電視原理 有線電視系統(tǒng)

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(hào)接收與信號(hào)源信號(hào)接收與信號(hào)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(fèi)電視系統(tǒng)付費(fèi)電視系統(tǒng)5.1 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(zhì)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

2、有線電視和專用有線電視(即應(yīng)用電視)兩類。不過,隨著技術(shù)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(shì)。 2. 傳輸方式傳輸方式 應(yīng)用電視和廣播有線電視均采用應(yīng)用電視和廣播有線電視均采用同軸電纜同軸電纜或或光纜光纜甚至甚至微波微波和和衛(wèi)星衛(wèi)星作為電視信號(hào)的傳輸介質(zhì)。作為電視信號(hào)的傳輸介質(zhì)。 傳輸方式傳輸方式:一種是射頻信號(hào)傳輸一種是射頻信號(hào)傳輸,又稱又稱高頻傳輸高頻傳輸;另另一種是視頻信號(hào)傳輸一種是視頻信號(hào)傳輸,又稱又稱低頻傳輸?shù)皖l傳輸。 應(yīng)用電視系統(tǒng)都采用視頻信號(hào)傳輸方式；應(yīng)用電視系統(tǒng)都采用視頻信號(hào)傳輸方式； 廣播有、無線電視系統(tǒng)常采用射頻信號(hào)傳輸方式。廣播有、無線電視系統(tǒng)常

3、采用射頻信號(hào)傳輸方式。 3. 工作頻段及頻道工作頻段及頻道 (1) 有線電視工作頻段包含有線電視工作頻段包含VHF和和UHF兩個(gè)頻段。兩個(gè)頻段。 (2)我國的無線我國的無線(開路開路)廣播電視臺(tái)按行政區(qū)域覆蓋范廣播電視臺(tái)按行政區(qū)域覆蓋范圍實(shí)行中央、省圍實(shí)行中央、省(市市)、地區(qū)和縣四級(jí)布局。、地區(qū)和縣四級(jí)布局。 (3)鄰頻道指的是相鄰的標(biāo)準(zhǔn)廣播電視頻道。鄰頻道指的是相鄰的標(biāo)準(zhǔn)廣播電視頻道。 (4)增補(bǔ)頻道傳輸也是增加有線電視頻道的一種方法。增補(bǔ)頻道傳輸也是增加有線電視頻道的一種方法。 有線電視的工作頻段及頻道分布 表5 1 Z1Z16頻道分配表 表52 CATV的頻道劃分表 4. 特性與功能特

4、性與功能 有線電視近年來發(fā)展很快有線電視近年來發(fā)展很快,已成為家庭生活的第三根已成為家庭生活的第三根線線,又稱又稱圖像線圖像線(第一根線是第一根線是電燈線電燈線,第二根線是第二根線是電話線電話線)。有線電視的發(fā)展之所以迅速有線電視的發(fā)展之所以迅速,主要在于它有如下特性主要在于它有如下特性: 高質(zhì)量。高質(zhì)量。 寬帶性。寬帶性。 保密性和安全性。保密性和安全性。 反饋性。反饋性。 控制性?？刂菩浴?靈活性。靈活性。 發(fā)展性。發(fā)展性。 5.1.2 有線電視系統(tǒng)的構(gòu)成 1.基本組成 有線電視系統(tǒng)一般由接收信號(hào)源、前端處理、干線傳輸、用戶分配和用戶終端幾部分組成,而各個(gè)子系統(tǒng)包括多少部件和設(shè)備,要根據(jù)具

5、體需要來決定。圖52是圖。 有線電視系統(tǒng)的基本組成框圖 有線電視系統(tǒng)的基本組成實(shí)例有線電視系統(tǒng)的基本組成 (1) 接收信號(hào)源。 (2) 前端設(shè)備。 (3) 干線傳輸系統(tǒng)。 (4) 用戶分配網(wǎng)絡(luò)。 (5) 用戶終端。 不同的功能需要不同的終端設(shè)備,例如: 電視: 接收機(jī)上變換器、解擾器、電視接收機(jī); 調(diào)頻廣播: 收錄機(jī)、收音機(jī); 通信:調(diào)制解調(diào)器(Modem)、復(fù)用器、電話機(jī)、傳真機(jī)、電視電話機(jī); 計(jì)算機(jī):調(diào)制解調(diào)器、計(jì)算機(jī); 報(bào)警:調(diào)制解調(diào)器、傳感器、報(bào)警器。 2. 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 有線電視系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指的是其傳輸分配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)型式。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：樹枝型,即信號(hào)在“樹根”(前端)產(chǎn)生,然后沿“主干

6、”(干線)到達(dá)“樹枝”(分支線、分配線),最后送到“樹葉”(用戶)。樹狀結(jié)構(gòu)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(wǎng)。 有線電視拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(a)環(huán)形; (b)樹枝形; (c)星形 光纖CATV拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(a)星-樹型網(wǎng)絡(luò);(b)根樹型網(wǎng)絡(luò);(c)格子網(wǎng)表53 有線電視系統(tǒng)的基本類型 3.基本類型 種類繁多,分法復(fù)雜。 按系統(tǒng)規(guī)模或用戶數(shù)量來分,有線電視有A、B、C、D四類,分別對(duì)應(yīng)大型、中型、中小型和小型系統(tǒng)。 大型和小型CATV系統(tǒng)示意圖 (a)大型CATV; (b)小型CATV 大型和小型CATV系統(tǒng)示意圖 (a)大型CATV; (b)小型CATV按網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成分,有線電

7、視系統(tǒng)有以下幾種模式:同軸電纜網(wǎng)。 光纜網(wǎng)。 微波網(wǎng)。 混合網(wǎng)。 HFC混合網(wǎng) 表54 按工作頻段分的有線電視系統(tǒng)類別 5.2 信號(hào)接收與信號(hào)源信號(hào)接收與信號(hào)源 5.2.1 信號(hào)接收 1.開路電視信號(hào)的接收 (1)差值天線。 兩副天線處于同一水平面,且天線方向正對(duì)需要接收的電視信號(hào)(主信號(hào))入射方向。 兩副天線一前一后,前后距離d等于所要接收的電視信號(hào)中心波長0的一半。 兩副天線一左一右,左右間距D30/4,以避免兩副天線互相干擾。 干擾信號(hào)入射方向與兩副天線饋點(diǎn)間的連線方向垂直。 兩副天線的兩條引下的饋線長度相等,即LA=LB,經(jīng)反相加法器(合成器)獲得輸出信號(hào)uo。差值天線 設(shè)入射信號(hào)與天

8、線方向夾角為,如圖58所示,則空中波到達(dá)A、B兩點(diǎn)的相位差為 式中,的取值對(duì)合成信號(hào)uo有很大影響。 當(dāng)=2n,(n=0,1,2,)時(shí),使合成信號(hào)uo為最小時(shí)對(duì)應(yīng)的角稱為抗干擾角。 當(dāng)=(2n+1),(n=0,1,2,)時(shí),使合成信號(hào)uo為最大時(shí)對(duì)應(yīng)的角稱為增強(qiáng)角。 22002() sin()2D(51) 圖58 差值天線的抗干擾角分析 (2)可變方向性天線。 分集接收天線。 移相天線。 二元天線陣方向圖零輻射角與天線間距d和波長縮短系數(shù)之間的關(guān)系為 1arcsin()arcsin()gdd(52) 圖59 分集接收天線 圖510 d與零輻射角的關(guān)系曲線 圖511 移相天線組成原理 2. 衛(wèi)星

9、與微波電視信號(hào)的接收 衛(wèi)星電視信號(hào)的接收是采用衛(wèi)星接收機(jī),微波電視信號(hào)(主干線微波中繼)的接收是采用微波收信機(jī)。 圖512 拋物面天線的類型(a)主焦點(diǎn)拋物面天線;(b)卡塞格倫天線 目前應(yīng)用的接收天線,主要有1m、3m、4.5m、5m、6m、7m、7.3m、10m等幾種,它們都工作在C波段。4.5m的卡塞格倫天線的電特性為: 頻率:C波段3.74.2GHz; 增益:G43.8dB,第一旁瓣低于17dB; 極化特性:圓極化,可分為左、右旋兩種,并可方便地改成線極化; 工作環(huán)境:-50+45,可抗1012級(jí)風(fēng); 可調(diào)范圍:方位90,微調(diào)5,俯仰:090; 跟蹤方式:手動(dòng)。 5.2.2 信號(hào)源 簡(jiǎn)

10、單的信號(hào)源只有一臺(tái)錄像機(jī),復(fù)雜的信號(hào)源可包括多臺(tái)錄像機(jī)、攝像機(jī)、電視電影機(jī)、字幕機(jī)以及整套演播室設(shè)備提供的視頻和音頻信號(hào)。這一部分可參閱第3章3.2節(jié)。5.3 前端系統(tǒng)前端系統(tǒng) 5.3.1 前端系統(tǒng)及其要求 前端是有線電視系統(tǒng)核心,它是為用戶提供高質(zhì)量信號(hào)的重要環(huán)節(jié)之一。其主要作用是進(jìn)行信號(hào)處理,它包括:信號(hào)的分離、信號(hào)的放大、電平調(diào)整和控制、頻譜變換(調(diào)制、解調(diào)、變頻)、信號(hào)的混合以及干擾信號(hào)的抑制。 目前的有線電視系統(tǒng)的頻道設(shè)置,一般要求充分利用VHF頻段,設(shè)置情況如下(N為頻道數(shù)): N7:隔頻設(shè)置,即用DS1、DS3、DS5、DS6、DS8、DS10、DS12; 7N10:隔頻設(shè)置,加

11、增補(bǔ)頻道; 11N19:鄰頻設(shè)置,加增補(bǔ)頻道,即用DS1DS12和Z1Z7; 20N28:鄰頻設(shè)置,加增補(bǔ)頻道,即用DS1DS12、Z1Z7和Z8Z16。 系統(tǒng)的載噪比主要由前端載噪比決定。國標(biāo)規(guī)定:若有線電視系統(tǒng)的載噪比C/N43dB,則要求前端系統(tǒng)的載噪比(C/N)h為 式中,K為分配系數(shù),若K=0.3,則(C/N)h=48.2dB。前端的輸入信號(hào)電平應(yīng)為()/10lghCC NKN(53)() ()()2.5()hFCSdBNdBdBN(54) 在工程上,天線輸出電平可以實(shí)測(cè),也可以按下式估算: 系統(tǒng)的指標(biāo)分配應(yīng)根據(jù)以下指標(biāo)分配公式: CMx=CM-20lgK (56) IMx=IM-1

12、0lgK (57) CTBx=CTB-20lgK (58)()()()20lg()18()ASa dB vE dB vG dBLdBdB 5.3.2 前端系統(tǒng)的組成 1.前端系統(tǒng)的基本組成方式 前端系統(tǒng)的組成方案不同,前端系統(tǒng)的組成也就各不相同。歸納起來,主要有以下幾種: (1)常見型。 (2)重新調(diào)制型。 (3)外差型。 圖513 常見型前端圖514 重新調(diào)制型前端 圖515 外差型前端 2.有線電視前端系統(tǒng)的發(fā)展過程 從有線電視的發(fā)展過程看,前端系統(tǒng)的發(fā)展有以下三個(gè)階段。 第一階段為早期的傳統(tǒng)型前端系統(tǒng)。 第二階段為逐步發(fā)展起來的鄰頻前端系統(tǒng). (1)對(duì)鄰頻前端的技術(shù)要求 抑制帶外成分,使

13、所傳輸頻道的頻譜很純,波形很規(guī)則。 伴音/圖像載波功率比可調(diào),以免伴音載波干擾鄰頻道圖像。 輸出信號(hào)穩(wěn)定,鄰頻道電平差要小。 變頻和放大部件非線性失真要非常小。 采用寬頻帶高隔離度的混合器作輸出。 鄰頻前端的處理方式主要有以下兩種:射(高)頻處理方式。 中頻處理方式。 中頻轉(zhuǎn)換+中頻陷波方式。 中頻轉(zhuǎn)換+聲表面波濾波器(SAWF)方式。 (3)頻率相關(guān)技術(shù)第三階段為新一代組合式鄰頻前端。 圖516 中頻處理方式 5.3.3前端設(shè)備 1.前端系統(tǒng)中的放大器 前端系統(tǒng)中的放大器,按結(jié)構(gòu)和實(shí)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。 (2) 頻道放大器。

14、(3) 高電平輸出放大器。 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圖518頻道放大器工作原理(a)手動(dòng)增益調(diào)節(jié)頻道放大器;(b)自動(dòng)增益調(diào)節(jié)頻道放大器 2. 頻道轉(zhuǎn)換器 頻道轉(zhuǎn)換器是只進(jìn)行載頻搬移而不改變頻譜結(jié)構(gòu)的頻率變換器,主要有以下幾種: U-V轉(zhuǎn)換器。將UHF的電視信號(hào)轉(zhuǎn)換成VHF的電視信號(hào),在VHF較低頻率上傳輸,容易保證信號(hào)質(zhì)量和降低系統(tǒng)成本。 U-Z轉(zhuǎn)換器。采用增補(bǔ)頻道進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)需要U-Z轉(zhuǎn)換器。 V-U轉(zhuǎn)換器。在全頻道有線電視系統(tǒng)中,可以用V-U轉(zhuǎn)換器把VHF的電視信號(hào)轉(zhuǎn)換為UHF的電視信號(hào)。 V-V轉(zhuǎn)換器。在強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)區(qū),為了克服空間波直接竄入高頻頭而形

15、成前重影,往往采用V-V轉(zhuǎn)換器。 頻道轉(zhuǎn)換器從工作原理上分,有一次變頻和二次變頻兩種。前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)系列化,但是體積大,成本高。 一次變頻的頻道轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器 圖520 二次變頻頻道轉(zhuǎn)換器表55 頻道轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 3. 頻道處理器 頻道處理器有兩種類型,即外差型和解調(diào)-調(diào)制型。與二次變頻的頻道轉(zhuǎn)換器相比,它主要多了中頻處理器和中頻AGC兩部分。因此,它可以在中頻將圖像與伴音進(jìn)行分離,并進(jìn)行伴音電平的調(diào)節(jié);然

16、后,再與圖像信號(hào)進(jìn)行混合。圖521為一PAL/DK制電視頻道處理器框圖。 解調(diào)-調(diào)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。 4.調(diào)制器 調(diào)制器是將視頻和音頻信號(hào)變換成射頻電視信號(hào)的裝置,它常與錄像機(jī)、攝像機(jī)、衛(wèi)星接收機(jī)等配合使用。 調(diào)制器有高頻(直接)調(diào)制和中頻調(diào)制兩種方案,且常常使用后者。 高頻直接調(diào)制方案的框圖如圖522所示。調(diào)制電路大多采用三極管高電平調(diào)制方式,輸出幅度大,失真和干擾也大。 圖521 頻道處理器框圖圖522 高頻直接調(diào)制器圖523 中頻調(diào)制器 5. 混合器 混合器是把兩路或多路信號(hào)混合成一路輸出的設(shè)備。其主要技術(shù)指標(biāo)是:插入損耗(要小)、隔離

17、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 6. 導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器 為了增加干線長度或補(bǔ)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(jìn)行自動(dòng)增益控制(AGC)和自動(dòng)斜率控制(ASC)。為此,在前端就需要提供一個(gè)或兩個(gè)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(hào)(導(dǎo)引信號(hào)),即導(dǎo)頻。 圖525 導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器框圖5.4 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(hào)送至分配網(wǎng)絡(luò)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。

18、5.4.2 傳輸媒質(zhì) 1. 射頻同軸電纜 有線電視系統(tǒng)傳輸電視信號(hào)通常采用的是射頻同軸電纜(簡(jiǎn)稱同軸電纜)。同軸電纜在支線中使用較為普遍,在分配網(wǎng)絡(luò)中幾乎都采用同軸電纜,在干線中也可使用同軸電纜。 (1) 基本結(jié)構(gòu)。 內(nèi)導(dǎo)體。絕緣體。 外導(dǎo)體。 金屬管狀。鋁塑復(fù)合帶縱包搭接。 編織網(wǎng)與鋁塑復(fù)合帶縱包組合。 護(hù)套。 2) 性能 特性阻抗。 有線電視系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗為75。同軸電纜的特性阻抗由下式計(jì)算: 衰減常數(shù)。同軸電纜的衰耗由內(nèi)、外導(dǎo)體的損耗r和絕緣介質(zhì)的損耗g兩部分組成,即 138lg()DZd(59) 62.16(1/1/) 10lg/rgfdDD d(510) 駐波系數(shù)與反射損耗。 屏蔽

19、系數(shù)與屏蔽衰減。 溫度特性。 (3)同軸電纜的發(fā)展與規(guī)格 最早的是SYK型實(shí)芯聚乙烯絕緣同軸電纜。 第二階段以SSYV型化學(xué)發(fā)泡聚乙烯絕緣同軸電纜為代表。 20lg()11LdBS(511) (512) SYKV縱孔聚乙烯絕緣同軸電纜屬于第三代產(chǎn)品。 SYWFY型物理發(fā)泡聚乙烯絕緣電纜是第四代同軸電纜。 圖527 MC2同軸電纜結(jié)構(gòu) 表56 美國三種同軸電纜的性能比較 2.光纜(1)結(jié)構(gòu)。(2)性能 衰耗特性。 頻率特性。 防干擾性能。 壽命。 其它性能。 表57 光纖的分類 圖528 光纜斷面圖 3.微波 以微波作為傳輸媒質(zhì)的除了國家微波干線的大微波和衛(wèi)星外,還有單路與多路FM微波、AM微波

20、以及多路微波分配系統(tǒng)MMDS。 微波傳輸有以下特點(diǎn): 頻帶寬,傳輸容量大。 傳輸質(zhì)量高、穩(wěn)定性強(qiáng)。 適應(yīng)性和靈活性強(qiáng)。 投資少,便于維護(hù)。 5.4.3 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(zhì)的有線傳輸方式。 圖529 干線傳輸系統(tǒng)示意圖 串接放大器后,系統(tǒng)交調(diào)增加,載噪比下降,因此對(duì)傳輸系統(tǒng)中放大器的數(shù)目或者傳輸距離應(yīng)有所限制。通常,一條干線內(nèi)串接的放大器應(yīng)在30個(gè)以內(nèi)。 傳輸距離與系統(tǒng)的上限頻率有關(guān),一般上限頻率越高,傳輸距離越短。 用同軸電纜傳輸?shù)碾娨曅盘?hào)通常為AMVSB信號(hào),前端和用戶不需要調(diào)制和解調(diào),使用比較方便。 傳輸系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓

21、撲的不同,還常使用分支器和分路器(分配器)。 2. 光纜傳輸 光纖的損耗很小,在一定距離內(nèi)不需放大;光纖的頻率特性好,可不需要進(jìn)行均衡處理。 (1)基本組成。光纜傳輸系統(tǒng)的基本組成如圖530所示。 (2)光調(diào)制方式。光調(diào)制方式有模擬和數(shù)字兩種。 (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(shí)傳輸多路電視信號(hào)。 波分多路方式。 頻分多路方式。 圖531 光纜的多路傳輸(a)波分多路;(b)頻分多路 3. (光纜+電纜)傳輸 這是一種常見的混合傳輸方式,其特點(diǎn)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(wǎng)絡(luò),如圖532所示。 圖532 光纜+電纜傳輸 4. 無線傳輸 (1)單

22、/多路FM微波電視傳輸。這屬于調(diào)頻微波鏈路(FML),一般用于遠(yuǎn)距離傳輸或信雜比超過56dB的高指標(biāo)要求場(chǎng)合。其頻率為2GHz或12.713.25GHz,頻道帶寬為25MHz或12.5MHz。FML的基本組成如圖533所示。圖533 FML的基本組成 (2) MMDS系統(tǒng)。 MMDS系統(tǒng)的構(gòu)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(diào)幅發(fā)射機(jī),多套電視節(jié)目通過多路發(fā)射機(jī)輸出,由雙工器或合成器組合起來,送到一個(gè)或兩個(gè)發(fā)射天線。 圖534 MMDS系統(tǒng)構(gòu)成 MMDS系統(tǒng)有以下特點(diǎn): 要求無阻擋接收,在高層建筑多而必然存在電波無法到達(dá)的場(chǎng)合不適用。 MMDS系統(tǒng)在采用下變頻器接

23、收時(shí)的指標(biāo)不高,不能進(jìn)行指標(biāo)的再分配,因此,這種方式通常只適合于個(gè)體接收,或者說是一種分配服務(wù)系統(tǒng)。 用MMDS進(jìn)行傳輸和分配,具有投資少、見效快等優(yōu)點(diǎn),但無雙向功能,對(duì)有線電視網(wǎng)的多功能發(fā)展有一定的局限性。 (3)AML系統(tǒng)。調(diào)幅微波鏈路AML也是一種調(diào)幅微波傳輸電視信號(hào)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(gòu)成如圖535所示。 圖535 AML系統(tǒng)的構(gòu)成 5.4.4 傳輸設(shè)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

24、。 干線放大器的分類與組成。 手控增益(MGC)和斜率均衡放大器。 手控增益和斜率均衡加溫度補(bǔ)償放大器。 AGC干線放大器(第三類干線放大器)。 帶斜率補(bǔ)償?shù)腁GC干線放大器(第四類干線放大器)。 ALC干線放大器(第五類干線放大器)。 ALC干線放大器的構(gòu)成如圖540所示,它需要兩個(gè)導(dǎo)頻信號(hào),一個(gè)用于AGC控制,另一個(gè)用于ASC控制。圖536 第一類干線放大器 圖537 第二類干線放大器圖538 第三類干線放大器 圖539 第四類干線放大器圖540 ALC干線放大器的構(gòu)成 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。 圖541 前饋放大器原理圖

25、 (2) 干線分支和分配放大器。 (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(dǎo)體激光放大器和光纖激光放大器兩種。 圖543 光放大器(a)行波式光放大器;(b)光纖激光放大器 圖543 光放大器(a)行波式光放大器;(b)光纖激光放大器 2. 均衡器(EQ) 均衡器是一個(gè)頻率特性與電纜相反的無源器件,通常為橋T四端網(wǎng)絡(luò)。在工作頻帶內(nèi),最高頻率(fH)信號(hào)通過均衡器的電平損耗L稱為插入損耗;最低頻率(fL)信號(hào)通過的電平損耗與插入損耗之差稱為最大均衡量JL。設(shè)均衡器的衰減特性為L(f),則有:0()()()( )( )( )HL

26、HLL fJLL fL fL fLbfL f (513) (514) (515)設(shè)長度為b的電纜衰減特性為b(f),則 在選擇均衡器時(shí),其標(biāo)稱工作頻率范圍應(yīng)與所工作系統(tǒng)的信號(hào)頻率范圍相同,JL應(yīng)與系統(tǒng)信號(hào)最大電平差相等。若干線放大器的增益為G,則 電纜損耗的均衡有三種方式,如圖544所示。圖(a)為BON(BuidingoutNetwork)方式。 1LHfJLGf(516) 圖544 均衡方式 3.光端機(jī) 光端機(jī)包括光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī),它有單路和多路兩類。單路光端機(jī)主要用于電視臺(tái)機(jī)房與發(fā)射塔之間,多路光端機(jī)主要用于有線電視網(wǎng)。 (1) 光發(fā)射機(jī)。 (2) 光接收機(jī)。 4. 其它設(shè)備 (1)

27、光分路(耦合)器。 (2) 光纖活動(dòng)連接器。 圖545 光發(fā)射機(jī) 圖546 光接收機(jī)框圖 4.其它設(shè)備 (1)光分路(耦合)器。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(jié)構(gòu)上看,它有星型和樹枝型,即MN型和1N型,在有線電視中常用后者。 (2)光纖活動(dòng)連接器。 它有平端和斜面兩種,在光纜CATV中常用后者。 5.4.5 傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1. 設(shè)計(jì)要素 傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(如溫度等)。所謂電長度E,指的是在傳輸長度內(nèi)所有放大器的總增益E1niiEG 2. 設(shè)計(jì)依據(jù) 傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)是系統(tǒng)的性能參數(shù),

28、主要有載噪比、非線性指標(biāo)等。根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)的分配公式(53)、式(56)式(58),可以對(duì)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行指標(biāo)分配。 單級(jí)放大器載噪比為 式中,Si為放大器輸入信號(hào)電平(dBv),NF為噪聲系數(shù)(dB)。若由參數(shù)相同的放大器(n級(jí))組成傳輸鏈路,則傳輸系統(tǒng)載噪比為()2.4()iiFCSNdBN(517) ()()10lg()tiCCndBNN(518) 若由不同參數(shù)的放大器組成,則傳輸系統(tǒng)載噪比為(/) 101()10lg10()inC NtiCdBN 如果單級(jí)放大器交調(diào)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(shí)際工作

29、電平(dBv),N為傳輸頻道數(shù)。若系統(tǒng)由n個(gè)相同的放大器組成,則傳輸系統(tǒng)的交調(diào)比(CM)t為(519)(520)()()20lg()tiCMCMndB(521) 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(biāo)的計(jì)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(guān),但電纜的溫度系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生電平波動(dòng)S,而S與E有關(guān),為 S=Et(dB) (523) 式中,t為溫度的最大變化量。() /201()20lg10inCMtiCM (522) 3.設(shè)計(jì)內(nèi)容 (1)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (2)傳輸鏈路設(shè)計(jì)。 電纜傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 由電纜的衰減特性(在fH處衰減值為IHdB/m

30、),可求出實(shí)際傳輸長度為 光纜傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 光節(jié)點(diǎn)的選定(劃分片區(qū))。 ( )HElmI(524) 確定鏈路總損耗。 光鏈路總損耗為 選擇相應(yīng)的光端機(jī)。 1000.380.0510lg()0.50.5LlhkR(525) 5.5 分配系統(tǒng)分配系統(tǒng) 5.5.1 作用、組成與特點(diǎn) 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(hào)分配至各個(gè)用戶點(diǎn)。 2.分配系統(tǒng)的組成 分配系統(tǒng)由放大器和分配網(wǎng)絡(luò)組成。分配網(wǎng)絡(luò)的形式很多,但都是由分支器或分配器及電纜組成。 3.分配系統(tǒng)的特點(diǎn) 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(biāo)是交、互調(diào)比,載噪比,用戶電平(系統(tǒng)輸出口電平)等。分配系統(tǒng)

31、具有如下特點(diǎn): (1)用戶電平和工作電平高。 (2)系統(tǒng)長度短,放大器級(jí)聯(lián)級(jí)數(shù)少(通常只有一二級(jí)),且放大器可不進(jìn)行增益和斜率控制。 5.5.2 分配方式 有線電視的分配網(wǎng)絡(luò)一般都是電纜網(wǎng),其基本方式有如下幾種: 1. 串接分支鏈方式 這是分配網(wǎng)絡(luò)中常用的分配方式,如圖547所示。 2. 分配-分配方式 如圖548所示,分配網(wǎng)絡(luò)中使用的均是分配器,且常用兩級(jí)分配形式。 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。 圖548 分配-分配方式圖549 分支-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(wǎng)絡(luò)中,允許分支器的分支端空載,但最

32、后一個(gè)分支器的輸出端仍要加75(1/4W)負(fù)載。 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。圖550 分配-分支方式 圖551 分配-分支-分配方式 5.5.3 放大器、分配器和分支器 1.放大器 (1)分配放大器。 (2)線路延長放大器。 2.分配器 分配器是將一路輸入信號(hào)均等或不均等地分配為兩路以上信號(hào)的部件。 圖552 二分配器原理圖和符號(hào) (a)原理圖; (b)符號(hào) 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(VSWR)和工作頻率范圍等,其中 式中,pin、Pout分別為分配器輸入、輸出功率,n為輸

33、出端數(shù)(分配路數(shù))。實(shí)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。10lg10lgingoutPLnP(526) 均分時(shí) 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(hào)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(shè)備,又稱為串接單元。 分支器由一個(gè)主路輸入端(IN)、一個(gè)主路輸出端(OUT)和若干個(gè)分支輸出端(BR)構(gòu)成。圖553所示為一分支器原理圖和符號(hào)。 圖553 一分支器(a)原理圖 (b)符號(hào) 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(hào)的傳

34、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(biāo)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:10lg()10lg()indoutincBRPLdBPPLdBP(527) (528) 5.6 用戶終端用戶終端 5.6.1 常用終端技術(shù) 1. 有線電視接收機(jī)方式 2. 集中群變換方式 3. 機(jī)上變換器方式 這種方式以用戶為單元,在其電視接收機(jī)前加裝機(jī)上變換器。這種方式有以下特點(diǎn): (1) 對(duì)信號(hào)作進(jìn)一步的處理,提高了收視質(zhì)量; (2) 可收看鄰頻(含增補(bǔ)頻道)節(jié)目; (3) 增加了電視接收機(jī)的節(jié)目存儲(chǔ)容量; (4) 為收看付費(fèi)電視打下了基礎(chǔ)

35、。 4.電視接收機(jī)直接收看方式 5.6.2 機(jī)上變換器 這里的機(jī)上變換器不包含解擾(密)功能。 1. 機(jī)上變換器的組成 機(jī)上變換器通常采用高中頻的雙變頻方式或解調(diào)調(diào)制方式。 (1)高中頻雙變頻式機(jī)上變換器 (2) 解調(diào)調(diào)制式機(jī)上變換器圖554 雙變頻式機(jī)上變換器 圖555 解調(diào)-調(diào)制式機(jī)上變換器 2. 機(jī)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(hào)頻率,目前有300MHz、450MHz、550MHz等幾種。上限頻率越高,可接收的頻道數(shù)越多。 (2)從調(diào)諧方式來分。從變換器組成可以看出,變換器中都有調(diào)諧部分,目前的變換器幾乎均為數(shù)字調(diào)諧。數(shù)字調(diào)諧有兩種方式,

36、即電壓合成數(shù)字調(diào)諧和頻率合成數(shù)字調(diào)諧。5.7 雙向有線電視系統(tǒng)雙向有線電視系統(tǒng) 5.7.1 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(hào)。 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(hào)。這是一種常用的方法,根據(jù)分。 割頻率的不同,又有三種方式: 低分割:分割頻率取3047MHz; 中分割:分割頻率取100MHz左右; 高分割:分割頻率取200MHz左右 3. 時(shí)間分割法 這種分割方式類似于通信系統(tǒng)中的時(shí)分多址(TDMA)和時(shí)分復(fù)用(TDM),它雖然不產(chǎn)生上、下行信號(hào)的交、互調(diào)干擾,但存在遲延現(xiàn)象,而且技術(shù)難度大,需要復(fù)雜的取樣和傳送設(shè)備,因此,目前還難以實(shí)現(xiàn)。 5.7.2雙向系統(tǒng)的組成 1.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?雙向CATV系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常有環(huán)形、星形和樹枝形三種。 2.構(gòu)成方式 不同的分割方式和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢詷?gòu)成不同的雙向CATV系統(tǒng),如雙纜星型網(wǎng)、單纜樹枝網(wǎng)等。 3. 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