智能建筑弱電系統(tǒng)4 CATV系統(tǒng)與衛(wèi)星電視接收ppt課件

1、4 CATV系統(tǒng)與衛(wèi)星電視接收 4.1 系統(tǒng)概述 4.1.1 有線電視系統(tǒng)的發(fā)展情況 有線電視系統(tǒng)是在共用天線電視系統(tǒng)(Community Antenna Television System, CATV)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。 CATV近年來(lái)發(fā)展非常迅速，時(shí)至今日，CATV系統(tǒng)匯集了當(dāng)代電子技術(shù)領(lǐng)域中的高科技和新成就，其中包括電視、廣播、數(shù)字通信、自動(dòng)控制、微電腦等新技術(shù)與新成果。值得一提的是，光纖傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為有線電視系統(tǒng)擴(kuò)大功能和提高質(zhì)量提供了巨大發(fā)展?jié)摿Α?4.1.2 有線電視系統(tǒng)的基本組成與分類 1) 基本組成 有線電視系統(tǒng)一般可看成是由前端、干線、分配分支3個(gè)部分組成

2、，如圖4.1所示。圖4.1 組成系統(tǒng)的3個(gè)部分 (1) 前端部分 前端又可分為信號(hào)源和信號(hào)處理兩個(gè)部分。 前端部分的主要作用是： 為系統(tǒng)提供各種源信號(hào)，以滿足用戶的需要。 對(duì)信號(hào)源提供的信號(hào)進(jìn)行必要的處理和控制，以輸出高質(zhì)量的信號(hào)給傳輸干線部分。 將各路處理好的信號(hào)用混合器混合成一路，以頻分復(fù)用的方式送給干線傳輸。 前端信號(hào)處理部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心，是保證系統(tǒng)具有高質(zhì)量指標(biāo)的關(guān)鍵，因此應(yīng)盡可能選擇高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，并進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和調(diào)試。 (2) 干線部分 干線就是指連接前端和用戶群的傳輸線路。它的作用是把前端送出的信號(hào)盡可能保質(zhì)保量地傳輸給用戶分配部分。 干線使用的傳輸介質(zhì)有光纜、同軸電纜和微波。目

3、前，較大的有線電視系統(tǒng)均用光纜作干線。 若干線采用光纜，其主要設(shè)備有：光發(fā)送機(jī)、光分路器、光中繼器、光接收機(jī)等；若干線采用同軸電纜，其主要設(shè)備有：干線放大器、均衡器等；若干線采用微波，其主要設(shè)備有：微波發(fā)射機(jī)、微波接收機(jī)等。 (3) 分配分支部分 分配分支部分的作用是把干線傳來(lái)的信號(hào)盡量不失真地分送給用戶群的各個(gè)用戶。 分配分支部分用的主要設(shè)備有：分配放大器、線路放大器、分配器、分支器、用戶終端盒等。 CATV系統(tǒng)的基本組成示意圖如圖4.2所示。圖4.2 CATV系統(tǒng)的基本組成 2) 系統(tǒng)的分類 (1) 按最高工作頻率分類 可以分為450 MHz鄰頻傳輸系統(tǒng)、550 MHz鄰頻傳輸系統(tǒng)以及75

4、0 MHz鄰頻傳輸系統(tǒng)。目前主要采用750 MHz鄰頻傳輸系統(tǒng)。 (2) 按系統(tǒng)規(guī)模分類 可分為如表4.1所列的幾種類型。 (3) 按不同傳輸介質(zhì)分類 全同軸電纜系統(tǒng) 光纜與同軸電纜相結(jié)合的系統(tǒng) 微波和同軸電纜相結(jié)合的系統(tǒng) 全光纜系統(tǒng) (4) 按信號(hào)傳輸方向分類 單向系統(tǒng) 雙向系統(tǒng) 4.2 電視信號(hào)的傳播 4.2.1 無(wú)線電波的基本知識(shí) 1) 無(wú)線電波的頻段劃分 電磁波是電場(chǎng)和磁場(chǎng)反復(fù)交替變化形成的。電磁波的頻率范圍非常寬，通常將頻率在3105 MHz以下的電磁波稱為電波， 頻率在3105 MHz以上的電磁波稱為光波。因?yàn)殡姴ㄒ郧按蠖嗍且詿o(wú)線的方式傳播，所以電波又稱為無(wú)線電波。電磁波按頻率從低

5、到高順序排列它包括：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光波、X射線、射線等。通常將無(wú)線電波劃分為許多不同的波段(頻段)，如表4.2所示。 地面電視信號(hào)屬于甚高頻(VHF)和特高頻(UHF)頻段，而衛(wèi)星電視信號(hào)屬于超高頻(SHF)頻段。 2) 無(wú)線電波的傳播方式 無(wú)線電波有一些和光波類似的基本傳播特性。 不同波長(zhǎng)的無(wú)線電波，其傳播途徑也不一樣，下面分別介紹。 (1) 地面波傳播 (2) 天波傳播 (3) 空間波傳播 (4) 宇宙空間波傳播 無(wú)線電波的4種傳播方式如圖4.3所示。圖4.3 無(wú)線電波的4種傳播方式 3) 無(wú)線電波的極化與極化匹配 (1) 極化 為了提高傳輸效果，一般要對(duì)無(wú)線電波的傳播模式進(jìn)行控制

6、或預(yù)置。對(duì)無(wú)線電波電場(chǎng)矢量的方向、大小進(jìn)行的控制稱為無(wú)線電波的極化。電波電場(chǎng)矢量的方向、大小隨時(shí)間變化的方式，叫做極化方式。 無(wú)線電波的極化方式一般有3種：線極化、圓極化、 橢圓極化。 (2) 極化匹配 在接收無(wú)線電波時(shí)，接收天線的類型和架設(shè)形式必須與電波的極化方式相適應(yīng)，才能獲得最大功率接收，這稱為極化匹配，否則稱為極化失配。失配時(shí)，將大大降低接收效果，甚至收不到信號(hào)電波。 4.2.2 視頻信號(hào)與射頻信號(hào) 1) 視頻信號(hào) 電視攝像機(jī)直接輸出的信號(hào)就是視頻信號(hào)(Vidio)。因?yàn)橐曨l信號(hào)是代表圖像內(nèi)容的電信號(hào)，所以也稱其為圖像信號(hào)。 音頻信號(hào)的頻率成分主要集中在20 Hz20 kHz的頻率范圍

7、內(nèi)，視頻信號(hào)的頻率成分主要集中在25 Hz6 MHz的頻率范圍內(nèi)，通常都記為06 MHz。 每一個(gè)信號(hào)的頻率成分都主要集中在某一段頻率范圍內(nèi)，這個(gè)范圍稱為信號(hào)的頻帶，范圍的大小稱為信號(hào)的頻帶寬度，簡(jiǎn)稱頻寬或帶寬。 視頻信號(hào)又常稱為視頻基帶信號(hào)，或視頻基頻信號(hào)。 2) 射頻信號(hào) 3) 電視射頻信號(hào)的頻譜圖 4.2.3 射頻信號(hào)的傳播方式 1) 無(wú)線傳播 電視射頻信號(hào)電流饋送到發(fā)射天線后，它將以無(wú)線電波的形式向空間輻射。在電波的有效輻射范圍內(nèi)，架設(shè)接收天線，就可以將電波轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l電流，從而實(shí)現(xiàn)電視信號(hào)的接收。 我們已知，電視信號(hào)是以空間直射波方式傳播的。因?yàn)榈孛媸乔蛎?，加上天線高度有限，所以，直線

8、傳播的電視信號(hào)必然會(huì)被限制在最大視距以內(nèi)。根據(jù)地球半徑和發(fā)射、接收天線高度可以計(jì)算出最大視距。 如圖4.9所示，發(fā)射、接收天線高度分別為ht、hr，地球半徑為R0，由圖看出：圖4.9 最大視線距離 因?yàn)榇髿馐欠蔷鶆蚪橘|(zhì)，大氣對(duì)無(wú)線電波的折射系數(shù)也隨高度增加而減小。所以，電視電波實(shí)際在空間傳播時(shí)并不是沿著直線傳播，而是沿著向下彎曲的曲線路徑傳 播的，故其實(shí)際傳播的最大距離比(4.1)式算出的最大視距遠(yuǎn)，根據(jù)理論分析和推導(dǎo)的結(jié)果，工程上常用下式來(lái)計(jì)算最大傳播距離。 例4.1 已知電視臺(tái)的發(fā)射天線高為100 m，某CATV系統(tǒng)接收天線架設(shè)高度為25 m，問(wèn)接收天線離發(fā)射天線最遠(yuǎn)距離能有多遠(yuǎn)? 解 由

9、式(4.2)知 若把接收天線增加到49 m的高度，則最遠(yuǎn)距離為 2) 有線傳播 在CATV系統(tǒng)中，是把電視射頻信號(hào)饋送到線纜中進(jìn)行傳輸。目前CATV用的線纜，一般為同軸電纜和光纜。 CATV系統(tǒng)的干線一般使用光纜，在光纜干線中，是用電視射頻信號(hào)去調(diào)制光波，讓光波“攜帶它在光纖中傳輸。 4.3 CATV系統(tǒng)常用的設(shè)備和器材 CATV系統(tǒng)常用的設(shè)備和器材很多，通常用兩種方法將它們進(jìn)行分類：第一種是按使用場(chǎng)合來(lái)分，分為前端用的設(shè)備和器材，傳輸分配系統(tǒng)用的設(shè)備和器材；第二種是按有源和無(wú)源來(lái)分，分為有源設(shè)備器材和無(wú)源設(shè)備器件。 4.3.1 接收天線與同軸電纜 1) 接收天線 電視接收天線的種類很多，按工

10、作頻段來(lái)分有單頻道天線、寬頻帶天線，寬頻帶天線中又分有VHF段天線和UHF段天線等。目前CATV系統(tǒng)中用得最多的是單頻道八木天線。 八木天線，又稱多單元引向天線。 (1) 八木天線的結(jié)構(gòu) 八木天線的結(jié)構(gòu)如圖4.10所示。 (2) 八木天線的工作原理 以三單元天線為例(如圖4.11(a)所示) 。圖4.10 八木天線的結(jié)構(gòu)圖4.10 八木天線的結(jié)構(gòu)圖4.11 八木天線的工作原理 引向器的作用是：從天線前方來(lái)的電波先到達(dá)引向器，后到達(dá)有源振子。 反射器的作用是：電波從有源振子到反射器又多走了/4的行程，所以反射器上產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)eC滯后eA90，如圖4.11(c)。 (3) 八木天線的主要性能參數(shù)

11、與特性 方向性 輸入阻抗 增益 2) 同軸電纜 目前，對(duì)于傳輸距離約小于1 km的CATV分配系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電視信號(hào)的傳輸主要是用射頻同軸電纜。射頻同軸電纜，簡(jiǎn)稱同軸電纜。同軸電纜是實(shí)際工程中經(jīng)常接觸的傳輸線。傳輸線又常稱為饋線。圖4.13 同軸電纜的結(jié)構(gòu) (1) 同軸電纜的結(jié)構(gòu) 同軸電纜的結(jié)構(gòu)如圖4.13所示，它由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、外導(dǎo)體、護(hù)套4個(gè)部分組成。 內(nèi)導(dǎo)體 絕緣層 外導(dǎo)體 護(hù)套 (2) 同軸電纜的種類 實(shí)芯同軸電纜 藕芯同軸電纜 物理高發(fā)泡同軸電纜 (3) 同軸電纜的型號(hào) 我國(guó)同軸電纜命名型號(hào)的主要組成部分如下： 例如：SYKV-75-5 又如：SDGFV-75-7 (4) 同軸電纜的基

12、本性能參數(shù) 特性阻抗 在均勻傳輸線上任意一點(diǎn)的入射波電壓與電流的比值是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)稱為傳輸線的特性阻抗。 同軸電纜是均勻傳輸線，根據(jù)傳輸線理論知道，其特性阻抗值為 有3種常用的不同特性阻抗值的同軸電纜，這3種電纜的特性阻抗值為50 、75 、100 ，但在CATV系統(tǒng)中一般都使用特性阻抗為75 的同軸電纜。 衰減常數(shù) 衰減常數(shù)是指單位長(zhǎng)度的衰減量，常用表示，衰減量的單位為dB。 同軸射頻電纜當(dāng)傳輸?shù)男盘?hào)頻率在VHF、UHF頻段時(shí)，其衰減常數(shù)可用(4.4)式近似表示。 由(4.4)式可見(jiàn)，在同軸電纜結(jié)構(gòu)一定的情況下，其衰減量與頻率的平方根成正比。圖4.14是幾種型號(hào)同軸電纜的衰減頻率特性曲

13、線。圖4.14 同軸電纜的衰減頻率特性 在實(shí)際工作中，(4.4)式很少用到。通常是由電纜生產(chǎn)廠家將其產(chǎn)品在幾個(gè)特定頻率下進(jìn)行測(cè)量，把測(cè)得的衰減常數(shù)和頻率值一起列于產(chǎn)品說(shuō)明書中。這樣，可根據(jù)說(shuō)明書中的數(shù)據(jù)，計(jì)算出同軸電纜在任一頻率下的衰減值，這時(shí)常用下面的公式： 例4.2 查表4.3知SDGFV-75-7同軸電纜在信號(hào)頻率為30 MHz和800 MHz時(shí)的衰減常數(shù)分別為2.08 dB/hm和11.5 dB/hm。若將該電纜用于750M CATV系統(tǒng)，求：200 m長(zhǎng)的此電纜對(duì)最低頻道和最高頻道信號(hào)的損耗各為多少? 解 750M CATV系統(tǒng)，最低頻道為1頻道，最高頻道為42頻道，現(xiàn)將1頻道頻率以

14、50 MHz計(jì)算，42頻道頻率以750 MHz計(jì)算。 先計(jì)算50 MHz時(shí)的衰減常數(shù)，據(jù)式(4.5)有 因30 MHz和800 MHz相比與50 MHz更接近，所以f1取30 MHz準(zhǔn)確得多。將f1=30 MHz，1=2.08 dB/hm，f2=50 MHz代入上式得 再計(jì)算750 MHz時(shí)的衰減常數(shù)。因?yàn)?00 MHz和750 MHz很接近，所以，近似認(rèn)為750 MHz時(shí)的衰減常數(shù)和800 MHz時(shí)相等，即 故，200 m長(zhǎng)的該電纜對(duì)1頻道信號(hào)的損耗為 對(duì)42頻道信號(hào)的損耗為 可見(jiàn)，同樣一段電纜對(duì)高低頻道信號(hào)的損耗有明顯差異，電纜越長(zhǎng)，它對(duì)高低頻道信號(hào)的損耗相差也越大，這樣，高低頻道信號(hào)經(jīng)電

15、纜傳輸后電平相差也會(huì)越大。 若將這樣的信號(hào)直接輸入放大器、電視機(jī)等設(shè)備，高頻道和低頻道信號(hào)電平很難同時(shí)滿足要求，容易產(chǎn)生非性線失真。這時(shí)，就需要采用加斜率均衡器，或加具有斜率均衡功能的放大器等進(jìn)行校正和補(bǔ)償。 從圖4.14還可看出，同一類型的同軸電纜，外徑越大，衰減越小。 溫度系數(shù) 電纜對(duì)信號(hào)的損耗除了和其結(jié)構(gòu)以及傳輸信號(hào)的頻率有關(guān)外，還與其周圍的環(huán)境溫度有關(guān)，溫度越高，電纜損耗越大，溫度越低，損耗越小，這種現(xiàn)象稱為電纜損耗的溫度特性。電纜損耗的溫度特性用溫度系數(shù)來(lái)表征。 例4.3 在例4.2中已知，常溫(20 )下，42頻道信號(hào)在200 m SDGFV-75-7電纜中傳輸時(shí)將衰減23 dB，

16、若電纜在環(huán)境溫度為50 時(shí)工作，試計(jì)算衰減量變?yōu)槎嗌? 解 如果電纜溫度系數(shù)以0.15%/計(jì)算，則可求出溫度升高后衰減量為 由此可見(jiàn)，在傳輸距離不長(zhǎng)時(shí)，電纜損耗隨溫度增減的變化量不大。但當(dāng)傳輸距離很長(zhǎng)時(shí)，其變化量就較大了，這時(shí)需要慎重考慮它的影響。 同軸電纜與系統(tǒng)中設(shè)備和器件的匹配連接 平衡信號(hào)源：若信號(hào)源兩極對(duì)地電壓大小相等，相位相反，則為平衡信號(hào)源；否則為不平衡信號(hào)源。 平衡負(fù)載、平衡饋線：若負(fù)載兩端、饋線兩導(dǎo)體對(duì)地阻抗相同，則為平衡負(fù)載或平衡饋線；否則為不平衡負(fù)載或不平衡饋線。 信號(hào)源與饋線匹配的條件是：信號(hào)源內(nèi)阻等于饋線的特性阻抗，并且二者平衡性一致。 饋線與負(fù)載匹配的條件是：饋線的特

17、性阻抗等于負(fù)載阻抗，并且二者平衡性一致。 如果信號(hào)源與饋線，饋線與負(fù)載不匹配，則必須經(jīng)過(guò)變換使之匹配后才能連接，否則就不能做到最大功率傳輸，會(huì)出現(xiàn)信號(hào)反射等情況。 由八木天線的對(duì)稱結(jié)構(gòu)可看出，它的兩個(gè)端點(diǎn)對(duì)地阻抗相同，因而，八木天線是平衡負(fù)載。并且已知，八木天線的輸入阻抗為300 ，即饋線的負(fù)載阻抗為300 。由此可見(jiàn)，八木天線與同軸電纜不匹配，它們的平衡性不一致，阻抗也不相同。 為實(shí)現(xiàn)二者的匹配連接，必須進(jìn)行變換，目前，一般均用傳輸線變壓器式變換器。傳輸線變壓器式變換器的結(jié)構(gòu)如圖4.15(a)所示。其等效電路如圖4.15(d)所示。圖4.15 變壓器式阻抗變換器 4.3.2 前端常用的設(shè)備和

18、器件 1) CATV前端的組成形式 覆蓋一個(gè)城市的CATV系統(tǒng)屬于大型系統(tǒng)，其前端除了一般的設(shè)備和器件外，它還有攝像機(jī)、錄放像機(jī)、VCD機(jī)、DVD機(jī)、節(jié)目編輯機(jī)、節(jié)目切換臺(tái)、電子特技機(jī)、電影電視轉(zhuǎn)換機(jī)，以及光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)等等。 常見(jiàn)中小型CATV系統(tǒng)的前端組成如圖4.32所示。 2) 天線放大器 (1) 放大器的主要性能參數(shù) 放大器的工作頻帶有時(shí)也稱為頻率范圍。放大器輸出信號(hào)的幅度一般均會(huì)隨信號(hào)頻率的變化而變化，它們二者之間的關(guān)系就是放大器的幅頻特性。放大器的幅頻特性一般可用圖4.16來(lái)表示。圖4.16 放大器的幅頻特性 當(dāng)信號(hào)幅度下降一定數(shù)值(通常規(guī)定為3 dB)時(shí)，與其相對(duì)應(yīng)的低頻端和

19、高頻端頻率，分別稱為該放大器的下限頻率和上限頻率(圖中用fL和fH表示)。下、上限頻率之間的頻率范圍，稱為放大器的工作頻帶。頻率范圍的大小稱為放大器的工作頻帶寬度，簡(jiǎn)稱帶寬，帶寬常用B表示，由圖4.16看出，B=fH-fL。 增益 放大器的輸出電壓與輸入電壓的比值稱為放大器的電壓放大倍數(shù)，電壓放大倍數(shù)用分貝表示，習(xí)慣上又稱為電壓增益，常用GU表示。 放大器的輸出信號(hào)電平減去輸入信號(hào)電平就等于其增益，即 CATV系統(tǒng)中用的放大器的增益一般為2040 dB。 增益控制范圍和增益帶內(nèi)平坦度 增益控制范圍就是指從最大增益到最小增益的調(diào)整范圍。 CATV系統(tǒng)中使用的放大器的增益帶內(nèi)平坦度一般在幾dB范圍

20、之內(nèi)。 最大輸出電平和額定輸出電平 最大輸出電平就是指在保證放大器輸出信號(hào)不失真的前提下，放大器輸出的最大電平。 額定輸出電平就是指放大器的主要性能參數(shù)達(dá)到最佳值時(shí)的輸出電平。生產(chǎn)廠家常將額定輸出電平寫為標(biāo)稱輸出電平或工作輸出電平，也是其推薦使用的電平。 CATV系統(tǒng)中使用的放大器的最大輸出電平一般在110130 dBV之間，額定輸出電平一般在90110 dBV之間。 噪聲系數(shù) 噪聲是各種雜波信號(hào)的統(tǒng)稱。放大器的噪聲系數(shù)是衡量其產(chǎn)生噪聲大小的參數(shù)，其單位為dB。天線放大器的噪聲系數(shù)一般小于4 dB，其他放大器一般小于8 dB。 非線性失真性能參數(shù) 非線性失真性能參數(shù)，是表征放大器發(fā)生干擾的程度

21、。非線性失真性能參數(shù)的單位也為dB，其值大，說(shuō)明這種干擾小，反之則說(shuō)明干擾大。 供電電壓、載波交流聲比以及反射損耗 采用分散供電方式的放大器一般直接接入220 V電源，采用同軸電纜集中供電方式的放大器一般是由電源供給器供電，其電壓一般為60 V。放大器內(nèi)部再將交流電變?yōu)榈蛪褐绷麟姟?載波交流聲比參數(shù)是用來(lái)衡量放大器中的電視信號(hào)受干擾的程度，它的單位也為dB。載波交流聲比大，說(shuō)明電視信號(hào)受交流聲干擾程度輕，反之則說(shuō)明受干擾程度重。 CATV系統(tǒng)中的放大器的載波交流聲比參數(shù)一般都在60 dB以上。 CATV系統(tǒng)中的放大器的輸入、輸出阻抗不可能和連接饋線的特性阻抗完全匹配，這樣，電視信號(hào)在其輸入、輸

22、出端就會(huì)出現(xiàn)一定量的反射，反射損耗就是衡量反射波大小的參數(shù)，單位也為dB。放大器的反射損耗值大，反射波就小，說(shuō)明匹配程度高；反之則反射波大，說(shuō)明匹配程度低。 CATV系統(tǒng)中前端用的放大器的反射損耗參數(shù)一般在10 dB以上，傳輸分配系統(tǒng)用的放大器的反射損耗參數(shù)一般在15 dB以上。 (2) 天線放大器 天線放大器分為兩種，一種是單頻道型天線放大器，另一種是寬頻帶型天線放大器。單頻道型天線放大器，只放大單一頻道的電視信號(hào)，其工作頻帶與電視信號(hào)的 頻帶一致，帶寬為8 MHz。寬頻帶天線放大器一般為分頻段式的，如VHF(L)頻段(15頻道)天放，VHF(H)頻段(612頻道)天放，UHF頻段(4508

23、00 MHz)天放等。天線放大器要和接收天線配合使用。因?yàn)樘旆攀切盘?hào)的第一級(jí)放大器，所以要求其噪聲系數(shù)要小，而且增益要高，天放的噪聲系數(shù)一般在24 dB之間，增益在30 dB左右。 它的工作電源是由設(shè)置在前端室內(nèi)的天放供電電源提供的，供電電源將交流220 V電壓降壓整流為低壓直流電，通過(guò)電視信號(hào)引下線向天放供電。 3) 頻道處理器 頻道處理器原理方框圖如圖4.17所示。圖4.17 頻道處理器原理方框圖 頻道處理器有下列特點(diǎn)： 由于中頻頻率較低，容易對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，以及各種控制和處理。 圖像和伴音電平可以分別調(diào)整，在鄰頻道使用中，一般調(diào)整為伴音電平比圖像電平低17 dB左右，以防止下鄰頻道的伴音

24、對(duì)上鄰頻道圖像的干擾。 頻道處理器的最大輸出信號(hào)電平值一般在115 dBV以上，并可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 頻道處理器的性能參數(shù)要求見(jiàn)表4.4。 4) 電視調(diào)制器 電視調(diào)制器的作用是將視頻信號(hào)和伴音信號(hào)調(diào)制成射頻信號(hào)。 調(diào)制器也是有源設(shè)備，它通常分為直接調(diào)制式與中頻調(diào)制式兩類。 目前使用的調(diào)制器一般為中頻調(diào)制式的。 中頻調(diào)制式調(diào)制器的原理方框圖如圖4.18所示。 調(diào)制器輸出的信號(hào)電平最大值一般在120 dBV左右，并可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。圖4.18 中頻調(diào)制方式電視調(diào)制器方框圖 5) 濾波器 濾波器的作用是讓一些頻率成分的有用信號(hào)能最大限度地通過(guò)，而對(duì)其他頻率成分的無(wú)用信號(hào)進(jìn)行最大限度地抑制，使其

25、通不過(guò)。 濾波器分為有源和無(wú)源兩類，在CATV系統(tǒng)中使用的濾波器大都是無(wú)源的。圖4.19 L、C組成的濾波器 圖4.19是用L、C元件組成的一個(gè)濾波器電路圖。 濾波器在一定的頻率范圍內(nèi)對(duì)信號(hào)的衰減很小，使得信號(hào)很容易通過(guò)，這個(gè)頻率范圍稱為濾波器的通帶。頻率范圍的大小，即為帶寬。在其他頻率范圍內(nèi)，濾波器對(duì)信號(hào)的衰減或反射很大，使信號(hào)不能通過(guò)，這些頻率范圍稱為濾波器的阻帶。 根據(jù)通帶的范圍，濾波器又常分為3種類型，即：低通型、高通型和帶通型。其中，用得最多的是帶通型濾波器。一個(gè)帶通濾波器的理想衰減頻率特性和實(shí)際衰減頻率特性如圖4.20所示。圖4.20 帶通濾波器的理想和實(shí)際衰減頻率特性 CATV系

26、統(tǒng)中通常使用帶寬為8 MHz的帶通濾波器，其通帶和相應(yīng)的電視頻道頻率相一致。 濾波器的主要性能參數(shù)有插入損耗、帶外衰減和帶內(nèi)平坦度等。 通過(guò)信號(hào)的輸入電平減去輸出電平就等于濾波器的插入損耗，即 濾波器的插入損耗越小越好，其值一般在4 dB以內(nèi)。 帶外衰減是指濾波器對(duì)通帶以外信號(hào)的損耗程度，濾波器的帶外衰減越大越好，其值一般在25 dB以上。 6) 混合器 混合器就是一個(gè)將多路電視信號(hào)混合成一路輸出的裝置。 混合器也分為有源與無(wú)源兩類，目前的CATV系統(tǒng)大多使用無(wú)源混合器。 混合器從原理上又可分為濾波器式和寬帶變壓器式兩種。 濾波器式混合器主要優(yōu)點(diǎn)是插入損耗小，主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)調(diào)試?yán)щy。圖4.21

27、(a)是VHF和UHF信號(hào)混合器電路圖。 寬帶變壓器式混合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，輸入端隔離度高。圖4.21 混合器的電原理圖圖4.21 混合器的電原理圖 圖4.21(b)是一個(gè)四路寬帶變壓器式混合器的電原理圖。 混合器的主要性能參數(shù)有插入損耗、帶內(nèi)平坦度、輸入端相互隔離等。插入損耗簡(jiǎn)稱插損指混合器對(duì)輸入信號(hào)的損耗，習(xí)慣用L表示，單位為dB。 某一路輸入信號(hào)電平減去輸出中這路信號(hào)的電平就等于插入損耗，即 4.3.3 傳輸與分配系統(tǒng)的設(shè)備和器件 1) 干線放大器 干線放大器簡(jiǎn)稱干放，其作用主要是放大干線上的電視信號(hào)，以補(bǔ)償信號(hào)在電纜中的衰減。 干放的標(biāo)稱增益一般為28dB左右，標(biāo)稱輸出電平一般為9

28、8 dB左右。 圖4.22為具有AGC功能干放的組成方框圖。圖4.22 AGC干線放大器組成方框圖 2) 線路放大器 線路放大器又簡(jiǎn)稱線放，一般用于CATV系統(tǒng)的支線，或作用戶分配放大器，以提升信號(hào)的電平，使其滿足分配、傳輸?shù)囊蟆?為了滿足分配系統(tǒng)用戶電平達(dá)到要求，以及補(bǔ)償分配器、分支器的損耗，它的增益、輸出電平等參數(shù)值一般都要高于干放，而非線性參數(shù)值則略低于干放。 線放既可采用集中供電方式供電，也可采用交流市電分散供電。 3) 衰減器和均衡器 (1) 衰減器 衰減器是由含有電阻、電容的型和T型電路組成，是無(wú)源器件。它的主要參數(shù)有衰減量、頻率范圍等。衰減量的單位是dB。 衰減器有固定式和可調(diào)

29、式兩種。衰減器的符號(hào)為 (2) 均衡器 均衡器是一個(gè)衰減量隨頻率升高而降低的衰減器。 在工程中，通常將均衡器和具有平坦幅頻特性的放大器結(jié)合使用，將其接在放大器的前面。 均衡器的電原理圖如圖4.23(a)所示。圖4.23 均衡器電原理圖及其衰減頻率特性圖4.23 均衡器電原理圖及其衰減頻率特性 電纜和均衡器的衰減頻率特性分別如圖4.23(b)，(c)所示。 均衡器的主要性能參數(shù)有均衡量、頻率范圍和插入損耗等。頻率范圍是指均衡器能均衡工作的頻率范圍。均衡量是指均衡器對(duì)頻率范圍下限頻率信號(hào)的衰減量與上限頻率信號(hào)的衰減量之差。均衡量的單位為dB。 插入損耗簡(jiǎn)稱插損是指均衡器對(duì)上限頻率信號(hào)的衰減量，單位

30、為dB。均衡器對(duì)下限頻率信號(hào)的衰減量就等于均衡量加上插入損耗。 均衡器有均衡量固定式和可調(diào)式兩種。 4) 電源供給器 電源供給器的工作原理是：它通過(guò)變壓器將220 V交流電降為60 V交流電，然后通過(guò)扼流電感送入同軸電纜中。 電源供給器一般設(shè)置在前端或干線中間的位置，從前端輸出電流向放大器供電，或從干線中間向前后兩邊的放大器供電。其輸出的交流電壓一般為60 V。 5) 分配器和分支器 (1) 分配器 分配器功能是將輸入端口的電視信號(hào)平均分配到各個(gè)輸出端口。 分配器有二分配器、三分配器、四分配器等。圖4.24(a)是二、三分配器的電原理圖。圖4.24 分配器、分支器電原理圖圖4.24 分配器、分

31、支器電原理圖 分配器的主要性能參數(shù)有分配損耗、輸出端相互隔離等。分配損耗是指電視信號(hào)從輸入端到輸出端的減少量。分配損耗的單位為dB。 輸入端信號(hào)電平減去輸出端信號(hào)電平就等于分配損耗，即 (2) 分支器 分支器的作用是從電纜線路上取出一部分信號(hào)給分支輸出端輸出。 分支器分為一分支器、二分支器、四分支器等。圖4.24(b)是一、二分支器的電原理圖。 分支器的輸入端常稱為主路輸入端，被取出的一部分信號(hào)的輸出端口稱為分支輸出端，其余信號(hào)沿原線路輸出的端口稱為主路輸出端。 分支器的分支輸出一般都送入用戶電視機(jī)。 分支器的主要性能參數(shù)有分支損耗、插入損耗、相互隔離、反向隔離等。 分支損耗是指電視信號(hào)從主路

32、輸入端到分支輸出端的衰減量。分支損耗的單位為dB。主路輸入信號(hào)電平減去分支輸出信號(hào)電平就等于分支損耗，即 插入損耗是指電視信號(hào)從主路輸入端到主路輸出端的衰減量，其單位為dB。主路輸入信號(hào)電平減去主路輸出信號(hào)電平就等于插入損耗，即 分支器的相互隔離，是指分支輸出端之間的隔離程度，其單位為dB，相互隔離值越大，則各分支輸出端之間的影響就越小。 反向隔離是指分支輸出端對(duì)主路輸出端的隔離程度，單位為dB，反向隔離值越大，則分支輸出端對(duì)主路輸出端的影響就越小。 分支器的分支輸出端可以空出，但分支器的主路輸出端不接其他器件時(shí)則不能空出，而應(yīng)接75 匹配電阻。 6) 用戶終端盒與分支串接單元 (1) 用戶終

33、端盒 用戶終端盒是CATV系統(tǒng)和電視機(jī)或其他用戶終端設(shè)備之間的接口。 用戶終端盒分為單孔和雙孔兩種。 (2) 分支串接單元 4.4 CATV系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù) 1) 應(yīng)遵循的基本原則 設(shè)計(jì)CATV系統(tǒng)，必須使其技術(shù)參數(shù)符合我國(guó)廣電部頒布的中規(guī)定系統(tǒng)輸出口電平為6080 dBV。 (2) 載噪比 載噪比是指電視信號(hào)經(jīng)系統(tǒng)傳輸后，載波功率和噪聲功率的比值。該參數(shù)主要反映系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲對(duì)圖像質(zhì)量的影響大小。 技術(shù)規(guī)范中規(guī)定系統(tǒng)的載噪比43 dB。 (3) 載波組合三次差拍比與載波組合二次差拍比 衡量系統(tǒng)信號(hào)受非線性失真干擾程度的參數(shù)有幾個(gè)，其中包括載波組合三次差拍比、交

34、擾調(diào)制比、載波組合二次差拍比等。這幾個(gè)參數(shù)中最主要的是載波組合三次差拍比，并且只要這個(gè)參數(shù)達(dá)到指標(biāo)要求，其他幾個(gè)一般也就能達(dá)到指標(biāo)要求。技術(shù)規(guī)范中規(guī)定系統(tǒng)的載波組合三次差拍比54 dB。 在有光纜傳輸?shù)南到y(tǒng)中，因?yàn)榻M合二次差拍干擾也比較突出，一般還要求單獨(dú)計(jì)算載波組合二次差拍比，使其達(dá)到要求。工程實(shí)際中一般要求這個(gè)參數(shù)53 dB。 系統(tǒng)的非線性失真參數(shù)也主要取決于系統(tǒng)內(nèi)放大器的非線性失真參數(shù)的大小。而放大器的非線性失真參數(shù)首先取決于其本身 的性能，此外，還和放大器的工作狀態(tài)有關(guān)。如果放大器輸出信號(hào)電平越低，輸入各頻道信號(hào)電平相差越小，非線性失真參數(shù)就越大；反之，則越小。由此可見(jiàn)，載噪比和非線性

35、失真參數(shù)這二者對(duì)信號(hào)電平來(lái)說(shuō)是矛盾的，尋求到一個(gè)信號(hào)電平的最佳值，使這二者均能滿足要求，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一。 4.4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算的基礎(chǔ) 1) 分貝的定義及其在CATV中的應(yīng)用 兩個(gè)功率之比的常用對(duì)數(shù)被定義為貝爾(bel)數(shù)，即 分貝(dB)是貝爾這一單位的1/10，即分貝數(shù)是貝爾數(shù)的10倍，所以有 因?yàn)榉重悊挝辉诒硎?、?jì)算上有很多優(yōu)點(diǎn)，所以在CATV中各種設(shè)備、器材的性能參數(shù)，系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)等一般均用分貝數(shù)給出。 CATV系統(tǒng)中，電視信號(hào)在傳輸前后的相對(duì)關(guān)系一般均用分貝表示。如圖4.25所示，設(shè)信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)設(shè)備(器材)傳輸，信號(hào)的輸入功率、輸入電壓、輸入電阻分別為Pi、Ui、Ri

36、，輸出功率、輸出電壓、輸出電阻、負(fù)載電阻分別為Po、Uo、Ro、RL，則設(shè)備(器材)的功率放大倍數(shù)為圖4.25 電視信號(hào)傳輸前后的關(guān)系用分貝數(shù)來(lái)表示功率放大量為電壓放大倍數(shù)為 在CATV系統(tǒng)中，已知各個(gè)設(shè)備、器材的輸入輸出電阻，負(fù)載電阻以及電纜的特性阻抗(Rc)均為75 ，即 那么，功率增益GP可寫為 而人們定義設(shè)備(器材)的電壓增益分貝數(shù)為： 即在CATV系統(tǒng)中，設(shè)備的電壓增益與功率增益的分貝數(shù)相等。所以 用分貝來(lái)表示功率比、電壓比等稱為分貝的相對(duì)表示。 CATV系統(tǒng)中任意一點(diǎn)的電壓或功率值，與1 V或1 mW等標(biāo)準(zhǔn)單位電壓或功率相比，所計(jì)算出的分貝數(shù)叫分貝的絕對(duì)表示，其單位記為dBV、dB

37、mW等。 例如，系統(tǒng)中某點(diǎn)電壓為Uo=10 V或1 mV，當(dāng)用1 V作比較標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則該點(diǎn)的電壓電平為或 又如，系統(tǒng)中某點(diǎn)的功率為Po=100 mW或1 W，當(dāng)用1 mW作比較標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則該點(diǎn)的功率電平(在CATV信號(hào)的光纜傳輸及衛(wèi)星電視中，常用功率電平)為或電壓增益又可寫為（4.6） 上式說(shuō)明電壓增益等于信號(hào)的輸出電平減去輸入電平。 我們常利用(4.6)式計(jì)算輸出電平，即 從(4.6)式中可看出： 假設(shè) 即KU1，則GU0，表明信號(hào)被放大，有增益。 假設(shè) 即KU1，則GU0，表明信號(hào)被縮小，有衰減或設(shè)備(器材)有損耗。 假設(shè) 即KU=1，則GU=0，則表明信號(hào)傳輸前后電壓相等，是零增益或零衰減。

38、 人們?yōu)榱擞谜龜?shù)表示損耗，損耗被定義為 同樣，損耗又可寫為 我們也常用上式計(jì)算輸出電平，即可見(jiàn) 在CATV系統(tǒng)中，電視信號(hào)要經(jīng)過(guò)很多設(shè)備和器材傳輸，但只有兩種情況發(fā)生：增益或衰減。如圖4.26所示，設(shè)信號(hào)經(jīng)過(guò)n個(gè)設(shè)備(器材)傳輸，輸入電壓為Ui，輸出電壓為Uo，設(shè)備(器材)的電壓放大倍數(shù)和電壓增益分別用KU和GU表示，則有圖4.26 信號(hào)經(jīng)過(guò)n個(gè)設(shè)備(器材)傳輸此式說(shuō)明總增益等于各臺(tái)設(shè)備(器材)的增益與衰減的代數(shù)和。(4.7)同理可推出下式2) 載噪比與噪聲系數(shù)(1) 載噪比載噪比常用C/N來(lái)表示，其定義為： 用分貝表示為 載噪比越大，電視圖像質(zhì)量越好。國(guó)際上一般將電視圖像質(zhì)量劃分為5個(gè)等級(jí)，

39、每個(gè)等級(jí)與系統(tǒng)載噪比的對(duì)應(yīng)值如表4.10所示。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定CATV系統(tǒng)的圖像質(zhì)量必須達(dá)到4級(jí)以上，這樣，系統(tǒng)的載噪比必須43dB。 (2) 噪聲系數(shù) 噪聲系數(shù)就是衡量設(shè)備產(chǎn)生的噪聲大小的參數(shù)。常用F表示，其定義是設(shè)備輸入端信號(hào)的載噪比與輸出端的載噪比的比值，即 噪聲系數(shù)也常用分貝表示，并習(xí)慣寫為NF。 3) 一臺(tái)放大器載噪比的計(jì)算 如圖4.29所示，設(shè)放大器的功率放大倍數(shù)和噪聲系數(shù)分別為Kp和F，其輸入為一帶熱噪聲的信號(hào)，等效電路如圖中所示，es，en分 別為等效信號(hào)源和熱噪聲源，信號(hào)源內(nèi)阻為75 ，放大器處于匹配工作狀態(tài)，輸入電阻為Ri=75 ，負(fù)載電阻RL=75 。設(shè)Psi和Pni為輸入信

40、號(hào)功率和噪聲功率，Pso和Pno為輸出信號(hào)功率和噪聲功率，Ui為輸入信號(hào)電壓，由圖看出：圖4.29 一臺(tái)放大器載噪比的計(jì)算因?yàn)樗远剩糯笃鬏敵鲂盘?hào)的載噪比為上式兩邊取對(duì)數(shù)得根據(jù)噪聲理論知道，常溫下熱噪聲電勢(shì)en=2.64V，則上式可寫為（4.9） 4) 多臺(tái)放大器級(jí)聯(lián)時(shí)載噪比的計(jì)算 如圖4.30所示，我們先不考慮前級(jí)放大器產(chǎn)生的噪聲，假設(shè)每臺(tái)放大器輸入的信號(hào)只帶有熱噪聲，利用(4.9)式計(jì)算出每臺(tái)放大器的載噪比，然后再考慮把每臺(tái)放大器的載噪比疊加起來(lái)，即可得到級(jí)聯(lián)后總的載噪比。圖4.30 多臺(tái)放大器級(jí)聯(lián)時(shí)的載噪比計(jì)算 設(shè)各臺(tái)放大器的載噪比分別為 總的噪載比(倍數(shù))與各級(jí)放大器的噪載比(倍數(shù)

41、)是算術(shù)疊加的關(guān)系，即 上式可寫為 用此式直接算出的載噪比是分貝數(shù)，將上式進(jìn)行變換，把上式寫為兩邊取對(duì)數(shù)得因?yàn)樗?代入上式得 這就是常用的總載噪比疊加計(jì)算公式。 多臺(tái)放大器級(jí)聯(lián)后的總噪聲系數(shù)用下式計(jì)算 式中，F(xiàn)1Fn為各臺(tái)放大器的噪聲系數(shù)(倍數(shù))，KP1KPn-1為前面n-1臺(tái)放大器的功率放大倍數(shù)。 從公式看出，對(duì)放大器級(jí)聯(lián)的總噪聲系數(shù)來(lái)說(shuō)，第一級(jí)起決定性作用，如果第一級(jí)放大器的噪聲系數(shù)小，增益高，則總噪聲系數(shù)就小。所以天線放大器的噪聲系數(shù)越小、增益越高越好。 5) 載噪比指標(biāo)的分配 根據(jù)(4.10)式可推出CATV系統(tǒng)載噪比指標(biāo)分配的計(jì)算公式。將前端、干線、分配系統(tǒng)分別看作一臺(tái)放大器設(shè)備，

42、整個(gè)系統(tǒng)由這三者級(jí)聯(lián)而成，則有 通常是按預(yù)定的比例來(lái)分配系統(tǒng)的總指標(biāo)，例如，某CATV系統(tǒng)的前端分配系統(tǒng)總載噪比的 ，這時(shí)，其實(shí)是分配總噪載比的 給前端(分配的是噪聲)，即 兩邊取倒數(shù)得 可見(jiàn)，此時(shí)前端載噪比必須是總載噪比的4倍。 一般情況是，設(shè)系統(tǒng)某一部分分配總載噪比的比例為q，(C/N) x為其分配的載噪比值，則有： 為將上式變?yōu)檩d噪比用分貝表示，把等式兩邊取對(duì)數(shù)得那么 (4.12)式為常用的系統(tǒng)總載噪比分配的計(jì)算公式。 6) 非線性失真參數(shù)的計(jì)算 (1) 幾個(gè)主要的非線性失真參數(shù) 載波組合三次差拍比所以有 載波組合三次差拍比采用C/CTB表示，但習(xí)慣上大都寫為CTB。該參數(shù)用于衡量電視信

43、號(hào)受組合三次差拍分量干擾的程度。 載波組合三次差拍比的定義是 CTB值越大，說(shuō)明組合三次差拍電壓相對(duì)越小，電視信號(hào)受干擾程度越輕，圖像質(zhì)量越好。 目前CATV系統(tǒng)傳輸?shù)碾娨曨l道數(shù)較多，一般都在35個(gè)以上。這時(shí)，組合三次差拍干擾尤為突出，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，CTB是非線性失真參數(shù)中主要考慮的對(duì)象。并且，只要CTB達(dá)到指標(biāo)要求，其他參數(shù)一般也能達(dá)到指標(biāo)要求。 在中規(guī)定：CATV系統(tǒng)的CTB54 dB。 載波組合二次差拍比 載波組合二次差拍比應(yīng)用C/CSO表示，但習(xí)慣上大都寫為CSO。該參數(shù)用于衡量電視信號(hào)受組合二次差拍干擾的程度。 載波組合二次差拍比的定義是 CSO越大，說(shuō)明組合二次差拍電壓相對(duì)越小

44、，電視信號(hào)受干擾程度越輕，圖像質(zhì)量越好。 在工程實(shí)際中一般要求CSO53 dB。 交擾調(diào)制比 交擾調(diào)制比簡(jiǎn)稱交調(diào)比，用CM表示。該參數(shù)用于衡量電視信號(hào)受交擾調(diào)制干擾的程度。 交調(diào)比的定義是 交調(diào)比越大，說(shuō)明其他頻道轉(zhuǎn)移來(lái)的調(diào)制電壓相對(duì)越小，電視信號(hào)受干擾的程度越輕，圖像質(zhì)量越好。 系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范中規(guī)定：CATV系統(tǒng)的CM46+10lg(N-1)(N為電視頻道數(shù))。 (2) 非線性失真參數(shù)的計(jì)算 放大器非線性失真參數(shù)的換算 現(xiàn)設(shè)定： CTBt產(chǎn)品說(shuō)明書中標(biāo)明的載波組合三次差拍比值； 廠家測(cè)試時(shí)放大器的輸出電平(一般就是標(biāo)稱輸出電平)； 測(cè)試時(shí)輸入放大器的頻道數(shù)； 放大器實(shí)際工作時(shí)的輸出電平； 放大

45、器實(shí)際傳輸?shù)念l道數(shù)； CTB放大器實(shí)際工作時(shí)的載波組合三次差拍比。 首先進(jìn)行頻道換算。假若放大器實(shí)際傳輸N個(gè)頻道時(shí)的載波組合三次差拍比為CTB ，則CTB 和CTBt之間可用下式換算(推導(dǎo)從略) 其次進(jìn)行電平換算。根據(jù)前述載波組合三次差拍比與信號(hào)的電平關(guān)系有所以 因?yàn)镃M與信號(hào)電平的關(guān)系與CTB相同，所以同理有 由于CSO為考慮二次失真項(xiàng)產(chǎn)生的干擾分量而定義的參數(shù)，根據(jù)前述載波組合二次差拍比與信號(hào)電平的關(guān)系，則有 多臺(tái)放大器級(jí)聯(lián)時(shí)非線性失真參數(shù)的計(jì)算 如圖4.31所示。設(shè)各臺(tái)放大器的載波組合三次差拍比為CTB1，CTB2，CTBn 理論證明，總的載波組合三次差拍比的倒數(shù)(倍數(shù))和各臺(tái)的載波組合

46、三次差拍比的倒數(shù)(倍數(shù))也是算術(shù)疊加的關(guān)系，即 為用分貝表示，變換上式為 兩邊取對(duì)數(shù)得因?yàn)樗裕?.14）（4.15） (4.15)式即為常用的放大器級(jí)聯(lián)時(shí)，CTB疊加的計(jì)算公式。 由于CM與CTB有相同的疊加規(guī)律，則有 因?yàn)榭偟妮d波組合二次差拍比的倒數(shù)(倍數(shù))和各臺(tái)的載波組合二次差拍比的倒數(shù)(倍數(shù))是平方疊加的關(guān)系，所以推導(dǎo)出 (3) 非線性失真指標(biāo)的分配 根據(jù)(4.14)式可推導(dǎo)出CATV系統(tǒng)載波組合三次差拍比指標(biāo)分配的計(jì)算公式。（4.16）同理有 而對(duì)載波組合二次差拍比指標(biāo)的分配公式為 確定非線性失真參數(shù)總指標(biāo)分配比例的原則是：使電視信號(hào)產(chǎn)生非線性失真多的部分分配比例應(yīng)較大，反之，應(yīng)較小

47、，這樣才合理。另外，分配比例之和應(yīng)為1。 4.4.3 前端的設(shè)計(jì) 1) 前端類型 基本上可分為兩大類型：混合放大型(又稱寬放型)和放大混合型(又稱頻道放大型)。第一種類型是先將各路信號(hào)混合成一路，再經(jīng)過(guò)一個(gè)放大器(常稱主放大器)放大 后輸出；第二種類型則是先將各路信號(hào)通過(guò)各自的頻道放大器放大，再經(jīng)過(guò)混合器(無(wú)源混合器)混合成一路輸出。目前的前端一般為第二種類型。一個(gè)典型中小型CATV系統(tǒng)的前端組成形式如圖4.32所示。圖4.32 一個(gè)典型中小型CATV系統(tǒng)的前端組成形式 2) 前端的輸出電平及參數(shù)計(jì)算 (1) 前端的輸出電平 假設(shè)實(shí)際工作時(shí)的輸出電平為112 dBV，混合器為16路高隔離度無(wú)源

48、混合器(能輸入15路電視信號(hào)和一路導(dǎo)頻信號(hào))，其插損通常小于22 dB，則其輸出為90 dBV(112-22)。將光接收機(jī)接收并經(jīng)解擾器輸出的市 有線電視網(wǎng)的信號(hào)電平也調(diào)整為90 dBV，同時(shí)設(shè)經(jīng)解擾器輸出信號(hào)的載噪比，非線性失真參數(shù)等均高于系統(tǒng)前端自己的信號(hào)。二混合器的插損一般為3 dB，則前端輸出電平為 這種類型前端的輸出電平一般在86 dBV左右。 (2) 前端的載噪比 對(duì)一般的中小型系統(tǒng)而言，因?yàn)榍岸说挠性丛O(shè)備相對(duì)較少，所以可以將系統(tǒng)載噪比總指標(biāo)的1/3分配給它。若系統(tǒng)載噪比總指標(biāo)以43 dB(4級(jí)圖像質(zhì)量)要求，則前端的載噪比應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)值為： 對(duì)衛(wèi)星電視信號(hào)、自辦節(jié)目信號(hào)以及地面電

49、視信號(hào)的解調(diào)調(diào)制方式而言，每個(gè)頻道使用了一個(gè)調(diào)制器。而對(duì)調(diào)制器來(lái)說(shuō)，只要輸入的V、A信號(hào)符合要求，則其輸出射頻信號(hào)的載噪比一般很高，通常均大于50 dB。 對(duì)于經(jīng)頻道處理器輸出的2個(gè)頻道地面電視信號(hào)而言，先看沒(méi)有加天放這個(gè)頻道。它從前端輸出的載噪比由頻道處理器的載噪比決定。設(shè)頻道處理器的輸入電平為 ，則其輸出載噪比為 頻道處理器的噪聲系數(shù)一般小于10 dB，現(xiàn)設(shè)定為10 dB，把上式變換后，并將C/N 處=47.8 dB代入得 設(shè)天線輸出電平為 ，天線到前端房的電纜長(zhǎng)度為30 m左右，其損耗約為3 dB，則有所以 (3) 前端的非線性失真參數(shù) 因?yàn)榍岸擞玫恼{(diào)制器、頻道處理器等均為頻道型設(shè)備，其

50、邊帶抑制通常都在60 dB以上，混合器也為高隔離度無(wú)源混合器，所以，前端發(fā)生頻道間交調(diào)、互調(diào)干擾的可能性很小，其非線性失真參數(shù)很大，可以不占系統(tǒng)的總指標(biāo)。 4.4.4 傳輸干線的設(shè)計(jì) 傳輸干線的作用就是把前端輸出的信號(hào)不失真地送給用戶分配系統(tǒng)。 例4.6 設(shè)某單位的中小型CATV系統(tǒng)，其前端的組成如圖4.32所示。市有線電視網(wǎng)送來(lái)的頻道數(shù)為35，系統(tǒng)前端自己接收以及自辦節(jié)目的頻道數(shù)為10(混合器多余的輸入端接上75 匹配電阻，今后擴(kuò)充頻道時(shí)再使用)，則系統(tǒng)總共傳輸?shù)念l道數(shù)為45。 最低傳輸頻道為1 ch，最高為22 ch，傳輸干線系統(tǒng)如圖4.33所示。由圖看出，系統(tǒng)是典型的樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)。括弧里的數(shù)

51、字為建筑物樓幢號(hào)。因?yàn)?號(hào)樓較高，又處于相對(duì)中心位置，系統(tǒng)前端就設(shè)于該樓頂層一間專用房間里，拋物面天線和八木天線架設(shè)于樓頂。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了900個(gè)用戶輸出端口，總共20幢建筑，分為3個(gè)較集中的片區(qū)，從前端引出3條傳輸干線將信號(hào)送往這3個(gè)區(qū)域， 即L1、L2、L3路。樓外干線電纜均穿管暗敷于電纜溝內(nèi)，樓內(nèi)電纜均穿管沿墻沿吊頂暗敷，設(shè)備、器件均安裝于樓內(nèi)的電視設(shè)備箱內(nèi)。圖4.33 一個(gè)中小型CATV傳輸干線系統(tǒng)圖 各樓幢的電平計(jì)算如下： 從前端送來(lái)的信號(hào)經(jīng)四分配器，四分配器分配損耗為7.5/8 dB，則其輸出電平為 四分配器輸出中，一路供6號(hào)樓用，另三路分別引向3個(gè)片區(qū)。對(duì)L3路而言，因200 m電纜

52、衰減較大，中途接放大器又不便，所以四分配器輸出直接加一級(jí)放大器A。放大器型號(hào)為MW-30 E-PD-750，其工作頻帶為47750 MHz，標(biāo)稱增益為30 dB，PD表示為倍功率干放。調(diào)整其增益使GA=17 dB，則其輸出電平為 SDGFV-75-9 電纜對(duì)1 ch和22 ch的衰減常數(shù)為 從放大器A輸出經(jīng)200 m電纜到17號(hào)樓的電平為 高低頻道電平相差為92.5 dBV-80 dBV=12.5 dBV。為了減小下一級(jí)放大器的非線性失真，應(yīng)使其輸入電平基本一致，所以加一個(gè)均衡器。為使均衡器輸出電平呈高頻端稍高、低頻端稍低的傾斜狀，選均衡量為15dB的均衡器，型號(hào)為JC15/550，其頻率范圍

53、為45550 MHz(和系統(tǒng)傳輸?shù)碾娨曅盘?hào)頻率范圍基本一致)，插損為1.5 dB，則其輸出電平為 為抵消溫度升降引起的電纜衰減變化，加一級(jí)具有AGC功能的干線放大器B，型號(hào)為MW-30G-PD-750，使GB=20 dB，其輸出電平為 放大器輸出接一個(gè)三分配器，分配損耗為6 dB，則其輸出電平為 三分配器的輸出中，一路供17號(hào)樓用，另兩路到16號(hào)和18號(hào)樓。從設(shè)備箱出來(lái)經(jīng)120 m電纜到18號(hào)樓的電平為 再加一個(gè)均衡器，型號(hào)為JC9/550，插損為1.5 dB，其輸出電平為 再加一級(jí)具有AGC功能的放大器C，型號(hào)為MW-30G-PD-750，使Gc=16 dB，則其輸出電平為 放大器輸出接一個(gè)

54、四分配器，分配損耗為7.5/8 dB，則其輸出電平為 四分配器輸出中，一路供18號(hào)樓用，另外二路送到19號(hào)和20號(hào)樓，還預(yù)留一路供系統(tǒng)擴(kuò)充用。從設(shè)備箱出來(lái)經(jīng)50 m電纜到19、20號(hào)樓的輸出電平為 因?yàn)檫M(jìn)入19、20號(hào)樓的電平較低，肯定要加一級(jí)放大器，所以為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，傳輸干線的參數(shù)就不單獨(dú)計(jì)算，而同分配系統(tǒng)的放大器一起考慮。 4.4.5 分配系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 分配系統(tǒng)的作用就是把干線送來(lái)的信號(hào)保質(zhì)保量地分給每一個(gè)用戶。分配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是根據(jù)系統(tǒng)用戶的分布情況，確定分配系統(tǒng)的組成形式，以及系統(tǒng)中分配器、分支器的規(guī)格和數(shù)量，使用戶端輸出電平在(655) dBV范圍之內(nèi)，并且保證輸出信號(hào)的載噪比及非線性失

55、真參數(shù)等達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。圖4.34 6層72端用戶分配網(wǎng)絡(luò) 分配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法主要有兩種：一種是順?biāo)惴ǎ硪环N是倒推法。 分配系統(tǒng)的基本組成形式有：分配分配，分支分支，分配分支等。 例4.7 現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算圖4.33中19、20號(hào)樓的分配系統(tǒng)。這兩幢樓是結(jié)構(gòu)相同的18層塔樓式高層住宅樓，每幢樓有兩個(gè)單元，每單元每層四戶，共有144戶?，F(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算其中的19號(hào)樓。為滿足電平分配分支的需要，干線電纜進(jìn)入樓幢后，加一級(jí)增益和輸出電平相對(duì)較高的線路放大器D，其型號(hào)為L(zhǎng)F33-6，該放大器標(biāo)稱增益為33 dB，標(biāo)稱輸出電平為104 dBV?，F(xiàn)使GD=16 dB，則其輸出電平為圖4.35 18層住宅樓 分配系統(tǒng)

56、因?yàn)榻ㄖ镙^高，若分支電纜從一層一直到頂層，則電平一般不能滿足要求，為此采用了分段的形式，將18層分為3段，共有6條分支電纜，如圖4.35所示?，F(xiàn)計(jì)算樓頂6層的用戶電平。信號(hào)由放大器D出來(lái)經(jīng)二分配、三分配器的輸出電平為 建筑物層高以3 m計(jì)算，則從一層到13層的電纜長(zhǎng)度為3 m12=36 m，考慮還有一些橫向走線，現(xiàn)以36 m+15 m=51 m計(jì)算。 室內(nèi)電纜型號(hào)為SDGFV-75-7，這種電纜對(duì)1 ch和22 ch的衰減常數(shù)為(1) 13層的入口電平為： 13層選用MW-174-20四分支器(見(jiàn)表4.11所示)，用戶引入線設(shè)為10 m，則13層用戶電平為： (2) 14層的入口電平為 14

57、層選用MW-174-18四分支器，14層用戶電平為 (3) 15層入口電平為 15層選用MW-174-16四分支器，15層用戶電平為 (4) 16層入口電平為 16層選用MW-174-14四分支器，16層用戶電平為 (5) 17層入口電平為 17層選用MW-174-12四分支器，17層用戶電平為 (6) 18層入口電平為 18層選用MW-174-10四分支器，18層用戶電平為 112層用戶電平的計(jì)算如法炮制。 4.4.6 干線傳輸及分配系統(tǒng)性能參數(shù)的計(jì)算 1) 載噪比的計(jì)算 如前所述，對(duì)中小型CATV系統(tǒng)，可將載噪比總指標(biāo)的1/3分配給前端，這時(shí)干線傳輸及分配系統(tǒng)占的比例就為2/3。若總指標(biāo)以

58、43 dB計(jì)，則傳輸分配系統(tǒng)載噪比應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)值為 由圖4.33可見(jiàn)，從前端到19、20樓，干線傳輸及分配系統(tǒng)總共有A、B、C、D 4個(gè)放大器，系統(tǒng)的載噪比及非線性失真參數(shù)就由這4個(gè)級(jí)聯(lián)的放大器決定。現(xiàn)將4個(gè)放大器的部分性能參數(shù)列于表4.12中，其實(shí)際工作狀態(tài)參數(shù)列于表4.13中。 由表4.13看出，在輸入電平中，除放大器A的1 ch輸入電平比22 ch高0.5 dBV外，其他放大器的1 ch輸入電平均比22 ch低0.8 dB以上，故選1 ch計(jì)算載噪比。根據(jù)所以 利用(4.11)式，計(jì)算出傳輸分配系統(tǒng)的載噪比為 可見(jiàn)，傳輸分配系統(tǒng)所有頻道中，載噪比的最小值為61.9 dB。因?yàn)?1.9 d

59、B44.8 dB，因此傳輸分配系統(tǒng)載噪比達(dá)到要求指標(biāo)值。 前面述及，前端輸出的信號(hào)中，經(jīng)頻道處理器輸出的頻道載噪比最小，假設(shè)其載噪比如前述剛好達(dá)到要求的指標(biāo)值47.8 dB，則整個(gè)系統(tǒng)傳輸?shù)乃蓄l道信號(hào)中，載噪比最小值為： 可見(jiàn)，47.6 dB43 dB，達(dá)到部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值。 2) 載波組合三次差拍比的計(jì)算 就CTB參數(shù)而言，傳輸干線及分配系統(tǒng)的CTB值應(yīng)達(dá)到54 dB以上。 由表4.13看出，在輸出電平中，除放大器A的22 ch輸出電平比1 ch低0.5 dBV外，其他放大器的22 ch輸出電平均比1 ch高0.8 dB以上，故選22 ch計(jì)算CTB值。 根據(jù)(4.13)式可計(jì)算出各臺(tái)放大

60、器實(shí)際工作時(shí)的CTB值。由所以 利用(4.15)式，計(jì)算出傳輸分配系統(tǒng)的CTB值。 可見(jiàn)，60.4 dB54 dB，傳輸干線及分配系統(tǒng)的CTB值達(dá)到要求指標(biāo)，即整個(gè)CATV系統(tǒng)的CTB值均能達(dá)到要求指標(biāo)。 4.5 CATV信號(hào)的光纖傳輸 4.5.1 光纖與光纜 1)光纖 光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱，它是一種能夠傳導(dǎo)光信號(hào)的很細(xì)的傳輸介質(zhì)。 光纖一般分為單模光纖和多模光纖2種。圖4.36 兩種類型的光纖 2)光纜 常用的光纜結(jié)構(gòu)為層絞式和束管式兩種。圖4.37 兩種光纜的結(jié)構(gòu)圖4.37 兩種光纜的結(jié)構(gòu) 3)光纖的優(yōu)點(diǎn) 光纖傳輸信號(hào)有以下優(yōu)點(diǎn)： 頻帶寬。一根光纖(如單模)的工作頻帶就達(dá)1 GHz，可以傳