第5章___有線電視系統(tǒng)

1、1第第5章章 有線電視系統(tǒng)有線電視系統(tǒng) 5.1 概述概述5.2 信號接收與信號源信號接收與信號源5.3 前端系統(tǒng)前端系統(tǒng) 5.4 傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)5.5 分配系統(tǒng)分配系統(tǒng)5.6 用戶終端用戶終端5.7 雙向有線電視系統(tǒng)雙向有線電視系統(tǒng)5.8 付費電視系統(tǒng)付費電視系統(tǒng)25.1 概述概述5.1.1 基本概念 1.定義與分類 (1)定義。有線電視系統(tǒng)是采用纜線作為傳輸媒質來傳送電視節(jié)目的一種閉路電視系統(tǒng)CCTV(Closed Circuit Television),它以有線的方式在電視中心和用戶終端之間傳遞聲、像信息。所謂閉路,指的是不向空間輻射電磁波。(2)分類 按照用途分,有線電視系統(tǒng)有廣播有線

2、電視和專用有線電視(即應用電視)兩類。不過,隨著技術的發(fā)展,這兩種有線電視的界限已不十分明顯,有逐漸融和交叉的趨勢。3 (3)廣播有線電視的發(fā)展共用天線系統(tǒng)(Commmunity Antenna TV,簡稱CATV或Master Antenna TV,簡稱MATV電纜電視系統(tǒng)(Cable Antenna TV,簡稱CATV)（4）有線電視的功能傳送電視節(jié)目和FM廣播節(jié)目計算機聯(lián)網、市話入網、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)自檢、用戶管理、高清晰電視與圖文電視、電視電話、數(shù)字音頻、信息查詢、電視購物、安全鑒控、醫(yī)療急救等。42. 傳輸方式 應用電視和廣播有線電視均采用同軸電纜或光纜甚至微波和衛(wèi)星作為傳輸介質。 電視

3、信號在傳輸過程中普遍采用兩種傳輸方式:一種是射頻（高頻）信號傳輸;另一種是視頻（低頻）信號傳輸。應用電視系統(tǒng)都采用視頻信號傳輸方式,而廣播有線電視系統(tǒng)通常采用射頻信號傳輸方式,且保留著無線廣播制式和信號調制方式,因此,并不改變電視接收機的基本性能。 在中短距離傳輸時，一般采用隔頻傳輸、鄰頻傳輸、增補頻道傳輸、雙向傳輸?shù)葌鬏敺绞?3. 工作頻段及頻道 有線電視的工作頻段及頻道指的是在干(支)線中傳輸?shù)男盘柕念l段及頻道,并不是指前端接收信號的頻段。圖51 有線電視的工作頻段及頻道分布 DS1DS5(VLF), DS6DS12(VHF), DS13DS68(UHF),為標準頻道。無線系統(tǒng)采用隔頻傳輸

4、。有線系統(tǒng)可采用隔頻或鄰頻傳輸。Z1Z7，Z8Z16為增補頻道，是非標準頻道。(1) 有線電視的工作頻段及頻道分布6(2)鄰頻道指的是相鄰的標準廣播電視頻道。鄰頻傳輸對前端設備和電視接收機要求較高。(3)增補頻道傳輸也是增加有線電視頻道的一種方法。如300MHz有線系統(tǒng)中的增補頻道劃分如表5-1(4)我國的無線(開路)廣播電視臺按行政區(qū)域覆蓋范圍實行中央、省(市)、地區(qū)和縣四級布局。 (5)有線電視的無線傳播手段主要有衛(wèi)星和微波兩種。微波傳輸方式多頻道微波分配系統(tǒng)MMDS(Multi-CHANNEL Microwave Distribution System,2.52.7G,容納24個PAL頻

5、道)調幅微波鏈路AML(Amplitude Modulated Link，12.713.2G,50個PAL頻道)7 表5 1 Z1Z16頻道分配表 8表52 CATV的頻道劃分表 111-167MHz223-295MHz295-447MHz94. 特性與功能 有線電視近年來發(fā)展很快,已成為家庭生活的第三根線,又稱圖像線(第一根線是電燈線,第二根線是電話線)。有線電視的發(fā)展之所以迅速,主要在于它有如下特性: 高質量。 寬帶性。 保密性和安全性。 反饋性。 控制性。 靈活性。 發(fā)展性。 105.1.2 有線電視系統(tǒng)的構成 1.基本組成 有線電視系統(tǒng)一般由接收信號源、前端處理、干線傳輸、用戶分配和用

6、戶終端幾部分組成,而各個子系統(tǒng)包括多少部件和設備,要根據(jù)具體需要來決定。圖52是有線電視系統(tǒng)的基本組成圖。11圖52 有線電視系統(tǒng)的基本組成 (a)組成框圖; (b)實例12圖52 有線電視系統(tǒng)的基本組成 (a)組成框圖; (b)實例13接收信號源。 衛(wèi)星地面站、微波站、轉播車、接收天線、有線電視網、錄攝放設備、等。(2) 前端設備。 如帶通濾波器、變頻器、調制器、頻道放大器、導頻信號發(fā)生器、混合器、監(jiān)控系統(tǒng)等(3) 干線傳輸系統(tǒng)。各類干線放大器、電纜或光纖 (4) 用戶分配網絡。 主要包括放大器、分配器、分支器、電纜等14 (5) 用戶終端。不同的功能需要不同的終端設備,例如: 電視:接收機

7、上變換器、解擾器、電視接收機; 調頻廣播:收錄機、收音機; 通信:調制解調器(Modem)、復用器、電話機、傳真機、電視電話機; 計算機:調制解調器、計算機;報警:調制解調器、傳感器、報警器。152. 拓撲結構 有線電視系統(tǒng)的拓撲結構指的是其傳輸分配網絡的結構型式。傳統(tǒng)的有線電視系統(tǒng)(電纜電視系統(tǒng))的拓撲結構為樹枝型,即信號在“樹根”(前端)產生,然后沿“主干”(干線)到達“樹枝”(分支線、分配線),最后送到“樹葉”(用戶)。樹狀結構具有多路傳送、分支分配、放大等功能,且可以中繼傳送,適合同軸電纜網。樹枝型結構的示意圖如圖53(b)所示。 16 圖53 有線電視拓撲結構(a)環(huán)形; (b)樹枝

8、形; (c)星形 17 圖54 光纖CATV拓撲結構(a)星-樹型網絡;(b)根樹型網絡;(c)格子網18 3.基本類型 有線電視系統(tǒng)種類繁多,分類方法復雜,但總可把它歸結為以下幾種基本類型。 按系統(tǒng)規(guī)?；蛴脩魯?shù)量來分,有線電視有A、B、C、D四類(表53),分別對應大型、中型、中小型和小型系統(tǒng)。 表53 有線電視系統(tǒng)的基本類型19圖55大型和小型CATV系統(tǒng)示意圖 (a)大型CATV; (b)小型CATV20圖55大型和小型CATV系統(tǒng)示意圖 (a)大型CATV; (b)小型CATV21按網絡構成分,有線電視系統(tǒng)有以下幾種模式:同軸電纜網(30dB,插入損耗小，反射損耗小，傳輸特性平坦。 (

9、2)鄰頻前端的處理方式 射(高)頻處理方式。 如采用射頻濾波、陷波、高頻自動增益控制等。但具有帶外抑制差、殘留邊帶被破化、圖象低頻失真、帶內品譜不純、伴音和圖象功率比不可調等缺點。 中頻處理方式。 中頻轉換+中頻陷波方式。 42圖516 中頻處理方式中頻轉換+聲表面波濾波器(SAWF)方式。 (3)頻率相關技術。各頻道圖象載頻都受一個相同的穩(wěn)定的參考頻率的控制鎖相。使各頻道的非線性失真產物（如交調和互調等）正好與圖象載頻產生零差拍，當解調時，隨載波一起被抑制掉。諧波相關載波（HRC）要求各頻道間隔嚴格為6MHz（美國）增量相關載波（IRC）要求每圖象載頻為(0.25+6n)MHz.43 頻率相

10、關技術設備主要是一個高精度的梳狀信號發(fā)生器，它分別產生 Fn =6n（MHz）（n=9，10，11等）和Fn =55256n（MHz）（n=0，1，2等）等多個載頻信號，它們分別加在與之兼容的頻道處理器或調制器上，使這些設備載頻鎖定在上述載頻上，構成HRC和IRC前端。 第三階段為新一代組合式鄰頻前端。 這種前端系統(tǒng)的頻道數(shù)目較多，采用鄰頻傳輸和增補頻道技術，而且使用頻段也不必局限于 300 MHZ系統(tǒng)，可以是 550 MHZ或 860 MHZ系統(tǒng)。前端設備采用新一代的衛(wèi)星接收機調制器組合設備，成本較低。采用中頻轉換、SAWF濾波和PLL頻率合成技術，具有輸出頻道可在頻段內用捷變頻選擇和多頻道

11、鄰頻傳輸?shù)奶攸c，而且?guī)庖种埔矟M足大于 60 dB的要求。44 5.3.3前端設備 1.前端系統(tǒng)中的放大器 前端系統(tǒng)中的放大器,按結構和實用性可分天線放大器、頻道放大器和高電平輸出(功率)放大器等幾種。 (1) 天線放大器 對于天線放大器，輸出信號可達到Sa5760dBV 寬帶型天線放大器同時接收幾個頻道，噪音系數(shù)較小，約2dB 頻道型天線放大器一般可由寬帶天線放大器+頻道濾波器構成，或采用參差調諧放大器。45圖517 用寬帶型天線放大器和頻道濾波器 組成頻道型天線放大器(2) 頻道放大器 放大頻道信號，要求線性好、帶外衰減大，能電平控制，具有AGC功能、輸出信號電平較高，一般為110120d

12、BV。NF比較大。具有直接頻道信號放大或二次變頻方式。46圖518頻道放大器工作原理(a)手動增益調節(jié)頻道放大器;(b)自動增益調節(jié)頻道放大器47 (3) 高電平輸出放大器 為前端的輸出寬帶功率放大器，提高負載能力，主要指標是非線性失真和輸出電平。48 2. 頻道轉換器 頻道轉換器是只進行載頻搬移而不改變頻譜結構的頻率變換器,主要有以下幾種: U-V轉換器。將UHF的電視信號轉換成VHF的電視信號,在VHF較低頻率上傳輸,容易保證信號質量和降低系統(tǒng)成本。 U-Z轉換器。采用增補頻道進行信號傳輸時需要U-Z轉換器。 V-U轉換器。在全頻道有線電視系統(tǒng)中,可以用V-U轉換器把VHF的電視信號轉換為

13、UHF的電視信號。 V-V轉換器。在強場強區(qū),為了克服空間波直接竄入高頻頭而形成前重影,往往采用V-V轉換器。49 頻道轉換器從工作原理上分,有一次變頻和二次變頻兩種。前者結構簡單、體積小,但存在許多干擾,而且涉及的品種多。后者干擾少、品種也少,易實現(xiàn)系列化,但是體積大,成本高。 一次變頻的頻道轉換器的原理框圖示于圖519。為保證頻譜不倒置,通常采用低本振取差頻方式,即fP2=fP1-fL。圖519 一次變頻頻道轉換器50圖520 二次變頻頻道轉換器51表55 頻道轉換器的主要技術指標 523. 頻道處理器 頻道處理器有兩種類型,即外差型和解調-調制型。與二次變頻的頻道轉換器相比,它主要多了中

14、頻處理器和中頻AGC兩部分。因此,它可以在中頻將圖像與伴音進行分離,并進行伴音電平的調節(jié);然后,再與圖像信號進行混合。圖521為一PAL/DK制電視頻道處理器框圖。 解調-調制型頻道處理器主要用于通過微波中繼的超大型系統(tǒng),而一般常用的是外差型。53圖521 頻道處理器框圖544.調制器 調制器是將視頻和音頻信號變換成射頻電視信號的裝置,它常與錄像機、攝像機、衛(wèi)星接收機等配合使用。 調制器有高頻(直接)調制和中頻調制兩種方案,且常使用后者。 高頻直接調制方案的框圖如圖522所示。調制電路大多采用三極管高電平調制方式,輸出幅度大,失真和干擾也大。 圖522 高頻直接調制器需接VSB濾波器55圖52

15、3 中頻調制器56 5. 混合器 混合器是把兩路或多路信號混合成一路輸出的設備。其主要技術指標是:插入損耗(要小)、隔離度(要大,一般要求20dB)、帶外衰減(要大)、輸入輸出阻抗(通常為75)。 圖524 混合器舉例576. 導頻信號發(fā)生器 為了增加干線長度或補償由于溫度變化而引起電纜衰減量和放大器增益的變化,在干線中要進行自動增益控制(AGC)和自動斜率控制(ASC)。為此,在前端就需要提供一個或兩個反映傳輸電平變化情況的固定頻率(幅度也要穩(wěn)定)的載波信號(導引信號),即導頻。 圖525 導頻信號發(fā)生器框圖585.4 傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng) 5.4.1 傳輸系統(tǒng)概述 傳輸系統(tǒng)是把前端的電視信號送

16、至分配網絡的中間傳輸部分。在大型有線電視系統(tǒng)中,主要指干線和支線(也可能有超干線);在中、小型有線電視系統(tǒng)中,通常只有支線。 傳輸介質有同軸電纜、光纜、微波等 網絡拓撲主要采取樹型和星型居多。 應包括發(fā)送、傳輸、接收三部分主要功能 技術指標要求主要有載噪比C/N、交調比C/M、 互調比I/M、輸出信號電平。59 5.4.2 傳輸媒質 1. 射頻同軸電纜 有線電視系統(tǒng)傳輸電視信號通常采用的是射頻同軸電纜(簡稱同軸電纜)。同軸電纜在支線中使用較為普遍,在分配網絡中幾乎都采用同軸電纜,在干線中也可使用同軸電纜。 實芯或多芯銅包鋼、銅包鋁、銅線聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、氟塑材料金屬管狀、鋁塑復合帶縱包

17、搭接、 編織網、鋁塑復合帶縱包組合。 聚乙烯、聚氯乙烯(1) 基本結構。60(2) 性能 特性阻抗。 有線電視系統(tǒng)標準特性阻抗為75。同軸電纜的特性阻抗由下式計算: 138lg()DZd (59) 682 1611109 0810.( /)lg/.tan(/)rgfdDD dfdB m (510) 衰減常數(shù)。同軸電纜的衰耗由內、外導體的損耗 r和絕緣介質的損耗g兩部分組成,即 61 屏蔽系數(shù)與屏蔽衰減。 20lg()11LdBS(511) (512) 駐波系數(shù)與反射損耗。損耗駐波系數(shù)()H()E 屏蔽場強屏蔽磁強屏蔽系數(shù)=E (無屏蔽場強)H (無屏蔽磁強)它的倒數(shù)就是屏蔽衰減系數(shù)。溫度特性。

18、同軸電纜衰減隨溫度的變化率為0.2% dB/ 62(3)同軸電纜的發(fā)展與規(guī)格 最早的是SYK型實芯聚乙烯絕緣同軸電纜。 這種電纜介點電常數(shù)大、衰減大、所以所容許的頻道容量 小。 第二階段以SSYV型化學發(fā)泡聚乙烯絕緣同軸電纜為代 表。但絕緣損耗增大，因此在高頻應用時，衰減比較大。 SYKV縱孔聚乙烯絕緣同軸電纜屬于第三代產品。 高頻特性好，但防潮放火性能差。 SYWFY型物理發(fā)泡聚乙烯絕緣電纜是第四代同軸電纜。 衰減小，傳輸速度快、防潮放火性能也比較好。 MC2同軸電纜63圖527 MC2同軸電纜結構 64表56 美國三種同軸電纜的性能比較 6566 2.光纜(1)結構。 表57 光纖的分類

19、67圖528 光纜斷面圖68(2)性能 衰耗特性。 主要有吸收損耗、散射損耗、彎曲損耗、連接損耗、耦合損耗等。它的固有損耗與工作波長有關，而在允許的工作溫度范圍內基本與溫度的變化無關。0.4dB/km(1.3m),2dB(0.8m),遠低于同軸電纜的損耗。 頻率特性。 單一光源的單模光纖的傳輸帶寬僅受光端機的限制。其帶寬為Bf=132.5/(DL)(GHz) 防干擾性能。 不受電磁干擾，也不影響其他線路。69 壽命長 架空使用可達20年，低埋使用可達3040年。 其它性能 直徑重量輕、資源豐富。但怕水氣和潮濕，影響涂層，縮短使用壽命。703.微波 以微波作為傳輸媒質的除了國家微波干線的大微波和

20、衛(wèi)星外,還有單路與多路FM微波、AM微波以及多路微波分配系統(tǒng)MMDS。 微波傳輸有以下特點: 頻帶寬,傳輸容量大。 傳輸質量高、穩(wěn)定性強。 適應性和靈活性強。 投資少,便于維護。 715.4.3 傳輸方式 1. 同軸電纜傳輸 同軸電纜傳輸方式是一種在前端和用戶之間用同軸電纜作為傳輸媒質的有線傳輸方式。 圖529 干線傳輸系統(tǒng)示意圖 72 特點特點: : 需加均衡器和放大器,放大器具有AGC和ASC功能 串接放大器后,系統(tǒng)交調增加,載噪比下降,因此對傳輸系統(tǒng)中放大器的數(shù)目或者傳輸距離應有所限制。通常,一條干線內串接的放大器應在30個以內。 傳輸距離與系統(tǒng)的上限頻率有關,一般上限頻率越高,傳輸距離

21、越短。 用同軸電纜傳輸?shù)碾娨曅盘柾ǔ锳MVSB信號,前端和用戶不需要調制和解調,使用比較方便。 傳輸系統(tǒng)根據(jù)網絡拓撲的不同, 常使用分支器和分路器(分配器)。 732. 光纜傳輸 (1)基本組成。光纜傳輸系統(tǒng)的基本組成如圖530所示。 特點: 光纖的損耗很小,在一定距離內不需放大;光纖的頻率特性好,可不需要進行均衡處理。74模擬方式 模擬基帶信號直接光強調制（AM/IM），調 頻（FM）、脈沖頻率調制（PFM）、脈沖相位調制（PPM）、脈沖寬度調制（PWM）等。數(shù)字調制 PCM和DPCM調制。PCM所需帶寬寬、解調復雜、信號 雜波分離容易，適合遠距離傳播。DPCM占用頻帶窄、但 信號質量差.

22、(2)光調制方式。 光調制方式有模擬和數(shù)字兩種。75圖531 光纜的多路傳輸(a)波分多路;(b)頻分多路(3)光纜的多路傳輸。 光纜的多路傳輸指的是用一根光纜同時傳 輸多路電視信號。 波分多路（WDM）方式。 頻分多路（FDM）方式。 763. 光纜+電纜傳輸 這是一種常見的混合傳輸方式,其特點是用光纜做主干線和支干線,在用戶小區(qū)用電纜作樹枝狀的分配網絡,如圖532所示。 圖532 光纜+電纜傳輸77 4. 無線傳輸 (1)單/多路FM微波電視傳輸。這屬于調頻微波鏈路(FML),一般用于遠距離傳輸或信雜比超過56dB的高指標要求場合。其頻率為2GHz或12.713.25GHz,頻道帶寬為25

23、MHz或12.5MHz。FML的基本組成如圖533所示。78圖533 FML的基本組成79(2) MMDS系統(tǒng)。 多路微波分配系統(tǒng)使用頻段為1.237GHz1.499GHzH和2.5GHz2.688GHz. MMDS系統(tǒng)的構成參見圖534。 MMDS系統(tǒng)是地方性廣播分配系統(tǒng),其核心是多路調幅發(fā)射機,多套電視節(jié)目通過多路發(fā)射機輸出,由雙工器或合成器組合起來,送到一個或兩個發(fā)射天線。 80圖534 MMDS系統(tǒng)構成81 MMDS系統(tǒng)有以下特點: 要求無阻擋接收,在高層建筑多而必然存在電波無法到達的場合不適用。 MMDS系統(tǒng)在采用下變頻器接收時的指標不高,不能進行指標的再分配,因此,這種方式通常只適

24、合于個體接收,或者說是一種分配服務系統(tǒng)。 用MMDS進行傳輸和分配,具有投資少、見效快等優(yōu)點,但無雙向功能,對有線電視網的多功能發(fā)展有一定的局限性。82 (3)AML系統(tǒng)。調幅微波鏈路AML也是一種調幅微波傳輸電視信號方式,其工作頻率為12.713.2GHz,共500MHz帶寬,定向發(fā)射,可傳50套左右的PAL制電視節(jié)目。AML系統(tǒng)的構成如圖535所示。 圖535 AML系統(tǒng)的構成83 5.4.4 傳輸設備 1.放大器 在電纜傳輸系統(tǒng)中使用的放大器主要有干線放大器、干線分支(橋接)放大器和干線分配(分路)放大器。在光纜傳輸系統(tǒng)中要使用光放大器。 （1）干線放大器 要求增益、輸出電平、噪音系數(shù)、

25、載噪比C/N、交調比IM等。一般采用干線同軸供電。圖536 第一類干線放大器干線放大器的分類與組成。 手控增益(MGC)和斜率均衡放大器。84圖537 第二類干線放大器手控增益和斜率均衡加溫度補償放大器85圖538 第三類干線放大器 AGC干線放大器(第三類干線放大器)。47MHz110.7MHz229.5MHz86圖539 第四類干線放大器 帶斜率補償?shù)腁GC干線放大器(第四類干線放大器)。87 ALC(自動電平控制）干線放大器(第五類干線放大器)。 ALC干線放大器的構成如圖540所示,它需要兩個導頻信號,一個用于AGC控制,另一個用于ASC控制。圖540 ALC干線放大器的構成88干線放

26、大器電路 分為推挽式，功率合成式、前饋式、組合式等。 圖541 前饋放大器原理圖 89 干線放大器的工作方式(或電平傾斜方式)分為以下三種: 全傾斜方式 半傾斜方式平坦方式 90 (2) 干線分支和分配放大器。 干線分支放大器具有一個干線輸出端和幾個定向耦合分支輸出端。干線分配放大器是把干線信號分為電平相等的幾個輸出，通常用于干線末端。 (3) 光放大器。 目前有線電視系統(tǒng)使用的光放大器主要是干線光放大器和分配光放大器。按工作原理分,它們主要有半導體激光放大器和光纖激光放大器兩種。 半導體激光放大器 特點：體積小、效率高、功耗低、與光纖耦合困難91 圖543 光放大器(a)由法布里泊羅半導體激

27、光器（FPA）組成的行波式光放大器（TWLA）;(b)光纖激光放大器300m 2m 0.15m92 圖543 光放大器(b)光纖激光放大器 光纖激光放大器特點：增益高、噪音低、輸出功率大、與光纖容易耦合，接頭損耗小，體積大。932. 均衡器(EQ) 均衡器是一個頻率特性與電纜相反的無源器件,通常為橋T四端網絡。在工作頻帶內,最高頻率(fH)信號通過均衡器的電平損耗L稱為插入損耗;最低頻率(fL)信號通過的電平損耗與插入損耗之差稱為最大均衡量JL。設均衡器的衰減特性為L(f),則有:0()()()( )( )( )HLHLL fJLL fL fL fLbfL f (513) (514) (515

28、)設長度為b的電纜衰減特性為b(f),則 94 在選擇均衡器時,其標稱工作頻率范圍應與所工作系統(tǒng)的信號頻率范圍相同,JL應與系統(tǒng)信號最大電平差相等。若干線放大器的增益為G,則1LHfJLGf(516)電纜損耗的均衡有三種方式,如圖544所示。圖(a)為BON(Buiding out Network)方式。圖(b)為EQ(Equalizer)方式。圖(c)為EQ和BON并用方式。 95 圖544 均衡方式 96 3光端機 光端機包括光發(fā)射機和光接收機，它有單路和多路兩類。單路光端機主要用于電視臺機房與發(fā)射塔之間，多路光端機主要用于有線電視網。 （1）光發(fā)射機。 光發(fā)射機主要功能是電光（E/O）轉

29、換，其中，電信號可以是基帶、中頻、射頻或微波的模擬或數(shù)字信號，對光信號的調制可以采用調幅、調頻或調相方式。光發(fā)射機的典型組成如圖545所示。 激光器是光發(fā)射機的重要器件，有線電視常用的有分布反饋式DFB（Distributed FeedBack）和 Nd：YAG（摻鈦憶鋁石榴石，簡稱“亞割”）兩種。DFB采用直接強度調制，較常采用。YAG為外調制，輸出功率大。 97圖545 光發(fā)射機 98（2）光接收機。光接收機的主要功能是將已調光信號轉換為電信號（OE）。光接收機的解調方式分為相干和非相干兩種。非相干解調即功率檢波，使用的器件有PIN型及APD（雪崩）型光電二極管。 光接收機的組成比較簡單，

30、圖546為一光接收機實用框圖。圖546 光接收機框圖99（1）光分路（耦合）器。 光分路就是指光從一根光纖輸入，分成若干根光纖輸出。其原理是利用光纖芯外的衰減場相互耦合，使光功率在兩根光纖中相互轉換。 它有均分路器和非均分路器兩種。在光纜 CATV中常用后者。從結構上看，它有星型和樹枝型，在有線電視中常用后者。主要指標有：分光比R、耦合系數(shù)K、隔離度I、插入損耗L等。(2)光纖活動連接器。 它有平端和斜面兩種,在光纜CATV中常用后者。 4其它設備100 5.4.5 傳輸系統(tǒng)設計 1. 設計要素 傳輸系統(tǒng)設計要考慮的最基本的有三大條件,即三要素,它們是工作頻段(fL、fH)、傳輸長度、工作條件

31、(如溫度等)。1niiEG 傳輸長度指兩放大器間的長度或總的長度，可以實際長度表示，也可用電長度間接表示。所謂電長度E,指的是在傳輸長度內所有放大器的總增益E101 2. 設計依據(jù) 傳輸系統(tǒng)的設計依據(jù)是系統(tǒng)的性能參數(shù),主要有載噪比、非線性指標等。()()10lg()tiCCndBNN (518) 式中,Si為放大器輸入信號電平(dBv),NF為噪聲系數(shù)(dB)。 若由參數(shù)相同的放大器(n級)組成傳輸鏈路,則傳輸系統(tǒng)載噪比為()2.5()iiFCSNdBN (517) 根據(jù)系統(tǒng)指標的分配公式(53)、式(56)式(58),可以對傳輸系統(tǒng)進行指標分配。 單級放大器載噪比為: 102若由不同參數(shù)的放

32、大器組成,則傳輸系統(tǒng)載噪比為(/) /101()10lg10()inC NtiCdBN (519)如果單級放大器交調比為(CM)i ,即()602()15lg(1)()imoCMSSNdB 式中,Sm、So分別為最大輸出電平(dBv)和實際工作電平(dBv),N為傳輸頻道數(shù)。(520)20()()lg()tiCMCMndB (521) 若系統(tǒng)由n個相同的放大器組成,則傳輸系統(tǒng)的交調比(CM)t為103 若系統(tǒng)由不同參數(shù)的放大器組成,則 (IM)t、(CTB)t等非線性指標的計算方法與上面類似。 用電長度E表示傳輸距離,與電纜的衰減系數(shù)無關,但電纜的溫度系數(shù)會使系統(tǒng)產生電平波動S,而S與E有關,

33、為 S=Et(dB) (523) 式中,t為溫度的最大變化量。() /()lg2012010inCMtiCM (522) 104 3.設計內容 (1)網絡結構設計。 (2)傳輸鏈路設計。()HElmI (524) 光纜傳輸系統(tǒng)設計。 光節(jié)點的選定(劃分片區(qū))。 基本按每光接收機覆蓋12Km2或按10003000用戶考慮。電纜傳輸系統(tǒng)設計。 由電纜的衰減特性(在fH處衰減值為IHdB/m),可求出實際傳輸長度為105確定鏈路總損耗。 光鏈路主要包括光纜、固定接頭、光分路器、活動連接器等。光鏈路總損耗為1000.380.0510lg()0.50.5LlhkR(525) 選擇相應的光端機。一般要求鏈

34、路的C/N、CTB和CSD為4850dB，6265dB1065.5 分配系統(tǒng)分配系統(tǒng) 5.5.1 作用、組成與特點 1.分配系統(tǒng)的作用 分配系統(tǒng)的作用主要是把傳輸系統(tǒng)送來的信號分配至各個用戶點。 2.分配系統(tǒng)的組成 分配系統(tǒng)由放大器和分配網絡組成。分配網絡的形式很多,但都是由分支器或分配器及電纜組成。1073.分配系統(tǒng)的特點 分配系統(tǒng)考慮的主要問題是高效率的電平分配,其主要指標是交調比、互調比,載噪比,用戶電平(系統(tǒng)輸出口電平)等。 分配系統(tǒng)具有如下特點: (1)用戶電平和工作電平高。 (2)系統(tǒng)長度短,放大器級聯(lián)級數(shù)少(通常只有一二級),且放大器可不進行增益和斜率控制。108 5.5.2 分

35、配方式 有線電視的分配網絡一般都是電纜網,其基本方式有如下幾種: 分支器數(shù)與選用分支器的插入損耗和電纜有關。1. 串接分支鏈方式 這是分配網絡中常用的分配方式,如圖547所示。109圖548 分配-分配方式2. 分配-分配方式 如圖548所示,分配網絡中使用的均是分配器,且常用兩級分配形式。 110圖549 分支-分支方式3.分支-分支方式 在這種方式中使用的均是分支器,如圖549所示。 111圖550 分配-分支方式 4.分配-分支方式 如圖550所示,這是一種最常用的分配方式。在分配-分支網絡中,允許分支器的分支端空載,但最后一個分支器的輸出端仍要加75(1/4W)負載。112圖551 分

36、配-分支-分配方式5.分配-分支-分配方式 這種方式帶的用戶終端較多,但分配器輸出端不要空載,如圖551所示。113 5.5.3 放大器、分配器和分支器 1.放大器 (1)分配放大器。 處于干線末端，輸出若干路信號。 (2)線路延長放大器。通常2030dB增益，輸出電平在110dB以上。 2.分配器 分配器是將一路輸入信號均等或不均等地分配為兩路以上信號的部件。具有電阻型、傳輸線變壓器型、微帶型 等?？蛇m合室內、室外、VHF、UHF等。114圖552 二分配器原理圖和符號 (a)原理圖; (b)符號115 分配器的電氣特性主要有分配損耗(LS),端口隔離度S,輸入、輸出阻抗,電壓駐波比(VSW

37、R)和工作頻率范圍等,其中10lg10lginsoutPLnP(526) 均分時 式中,pin、Pout分別為分配器輸入、輸出功率,n為輸出端數(shù)(分配路數(shù))。實際的LS還要比式(526)算出的值大些。 通常S要大于20dB,輸入、輸出阻抗為75,各端口的VSWR2。116 3. 分支器 分支器是連接用戶終端與分支線的裝置,它被串在分支線中,取出信號能量的一部分饋給用戶。不需要用戶線,直接與用戶終端相連的分支設備,又稱為串接單元。 分支器由一個主路輸入端(IN)、一個主路輸出端(OUT)和若干個分支輸出端(BR)構成。圖553所示為一分支器原理圖和符號。117 圖553 一分支器(a)原理圖 (

38、b)符號118 分支器根據(jù)分支端數(shù)目的不同,通常有一分支器、二分支器和四分支器幾種。 在分支器中信號的傳輸是有方向性的,因此分支器又稱定向耦合器,它可作混合器使用。 分支器的主要性能指標有插入損耗Ld、分支損耗Lc、相互隔離度S和反向隔離度Sr等,其中:lg()lg()1010indoutincBRPLdBPPLdBP (527) (528) 1195.6 用戶終端用戶終端 5.6.1 常用終端技術 1.電視接收機直接收看方式 2.有線電視接收機方式 3.集中群變換方式 4.機上變換器方式 這種方式以用戶為單元,在其電視接收機前加裝機上變換器。這種方式有以下特點: (1) 對信號作進一步的處理

39、,提高了收視質量; (2) 可收看鄰頻(含增補頻道)節(jié)目; (3) 增加了電視接收機的節(jié)目存儲容量; (4) 為收看付費電視打下了基礎。 (5)可以收看數(shù)字電視120 5.6.2 機上變換器 這里的機上變換器不包含解擾(密)功能。 1. 機上變換器的組成 機上變換器通常采用高中頻的雙變頻方式或解調調制方式。 (1)高中頻雙變頻式機上變換器圖554 雙變頻式機上變換器121(2) 解調調制式機上變換器圖554 解調-調制式機上變換器 1222. 機上變換器的類型 (1)從上限頻率來分。上限頻率指的是變換器所能接收和處理的最高信號頻率,目前有300MHz、450MHz、550MHz等幾種。上限頻率

40、越高,可接收的頻道數(shù)越多。 (2)從調諧方式來分。從變換器組成可以看出,變換器中都有調諧部分,目前的變換器幾乎均為數(shù)字調諧。數(shù)字調諧有兩種方式,即電壓合成數(shù)字調諧和頻率合成數(shù)字調諧。1235.7 雙向有線電視系統(tǒng)雙向有線電視系統(tǒng)雙向傳輸是實現(xiàn)多功能和交互式（Interactive)業(yè)務的關鍵。由前端向用戶傳輸?shù)男盘柦邢滦校╠ownstream）信號。其信號通道叫正向通路（forward path）由用戶向前端傳輸?shù)男盘柦猩闲校╱pstream）信號。其信號通道叫反向通路（reverse path）交互式業(yè)務主要包括：多功能服務、付費電視、數(shù)據(jù)通信、交換電視節(jié)目、系統(tǒng)監(jiān)控等。1245.7.1 雙

41、向CATV的工作方式 1.空間分割法又稱雙纜法,它是利用兩根電纜或光纜分別傳送上、下行信號。 2. 頻率分割法 用同一纜線的不同頻段分別傳送上、下行信號。低分割：分割頻率取 3047 MHZ； 中分割：分割頻率取 100 MHZ左右； 高分割：分割頻率取 200 MHZ左右。 分割方式的選取取決于系統(tǒng)功能的多少、規(guī)模的大小、信息量的多少和設備性能的允許程度等。1253. 時間分割法 這種分割方式類似于通信系統(tǒng)中的時分多址(TDMA)和時分復用(TDM),它雖然不產生上、下行信號的交、互調干擾,但存在遲延現(xiàn)象,而且技術難度大,需要復雜的取樣和傳送設備,因此,目前還難以實現(xiàn)。5.7.2雙向系統(tǒng)的組

42、成 1.網絡拓撲 雙向CATV系統(tǒng)的拓撲結構常有環(huán)形、星形和樹枝形三種。 2.構成方式 不同的分割方式和網絡拓撲可以構成不同的雙向CATV系統(tǒng),如雙纜星型網、單纜樹枝網等1263. 雙向CATV的基本組成 圖556示出了單纜樹枝型雙向CATV的基本組成。 圖556 雙向CATV基本組成 127在系統(tǒng)輸出口，上行調制器把上行信號調制到某一上行頻道，由雙向濾波器送入用戶端，再經支線、干線傳回前端。在前端進行處理后再傳給用戶。 雙向傳輸放大器由雙向放大器和雙向濾波器組成。其中，雙向濾波器還可兼作電源插入器。 前端對上行信號的處理主要是將其變換到某一選定頻道（常為VHF頻道）上，并與前端其他信號相混合

43、。1285.7.3 通信控制 雙向CATV是多個終端共用傳輸線路的系統(tǒng)。為避免終端間相互競爭,需進行通頻道控制,常用時分方式控制。 時分控制方式常用的有三種。第一種是查詢(polling)方式,即中心順序對各終端查詢有無數(shù)據(jù)發(fā)出。多用于小型系統(tǒng)。第二種是載波偵聽多址接入/碰撞檢測(CSMA/CD)方式,即不斷檢測傳輸線路上有、無載波;若無,允許發(fā)送數(shù)據(jù);若有,則待下次檢測為空閑時再準予發(fā)送。對各終端機會均等。第三種是令牌(標記,toking)方式。這種方式是巡回地把令牌分配于網中,在某一時刻,只允許具有令牌的終端傳送數(shù)據(jù)。多用于環(huán)網。129 5.7.4 信息交換方式 現(xiàn)在流行的交互式業(yè)務有兩種

44、信息交換方式。圖557 分配掃描方式原理1. 分配掃描方式 又稱查詢方式或巡檢方式,其主要構成如圖557所示。這種方式前端主動,用戶被動,屬于廣播型交換方式。 1302. 點-點方式 在采用這種方式的網中,各用戶以終端速率傳輸數(shù)據(jù),只需前端一個頻率變換器,其基本原理如圖558所示,圖(a)為傳輸示意圖,圖(b)為頻譜利用情況。 圖558點-點方式(a)傳輸示意圖; (b)頻譜利用情況 1315.8 付費電視系統(tǒng)付費電視系統(tǒng) 5.8.1 付費電視的基本原理 付費電視就是用加擾(或加密)技術對發(fā)送的電視信號進行特定的變換處理,使之成為一種偽裝了的信號,一般用戶無法正常收視,只有配備解擾(密)器并付費后才能有效收看。其基本原理如圖559所示。 圖559 付費電視原理 1325.8.2 付費電視信號的加擾方法 主要采取分別