公式： 光鏈路總損耗可按下式計(jì)算：A=aL-10lgk+Ac+Af 。

9、式中：A為光鏈路全程損耗；aL為光纖對(duì)所傳輸光信號(hào)的衰減， a為光衰減系數(shù)，L為光纜長(zhǎng)度。設(shè) 計(jì)中光信號(hào)波長(zhǎng)為1310nm時(shí)一般 取a =O.4dB/ km（包括熔接損耗）, 光信號(hào)波長(zhǎng)為1550nm時(shí)，可取 a =0.25dB/Km（包括熔接損耗）；Ac為插頭損耗，每個(gè)接頭可按0.5dB 計(jì)算（光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)各有一個(gè) 活動(dòng)連接頭）；Af為光分路器附加損耗，設(shè)計(jì)中可按 上表所示值計(jì)算。2.3光分比的計(jì)算該園區(qū)光接收機(jī)的位置及其與園區(qū)電視中心的距離如下表:序 號(hào)建筑物編號(hào)及名稱與電視中心 的距離1303號(hào)建i筑物（學(xué)生2.8 Km2305號(hào)建1筑物（學(xué)生3.0 Km3307號(hào)建筑物（學(xué)生2

10、2 Km4309 號(hào)建筑物 （學(xué)生2 5Km5114號(hào)建筑物/J J 1勿（經(jīng)管、2 0 Km6115 號(hào)建* 11 * 勿（建筑、1.5 Km-7-預(yù)留1.5Km根據(jù)以上光接收機(jī)的分布位置繪出 如下光網(wǎng)絡(luò)圖：ck卜二13E-.；2.3.3計(jì)算如下計(jì)算光分路器C的分光比。由于光接收端 輸入光功率過(guò)低，將導(dǎo)致輸出的C/N值過(guò)低， 過(guò)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致非線性失真過(guò)大且CTB、CSO指標(biāo)惡化，從而達(dá)不到網(wǎng)絡(luò)所需的指標(biāo)要求，在 此光接收機(jī)輸入光功率取-2dBm作為設(shè)計(jì)值， 計(jì)算中保留2位小數(shù)。Abi( dB)Ab2( dB)AB3 ( dB)Ab4( dB)Ab5(dB)Ab6(dB)Ab7 = Ab6=1.6

11、 ( dB)在保證光接收機(jī)的輸入光功率為-2dBm時(shí)，B1B7從光分路器C處得到的功率應(yīng)為：P B1 =10 張2+2.1210 =1.03(mW)P B2=10 矗2+2.2)/10 =1.05(mW)P B3 =10 哄-2+1.88)/1】=0.97(mW)P B4=10 敗2+2)/10 =1(mW)P B5=10 峽-2+1.8)/10 =0.95(mW)P B6=10 代2+1.6)/10 =0.91(mW)Pb7 =P b6 =0.91(mW)光分路器的輸出總功率為：1.03+1.05+0.97+1+0.95+0.91+0.91=6.82(mV) 計(jì) 10lg6.82=8.34(dBrr)C 的分光比：K b1=1.03/6.82=15.1%K B2 =1.05/6.82=15.4%K B3 =0.97/6.82=14.3%K B4 =1/6.82=14.7%K B5 =0.95/6.82=13.9%K B6 =0.91/6.82=13.3%K