電視傳輸系統(tǒng)

1、某園區(qū)有線電視光纜傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡介自動化通信所 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)隸屬國家教育部，近幾年，隨著擴(kuò)招人數(shù)的增加，舊校區(qū)越來越不能滿足學(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80萬平方米，分教學(xué)區(qū)、學(xué)生宿舍區(qū)和運(yùn)動區(qū)，教學(xué)區(qū)包括圖書館、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)，在校生既包括國內(nèi)學(xué)生，又有來自不同國家的留學(xué)生，且

2、學(xué)校的外語教學(xué)也頗具特色，因此，學(xué)校對有線電視系統(tǒng)的建設(shè)非常重視，經(jīng)與相關(guān)部門協(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，不僅包含國內(nèi)部分省的衛(wèi)視節(jié)目，還包含美國、韓國、日本等多個國家的衛(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)主要由信號源（前端）、干線傳輸、分配網(wǎng)絡(luò)三部分組成。1. 信號源（前端）系統(tǒng)信號源由衛(wèi)星電視信號、自辦節(jié)目信號、公共廣播音頻信號和回傳信號等組成。各個信號源的信號經(jīng)調(diào)制器調(diào)制成為不同頻段的射頻（RF）信號并混合后通過干線傳輸至分配網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)信號源數(shù)量比較多而且還有回傳信號

3、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5MHz860MHz，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5MHz65MHz，下行頻率為87MHz862MHz，其中調(diào)頻廣播占用87MHz108MHz頻段。 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)，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

4、。光纜傳輸部分由前端機(jī)房開始經(jīng)光發(fā)射機(jī)、光纜和接續(xù)盒至各個樓頭光接收機(jī)，光接收機(jī)輸出射頻信號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(簡寫為dBm)，在工程計(jì)算中通常采用dBm更方便，1mW定義為0dBm，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)指標(biāo)與同軸電纜傳輸系統(tǒng)一樣，光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也需要將光信號進(jìn)行耦合、分支、分配，這就需要

5、光分路器來實(shí)現(xiàn)。光分路器又稱分光器，是光纖鏈路中最重要的無源器件之一，是具有多個輸入端和多個輸出端的光纖匯接器件，常用M×N來表示一個分路器有M個輸入端和N個輸出端。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，以使各個光節(jié)點(diǎn)都能得到近似相等的光功率。1.2.1 分光比光分路器對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。1.2.2 附加損耗光分路器把輸入端的光信號按照預(yù)定的分光比對各個支路進(jìn)行分配時(shí)，光信號通過光分路器時(shí)除分光

6、損耗外，還有光分路器本身對光信號產(chǎn)生的損耗，這種損耗稱為光分路器附加損耗。對于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附加損耗（dB）0.20.30.40.450.50.550.60.70.80.91.01.21.2.3 分光損耗不同的分光比對光信號產(chǎn)生的損耗就叫做分光損耗，其值為-10lgK。1.2.4 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)=-10lgk+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)到各個分

7、前端的光纖長度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部份：一是光纜對光信號強(qiáng)度產(chǎn)生的衰減；二是網(wǎng)絡(luò)中各種接頭、接點(diǎn)對光信號的衰減；三是網(wǎng)絡(luò)中器件對光信號產(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13

8、10nm、750MHz系統(tǒng)AM-VSB光調(diào)制來考慮，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）單模光纖活動連接器的損耗按0.5dB/個計(jì)算（光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)各有一個活動連接頭）。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。式中：A為光鏈路全程損耗；aL為光纖對所傳輸光信號的衰減，為光衰減系數(shù)，L為光纜長度。設(shè)計(jì)中光信號波長為1310nm時(shí)一般取

9、=O.4dBkm(包括熔接損耗)，光信號波長為1550nm時(shí)，可取=0.25dB/Km(包括熔接損耗)；Ac為插頭損耗，每個接頭可按0.5dB計(jì)算（光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)各有一個活動連接頭）；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2.3.1 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：序號建筑物編號及名稱與電視中心的距離1303號建筑物（學(xué)生公寓）2.8 Km2305號建筑物（學(xué)生公寓）3.0 Km3307號建筑物（學(xué)生公寓）2.2 Km4309號建筑物（學(xué)生公寓）2.5Km5114號建筑物（經(jīng)管、理工學(xué)院）2.0 Km6115號建筑物（建筑、藝術(shù)學(xué)院）1.5

10、 Km7預(yù)留1.5Km2.3.2 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：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低，將導(dǎo)致輸出的CN值過低，過強(qiáng)會導(dǎo)致非線性失真過大且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)。AB1=0.4x2.8+1=2.12（dB）AB2=0.4x3.0+1=2.2（dB）AB3=0.4x2.2+1=1.88（dB）AB4=0.4x2.5+1=2.0（dB）AB5=0.4x2.0+1=1.8（dB）AB6=0.4x1.5+1=1.6（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(-2+2.12)/10=1.03(mW)P B2=10(-2+2.2)/10=1.05(mW)P B3=10(-2+1.88)/10=0.97(mW)P B4=10(-2+2)/10=1(mW)P B5=10(-2+1.8)/10=0.95(mW)P B6=10(-2+1.6)/10=0.91(mW)PB7=PB6=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（mW），計(jì)10lg6.82=8.34（dBm）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.