有線電視傳輸系統(tǒng)設(shè)計新算式匯編

精品有線電視傳輸系統(tǒng)設(shè)計新算式匯編林挺逵 臺州市廣電總臺 路橋廣電中心自1996年起至今，筆者在《中國有線電視》和《有線電視技術(shù)》、浙江省廣電學(xué)會會刊《視聽縱橫》（技術(shù)版）上，發(fā)表了70多篇有線電視技術(shù)論文，其中提出一些有線電視基礎(chǔ)理論的更新意見， 和一系列新的有線電視質(zhì)量指標(biāo)計算式和器件工作狀態(tài)設(shè)計算式、 調(diào)試方法。由于這些更新理論和算式散布在 10余年的各期雜志中，不便讀者查找和運用，現(xiàn)特地將主要的一些算式匯編在一起，并作簡要的理論分析和說明，做個總結(jié)，供讀者參考。1、有線電視放大器載噪比 C/N計算式①單臺放大器（ C/N）單C/N）單=So－G－NF－f－2.4（dB）式中：So為放大器的輸出電平， G為放大器的增益， NF為噪聲系數(shù)，f為放大器的輸出斜率。②多臺相同放大器級聯(lián)總載噪比（ C/N）總先按單臺放大器（C/N）單指標(biāo)計算式算出各臺放大器的 C/N指標(biāo)值,查“KC/N表”（附件1）得出單臺放電器的 C/N指標(biāo)占用系數(shù) KC/N單，再用乘法算出 n臺放大器總的 C/N占用系數(shù)KC/N總：KC/N總=n﹡KC/N單然后查“KC/N表”得出n臺放電器的 C/N指標(biāo)（C/N）總。③多臺不同放大器級聯(lián)總載噪比（ C/N）總先按單臺放大器（ C/N）單指標(biāo)計算式算出各臺放大器的載噪比指標(biāo)值，查“ KC/N表”得出各臺放電器的 C/N指標(biāo)占用系數(shù) KC/N單1、KC/N單2、KC/N單3、??、KC/N單n，再用加法算出n臺放大器總的 C/N占用系數(shù) KC/N總：KC/N總=KC/N單1+KC/N單2+KC/N單3+??+KC/N單n然后查“KC/N表”得出n臺放電器的 C/N指標(biāo)（C/N）總。附件1KC/N表C/N—K值速查表（按C/N=44－10lgK推算）（局部）C/N4444.144.244.344.444.544.644.744.844.9K1.000.9770.9550.9330.9120.8910.8710.8510.8320.813C/N4545.145.245.345.445.545.645.745.845.9K0.7940.7760.7590.7410.7240.7080.6920.6760.6610.646可編輯精品C/N4646.146.246.346.446.546.646.746.846.9K0.6310.6170.6030.5890.5750.5620.5500.5370.5250.513（注：全文可見參考文獻 [2]）說明：改進算法的理由：第一，傳統(tǒng)的載噪比計算式是： C/N=Si－NF－2.4，由于算式中放大器的“輸入電平Si”數(shù)值是不能通過測量直接得到的，只有通過先測出放大器的輸出電平 So，再用算式Si=So－G計算才能得出！因此改進算式如前，免得引起誤解、避免分兩步計算。我們平時用場強儀在放大器“輸入電平測量口”測出的電平叫做“輸入口電平 Si口”，不是放大器的“輸入電平 Si”，因此不能用來計算放大器的 C/N指標(biāo)值。第二，放大器設(shè)置輸出斜率 fdB，它的C/N指標(biāo)約降低 fdB，這點必須計算進去。第三，避免使用對數(shù)和指數(shù)冪計算式。詳情可見筆者發(fā)表的論文：參考文獻 [1]～[4]2、復(fù)合三次差拍比 CTB計算式①單臺放大器 CTB單CTB單=CTB104+2(104－So)+f式中：CTB104為放大器在 59個頻道104dBμV輸出時的 CTB指標(biāo)值（因為絕大部分放大模塊原始參數(shù)標(biāo)示的測試條件是輸出電平為44dBmV，即104dBμV），是根據(jù)放大模塊原始參數(shù)推算出來的（附件3），So為放大器的實際輸出電平，f為放大器的輸出斜率。②多臺相同放大器級聯(lián)后CTB總指標(biāo)值CTB總先按單臺放大器CTB單指標(biāo)計算式算出各臺放大器的CTB指標(biāo)值，查“KCTB表”（附件2）得出單臺放電器的CTB指標(biāo)占用系數(shù)KCTB單，再用乘法算出n臺放大器總的CTB占用系數(shù)KCTB總：K=n﹡KCTB單CTB總?cè)缓蟛椤癒CTB表”得出n臺放電器的CTB總指標(biāo)CTB總。③多臺不同放大器級聯(lián)后CTB總指標(biāo)值CTB總先按單臺放大器CTB單指標(biāo)計算式算出各臺放大器的CTB指標(biāo)值，查“KCTB表”得出各臺放電器的 CTB指標(biāo)占用系數(shù) KCTB單1、KCTB單2、KCTB單3、??、KCTB單n，再用加法算出n臺放大器總的 CTB占用系數(shù)KCTB總：KCTB總=KCTB單1+KCTB單2+KCTB單3+??+KCTB單n然后查“KCTB表”得出n臺放電器的 CTB指標(biāo)CTB總。可編輯精品附件2K20表CTB—K值速查表（按CTB=5－20lgK推算）（局部）CTB5555.155.255.355.455.555.655.755.855.9K1.000.9880.9770.9660.9550.9440.9330.9230.9120.901CTB5656.156.256.356.456.556.656.756.856.9K0.8910.8810.8700.8600.8510.8410.8310.8220.8120.803CTB5757.157.257.357.457.557.657.757.857.9K0.7940.7850.7760.7670.7590.7500.7410.7330.7240.716（注：全文可見參考文獻 [2]）附件3常用PHILIPS放大模塊參數(shù)失真指標(biāo)參數(shù)型工作頻率標(biāo)稱最大放大模塊原始數(shù)據(jù)換算成59頻道噪聲104μV輸出后號范圍增益系數(shù)輸出工作CTBCSOCTB104CSO104dBdB電平頻道MHzdBdBdBdBdBmV數(shù)目BGY587B40－55027.06.54477575759.358.8BGY588N40－55034.06.04477576259.363.8BGE787B40-75029.07.044110505655.560.1BGE78840-75034.07.044110495254.556.1BGD70240-75018.58.544110585863.562.1BGD702D40-75018.06.044110626267.566.1BGD702N40-75018.58.544110585863.562.1BGD71240-75018.57.044112626367.667.2BGD70440-75020.08.544110575662.560.1BGD71440-75020.37.044112616266.666.2BGY887B40-86029.06.54449606058.458.8BGY88840-860347.04449605558.453.8BGD80240-86018.59.044129545660.961.2BGD81240-86018.57.544132586065.165.3BGD90240-86018.58.044129585864.963.2BGD80440-86020.07.544129535459.959.2BGD81440-86020.07.54413257.55964.664.3BGD90440-86020.07.54412957.55864.363.2可編輯精品說明：改進算法的理由：第一，傳統(tǒng)的 CTB指標(biāo)計算公式，通常采用廠家在放大器說明書中標(biāo)示的 CTB指標(biāo)值來計算，而廠家標(biāo)示的 CTB指標(biāo)值常存在失準(zhǔn)（偏高）或不標(biāo)示的情況，會導(dǎo)致計算失準(zhǔn)或無法計算的問題，因此改用放大模塊原始參數(shù)換算出來的 CTB104來計算。第二，放大器設(shè)置輸出斜率 fdB，它的CTB指標(biāo)約提高 fdB，這點必須計算進去。第三，避免使用對數(shù)和指數(shù)冪計算式。第四，目前應(yīng)當(dāng)實行系統(tǒng)指標(biāo)“滿載設(shè)計”，不宜再搞“非滿載設(shè)計”，因此刪除常規(guī)算式末項“+20lg[(N 滿載-1)/(N 實際-1)]”。當(dāng)某些村村通工程中的確需要實行 “非滿載設(shè)計”時，可以根據(jù) 20lg[(N 滿載-1)/(N 實際-1)]算出 CTB指標(biāo)的提高量，相應(yīng)降低設(shè)計要求指標(biāo)值就可以了，不必改變設(shè)計算式，以簡化設(shè)計運算。詳情可見筆者發(fā)表的論文：參考文獻 [1]、[2]、[4]。3、關(guān)于交擾調(diào)制比 CM指標(biāo)的問題系統(tǒng)頻道數(shù)在 20個以下時，交擾調(diào)制是系統(tǒng)中最重要、最嚴(yán)重的失真，因此當(dāng)時采用交調(diào)比CM指標(biāo)（和放大器的最大輸出電平 Somax）作為放大器輸出電平的設(shè)計依據(jù)。近年系統(tǒng)中的頻道數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 20個，復(fù)合三次差拍上升為系統(tǒng)中最重要、最嚴(yán)重的失真，因此改為采用復(fù)合三次差拍比 CTB指標(biāo)作為放大器輸出電平的設(shè)計依據(jù)， 不再采用交調(diào)比 CM指標(biāo)（和放大器的最大輸出電平 Somax），所以已經(jīng)沒有必要再來探討交擾調(diào)制比 CM指標(biāo)的算式問題。詳情可見筆者發(fā)表的論文：參考文獻 [5]。4、復(fù)合二次差拍比 CSO設(shè)計算式①單臺放大器 CSO單CSO單=CSO104+2(104－So)+f其他和前面復(fù)合三次差拍比 CTB計算式基本相同，而且不常用，這里從略。、放大器最大可串聯(lián)級數(shù)計算式系統(tǒng)的總指標(biāo)占用系數(shù) 1，減去前端所占用的指標(biāo) K前，再減去1級光纜鏈路所占用的指標(biāo)K光1，2級光纜鏈路所占用的指標(biāo) K光2，??，再減去末級用戶放大器所占用的指標(biāo) K用，剩下的就是電纜干線可占用的系統(tǒng)指標(biāo)總量 K干總，將其除以單只干線放大器系統(tǒng)指標(biāo)占用量K干單，就得出了干線放大器可串聯(lián)級數(shù) n。所以，干線放大器可串聯(lián)級數(shù) n的計算公式是：n=（1-K前-K光1-K光2-??-K用）/K干單 ??（1）目前有線電視的節(jié)目套數(shù)通常超過 20套，在系統(tǒng)設(shè)計時通常只要滿足載噪比 C/N和三次差拍比 CTB兩項指標(biāo)就可以了，為此需將上式變成下述兩個式子：n1=（1-KC/N前-KC/N光1-KC/N光2-??-KC/N用）/KC/N干單 ??（2）可編輯精品n2=（1-KCTB前-KCTB光1-KCTB光2-??-KCTB用）/KCTB干單 ??（3）n1為滿足載噪比指標(biāo)要求時最大可串聯(lián)級數(shù)，n2為滿足三次差拍比要求時最大可串聯(lián)級數(shù)。實際可選定的最大可串聯(lián)級數(shù)n必須同時滿足上述兩項要求，因此就有：n1≥n≤n2 ????（4）詳情可見筆者發(fā)表的論文：參考文獻[1]、[6]。、放大器輸出電平設(shè)計算式筆者提出的有線電視放大器第三套輸出電平設(shè)計算式共有 6個計算式。其中的中間算式有 3個：放大器的最低輸出電平： So低＝C／N分配值＋G＋NF＋2.4 （dBμV）放大器的最高輸出電平： So高＝104＋(1／2)（CTB104－CTB分配值） （dBμV）放大器輸出斜率最大可取值： f最大＝2（So高－So低） （dB）選擇算式有一個：放大器實際選用的輸出斜率： f≤f最大 （dB）最終算式有一個：最終得出放大器的輸出電平： So＝So高＋f／2 （dBμV）指標(biāo)余量算式有一個：放大器C／N指標(biāo)的設(shè)計余量： C／N富余＝(1／2)（f最大－f） （dB）說明：改進算法的理由：第一，傳統(tǒng)的放大器工作狀態(tài)設(shè)計算式，是根據(jù)放大器的 C/N指標(biāo)設(shè)計它的輸入電平Si，又根據(jù)它的失真指標(biāo)設(shè)計它的輸出電平 So。由于單模塊放大器的輸出電平 So和輸入電平Si由算式“Si=So-G”“捆成”一個整體，輸出電平一旦調(diào)定，輸入電平的數(shù)值也就固定了，對放大器的輸入電平Si不可能進行單獨的調(diào)試，而且放大器的輸入電平通常是無法直接測量的。因此分別設(shè)計出來的輸出電平So和輸入電平Si兩項數(shù)據(jù)，在實際調(diào)試中是無法同時落實的，所以，對這種傳統(tǒng)的設(shè)計方法必須改進。用新法設(shè)計計算出放大器的輸出電平So和斜率f以后，在現(xiàn)場調(diào)試放大器的時候，先調(diào)“輸入衰減器”使放大器的輸出電平So等于設(shè)計值，再調(diào)“均衡器”，使放大器的輸出斜率f等于設(shè)計值即可。無需顧及放大器的輸入電平 Si，放大器的載噪比指標(biāo)和失真指標(biāo)都會符合設(shè)計要求。第二，傳統(tǒng)的放大器輸出電平設(shè)計算式通常采用廠家提供的 CTB指標(biāo)值來計算，而廠家提供的 CTB指標(biāo)值常存在失準(zhǔn)（偏高）或不標(biāo)示的情況，因此筆者改用放大模塊原始參數(shù)換算出來的 CTB104來計算。可編輯精品第三，放大器設(shè)置輸出斜率 fdB，它的CTB指標(biāo)約提高 fdB，C/N指標(biāo)約降低 fdB，這點必須計算進去。而傳統(tǒng)的放大器工作狀態(tài)的設(shè)計算式?jīng)]有考慮這一點。第四，避免使用對數(shù)和指數(shù)冪計算式。詳情可見筆者發(fā)表的論文：參考文獻[1]、[7]。、放大器調(diào)試參數(shù)計算式詳見圖1。圖1放大器調(diào)試參數(shù)分析圖①放大器輸入衰減器的衰減量LAT計算式：LAT＝So前－So－L分－（L百米S百米）＋G（dB）②放大器輸入均衡器的均衡量EQ計算式：E＝fo－fo前＋（S百米）（百米）Q當(dāng)前后級放大器輸出斜率相同時：E＝S百米（dB）Q③放大器間距通用計算式：S百米＝（So前－So－L分－LAT＋G）/L百米（百米）④長距離電纜干線（沒有分支線路時）中，干線放大器間距計算式：S百米＝（G－L）/L百米（百米）AT⑤放大器間距簡便計算式：放大器間距通用計算式為：S百米＝（So前－So－L分－LAT＋G）/L百米由于：So前－L分＝電纜入口電平因此上式可改為：S百米＝（電纜入口電平－So＋G－L）/L百米AT[電纜入口電平－（So－G＋LAT）]/L百米[電纜入口電平－（Si＋LAT）]/L百米通常作間距設(shè)計時，取放大器的輸入電平 Si為放大器的“標(biāo)稱輸入電平 Sia”（Sia＝72dB）、取調(diào)節(jié)貯備電平 LAT＝4。上式最終成為如下的放大器間距簡便計算式：S百米＝（電纜入口電平－ 76）/L百米 （百米）可編輯精品這是最常用的放大器間距計算公式， 用此式設(shè)計計算的放大器間距， 不僅可以保證放大器的高端輸出電平能達到放大器的“標(biāo)稱輸出電平”值，而且留有4dB的調(diào)節(jié)貯備電平。以上式子中：G為放大器的標(biāo)稱（凈）增益，So前為前級放大器的輸出電平，L分為輸出口分支器的損耗、L百米為電纜百米衰減值，S百米為放大器間距（百米），Si口為下一級放大器的輸入口電平，為百米電纜高、低端電平衰減差，So為下一級放大器的輸出電平，LAT為放大器輸入衰減器的衰減量、也叫調(diào)節(jié)貯備電平。所有沒有特別注明的電平值，均按慣例為高端電平值。用衰減插片和均衡插片調(diào)試放大器時，也可以用調(diào)試參數(shù)簡化計算式來計算衰減插片的衰減量LAT和均衡插片的均衡量E，這樣計算出來的調(diào)試參數(shù)更加準(zhǔn)確。此時，首先要測量Q出到達所調(diào)放大器輸入端口信號的高端電平值“Si口”、低端電平值“Si低”，并計算出到達放大器輸入端口信號的斜率“fi口”，“fi口=Si口－Si低”。然后用調(diào)試參數(shù)簡化計算式計算出衰減插片的衰減量LAT和均衡插片的均衡量EQ。放大器調(diào)試參數(shù)輸入衰減量LAT的簡化計算式：LAT＝Si口－So＋G（dB）放大器調(diào)試參數(shù)均衡量EQ的簡化計算式：E＝fo－fi口（dB）Q算式中So為放大器要求達到的輸出電平，fo為放大器要求達到的輸出斜率。詳情可見筆者發(fā)表的論文：參考文獻[8]、[9]。8、光發(fā)射機輸入電平的確定①當(dāng)說明書標(biāo)示光發(fā)射機的輸入電平為一個固定數(shù)的值時。生產(chǎn)廠家說明書標(biāo)示的光發(fā)射機輸入電平是一個固定的數(shù)值，如：59個頻道75dB（77個頻道72dB)、或者59頻道85dB（77個頻道82dB），通常是沒有AGC控制或者沒有光調(diào)制度自動恒定功能的普通型光發(fā)射機，說明書通常還同時還標(biāo)明非滿載時光發(fā)射機輸入電平的提高量為：20lg（滿載頻道數(shù)/實際頻道數(shù)）。由于現(xiàn)在都必須按照滿載設(shè)計網(wǎng)絡(luò)，因此這類機可以直接輸入廠家標(biāo)示的電平數(shù)值，無需按網(wǎng)絡(luò)中的實際頻道數(shù)計算了。②當(dāng)說明書標(biāo)示光發(fā)射機的輸入電平為一個范圍時。光發(fā)射機廠家在說明書上標(biāo)示的輸入電平為一個范圍，絕大多數(shù)是具有“AGC”功能或光調(diào)制度自動恒定功能的光發(fā)射機（一般在說明書中會注明這些功能），輸入電平可以在它的標(biāo)示范圍內(nèi)選取，一般取中間值，一般也無需考慮系統(tǒng)的實際頻道數(shù)。少數(shù)品牌是屬于配置單模塊射頻激勵放大器（低檔次的光機）、沒有“AGC”功能或光調(diào)制度自動恒定功能的光發(fā)射機。實際上它所標(biāo)輸入電平范圍不是所有機臺都可隨意采用的電平范圍，而是所有各臺光發(fā)射機適用輸入電平的分布范圍，需要逐臺確定它們的輸入電平可編輯精品值，只能先從最低電平值試起，逐步提高輸入電平，憑光接收機的輸出電平（達到合適時，或和使用光調(diào)制度自動恒定功能光發(fā)射機相同時）和經(jīng)驗選定合適的輸入電平。詳情可見筆者發(fā)表的論文：參考文獻[10]、[11]。、光接收機的選用和輸出電平的調(diào)試光接收機內(nèi)部電放大器的指標(biāo)， 實際上不屬于光鏈路， 而是屬于電纜分配網(wǎng)絡(luò)， 因此它的輸出電平和斜率必須和放大器一樣設(shè)計和調(diào)試， 也可用“有線電視放大器第三套輸出電平設(shè)計算式”來設(shè)計。光接收機首先要根據(jù)其用途來選擇合適的類型和型號，然后是合理調(diào)試，當(dāng)