第二章第一節(jié)前端系統(tǒng)設(shè)備和設(shè)計(jì)

第二章第一節(jié)前端系統(tǒng)設(shè)備和設(shè)計(jì)1第一頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日2.1.1鄰頻前端系統(tǒng)的組成2.1.2鄰頻前端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案2.1.3鄰頻前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)配置圖2.1.4前端系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)

本節(jié)要點(diǎn)2.1前端類型及其組成第二頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日任務(wù)：接收和提供多路電視節(jié)目信號(hào)及其他各種非電視信號(hào)（系統(tǒng)控制信號(hào)、電話語音信號(hào)、雙向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)），并將這些信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)地處理混合成一路信號(hào)送給干線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行傳輸。主要設(shè)備：各種接收天線，各種接收機(jī)、解調(diào)器，各種信號(hào)處理器等。信號(hào)源前端干線及用戶分配部分前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞是整個(gè)有線電視系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵第三頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日前端的功能

主要完成對(duì)信號(hào)源傳送過來的信號(hào)的接受、加工、處理、組合、控制等過程，以滿足整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的要求。從這個(gè)意義上說，前端是整個(gè)有線電視系統(tǒng)的心臟。

傳統(tǒng)的有線電視系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的基本處理功能大致可以概括如下：

（1）提高載噪比（2）頻率變換（3）鄰頻處理（4）抑制非線性失真和寄生輸出（5）調(diào)制、解調(diào)（6）電平調(diào)整

（7）電平控制（8）混合（9）產(chǎn)生導(dǎo)頻

第四頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日目前大多采用鄰頻傳輸系統(tǒng)類型隔頻傳輸系統(tǒng)鄰頻傳輸系統(tǒng)

前端類型第五頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日2.1.1鄰頻前端系統(tǒng)的組成1。鄰頻前端系統(tǒng)的組成兩種類型------

頻道處理型：主要針對(duì)開路電視信號(hào)的接收與傳輸

調(diào)制解調(diào)型：主要針對(duì)來自視頻設(shè)備信號(hào)的接收與傳輸?shù)诹?yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日頻道處理型圖2.1頻道處理型前端原理圖第七頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日調(diào)制解調(diào)型圖2.2調(diào)制解調(diào)型前端原理圖調(diào)制解調(diào)型鄰頻前端系統(tǒng)中，在接收開路電視信號(hào)（U段/V段）時(shí)，通常也采用調(diào)制解調(diào)型的處理方式，即將接收到的開路電視信號(hào)送入解調(diào)器，解調(diào)出A、V信號(hào)，之后再進(jìn)行中頻調(diào)制及上變頻，將它們變換到鄰頻系統(tǒng)的任一頻道上。第八頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日兩種類型的優(yōu)缺點(diǎn)

頻道處理型前端成本低，但信號(hào)質(zhì)量稍差，一般適合小型系統(tǒng)采用；

調(diào)制解調(diào)型前端成本高，信號(hào)質(zhì)量好，一般適合大型系統(tǒng)采用。所有上變頻輸出的信號(hào)都要經(jīng)過混和器傳輸后方可送入傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)诰彭?yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日2。鄰頻傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）前端設(shè)備中普遍采取中頻處理、A/V可調(diào)及幅頻穩(wěn)定技術(shù)，信號(hào)鄰頻配置并啟用增補(bǔ)頻道，使干擾大為減少，系統(tǒng)穩(wěn)定性及可靠性大為提高，頻道容量大為增加，對(duì)750MHz的鄰頻系統(tǒng)來說可多達(dá)80個(gè)頻道（2）在系統(tǒng)傳輸方式方面可實(shí)現(xiàn)雙向傳輸功能。上行傳輸?shù)角岸说臄?shù)據(jù)、信號(hào)等，目前國(guó)標(biāo)最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為5~65MHz，可延伸到87MHz；下行信號(hào)主要安排在110~1000MHz的頻段上。第十頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日（3）在傳輸干線系統(tǒng)方面采用集成模塊技術(shù)及具有自動(dòng)電平控制（ALC）、自動(dòng)增益控制（AGC）、自動(dòng)斜率控制（ASC）、自動(dòng)溫度補(bǔ)償（ATC）等功能的干線放大器，在干放中加入反向模塊即可實(shí)現(xiàn)雙向傳輸；配以較粗口徑的同軸電纜，可使傳輸干線的最遠(yuǎn)距離達(dá)10Km,而且保持良好的圖像和聲音質(zhì)量。若采用光纜傳輸系統(tǒng)，無中繼傳輸距離可達(dá)35~50Km。（4）電視機(jī)方面，要求電視機(jī)本振漂移小，選擇性好，且具有鄰頻接收功能。第十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)網(wǎng)絡(luò)較長(zhǎng)時(shí)，由于電纜的溫度特性影響，用戶端的信號(hào)電平將會(huì)有較大的變化，這是不容許的，為此必須要采用具AGC控制的放大器，這類放大器是將工作頻帶內(nèi)，靠近中間點(diǎn)的頻道載波作為參考導(dǎo)頻，來控制放大器的增益，從而穩(wěn)定放大器的輸出電平。但是從電纜的溫度特性可知，當(dāng)溫度變化時(shí)不只是信號(hào)的電平會(huì)發(fā)生變化，信號(hào)的斜率也會(huì)發(fā)生變化，為此引入了自動(dòng)斜率控制（ASC），通常將既有AGC功能又具有ASC功能的稱為自動(dòng)電平控制（ALC），ALC常采用如下兩種方式：放大器對(duì)電平的波動(dòng)控制方式有：

手動(dòng)控制（MGC）（用于較短的網(wǎng)絡(luò)）自動(dòng)增益控制（AGC）自動(dòng)電平控制（ALC）自動(dòng)斜率控制（ASC）手動(dòng)控制增益（機(jī)械和電調(diào)）均衡（用于較長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)）第十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日a。用檢溫器。如使用熱敏電阻或熱敏半導(dǎo)體等溫感原件取出溫度變化量來控制放大器的斜率和增益。b。采用兩個(gè)頻率的導(dǎo)頻信號(hào)，一個(gè)作AGC控制，令一個(gè)作ASC控制。通常用低導(dǎo)頻作ASC（可采用我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)頻道1或3的載頻）；用高導(dǎo)頻信號(hào)作AGC（可選標(biāo)準(zhǔn)頻道42頻的載頻），這樣使高端電平牢牢鉗位不變，ASC以此作為參考電平通過其控制使低導(dǎo)頻點(diǎn)與高導(dǎo)頻點(diǎn)的相對(duì)電平保持在最佳值。

第一種方法控制精度不高，但電路簡(jiǎn)單；第二種方法控制精度很高，但電路較復(fù)雜。通常高檔的放大器均用第二種方法第十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日3。鄰頻前端系統(tǒng)的技術(shù)要求

在鄰頻前端中，為了避免個(gè)頻道之間相互干擾，一般每個(gè)頻道都用一套獨(dú)立的接收和調(diào)制設(shè)備，各頻道之間設(shè)有共用的有源設(shè)備。這樣可以避免產(chǎn)生非線性失真，各頻道較容易實(shí)現(xiàn)高電平輸出，彌補(bǔ)了無源混和器的高插入損耗，使前端輸出電平的調(diào)整較為方便，確保整個(gè)有線電視系統(tǒng)的質(zhì)量。對(duì)鄰頻前端系統(tǒng)的技術(shù)要求是：第十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日（1）邊帶特性。為保證鄰頻系統(tǒng)中各頻道之間互不干擾，要求鄰頻前端輸出信號(hào)在-1.25MHz和+6.75MHz的邊帶抑制比大于-50dB，否則難以保證鄰頻傳輸系統(tǒng)的質(zhì)量。（2）帶外抑制比。為了防止某頻道寄生產(chǎn)物對(duì)其它頻道產(chǎn)生干擾，要求前端設(shè)備通過調(diào)制器和頻道處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行中頻處理，使其輸出的該頻道載波電平與寄生信號(hào)電平比值應(yīng)達(dá)到60dB以上。所以，在鄰頻前端中，要求使用嚴(yán)格的殘留邊帶濾波器，使其具有很高的選擇性，保證每個(gè)頻道頻譜的純凈，避免對(duì)其他頻道產(chǎn)生干擾。第十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日（3）載波頻率穩(wěn)定度。在鄰頻傳輸系統(tǒng)中，鄰頻輸出有圖像和伴音兩個(gè)載波，要求這兩個(gè)載波的頻差應(yīng)嚴(yán)格保持在6.5MHz，其絕對(duì)頻率偏差不能超過20kHz。圖像載波和伴音載波振蕩器應(yīng)采用石英晶體振蕩器，并利用鎖相環(huán)技術(shù)穩(wěn)定兩個(gè)載波頻率，否則會(huì)因頻率飄移產(chǎn)生圖像失真和伴音失真。（4）伴音、圖像載波功率比（A/V）可調(diào)。由于鄰頻傳輸時(shí)，兩個(gè)頻道之間的伴音載頻與圖像載頻只相距1.5MHz，所以伴音載波功率與圖像載波功率之比，不僅對(duì)本頻道有影響，同時(shí)對(duì)相鄰頻道的圖像也有影響A/V過大會(huì)在電視屏幕上出現(xiàn)網(wǎng)紋干擾。因此，要求系統(tǒng)中所有頻道的A/V必須可調(diào)，一般A/V可在-23~-17dB之間調(diào)整。另外，在系統(tǒng)中所有頻道的A/V還應(yīng)盡量調(diào)整一致，否則，將會(huì)出現(xiàn)電視機(jī)更換頻道時(shí)，各頻道聲音大小不一致。第十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日（5）前端設(shè)備輸出電平的穩(wěn)定性。在鄰頻傳輸系統(tǒng)中為了防止高電平頻道對(duì)低電平頻道的干擾，各頻道信號(hào)的電平差越小越好。一般規(guī)定相鄰頻道之間的輸出信號(hào)電平差應(yīng)該在±1.5dB內(nèi)，同時(shí)要求在系統(tǒng)內(nèi)的任何頻道幅度變化不大于2dB，以免造成圖像清晰度下降、鑲邊和輪廓不清等現(xiàn)象。（6）要有寬頻帶高隔離度的混和器。由于鄰頻傳輸系統(tǒng)的電視頻道多，故混和器的頻道要寬，其隔離度為-30dB，插入損耗為-20~-15dB，反射損耗應(yīng)優(yōu)于16dB，傳輸特性要平坦。對(duì)鄰頻傳輸系統(tǒng)的技術(shù)要求還包括載噪比、載波互調(diào)比及回波值等參數(shù)。鄰頻傳輸技術(shù)的關(guān)鍵是前端系統(tǒng)，因此，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，對(duì)前端系統(tǒng)提出的技術(shù)要求越高，系統(tǒng)性能越好。第十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日2.1.2鄰頻前端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案前端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮各方面的綜合因素，既要考慮目前的傳輸要求，又要給未來的發(fā)展留有余地，設(shè)計(jì)時(shí)通常按以下步驟進(jìn)行：

1。了解服務(wù)區(qū)基本情況，確定前端位置

前端位置的確定一般從以下幾方面考慮：

（1）本地前端最好位于服務(wù)區(qū)的中心（2）電視接收天線應(yīng)安裝在場(chǎng)強(qiáng)大、干擾小、反射弱的地區(qū)（3）衛(wèi)星接收天線應(yīng)選在視野比較開闊，且干擾較少的地方，要盡量低架，以避開當(dāng)?shù)匚⒉▊鬏旀溌返母蓴_。

（4）前端位置的設(shè)置還應(yīng)綜合考慮供電、避雷等因素。對(duì)于供電，有條件的地區(qū)盡可能采用具有雙路供電系統(tǒng)條件的地點(diǎn)，或備用發(fā)電機(jī)設(shè)備。同時(shí)要避開落雷區(qū)。第十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日2。根據(jù)用戶要求，確定前端功能要確定基本的功能和前期的功能，同時(shí)要為后期的功能擴(kuò)展留有接口。需注意的事項(xiàng)有：系統(tǒng)的傳輸信號(hào)系統(tǒng)是否雙向傳輸系統(tǒng)是否具有自動(dòng)管理功能是否采用光纜傳輸是否采用MMDS傳輸?shù)谑彭?yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日3。確定鄰頻系統(tǒng)帶寬，合理安排電視頻道

在選擇有線電視頻道時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）應(yīng)避開當(dāng)?shù)貜?qiáng)信號(hào)電視臺(tái)的頻道和調(diào)頻廣播的頻段。（避免重影和同頻干擾）（2）應(yīng)避開當(dāng)?shù)責(zé)o線電通信的干擾。（如無線尋呼系統(tǒng)，集群電話系統(tǒng)等，這些信號(hào)的頻率正好落在Z-1、Z-2或DS-6頻道內(nèi)）（3）可優(yōu)先考慮采用標(biāo)準(zhǔn)頻道和多數(shù)電調(diào)諧彩色電視機(jī)能收到的Z-3~Z-8和Z-35~Z-37等頻道。（以減輕用戶購(gòu)買機(jī)上變換器的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)）（4）優(yōu)先考慮使用頻率較低的頻道。同時(shí)，考慮到雙向傳輸功能及今后的增值業(yè)務(wù)，在選擇頻道時(shí)，應(yīng)避開DS-1~DS-5及Z-1、Z-2等頻道。（因?yàn)榻徽{(diào)干擾、復(fù)合三次差拍比失真在高頻端比較嚴(yán)重）第二十頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日4。根據(jù)用戶要求，選擇最佳信號(hào)源5。前端設(shè)備的選擇

＊應(yīng)盡量采用性能優(yōu)良的廣播級(jí)設(shè)備

＊V段和U段接收，應(yīng)采用單頻道接收；

＊

對(duì)場(chǎng)強(qiáng)弱的頻道應(yīng)加裝低噪聲天線放大器；

＊

對(duì)調(diào)制器的選擇，應(yīng)盡量考慮選用固定頻道調(diào)制器，一般不提倡使用捷變型調(diào)制器，因其噪聲會(huì)影響其他調(diào)制器；

＊

對(duì)混和器的選擇，其插入損耗應(yīng)盡量小，相互隔離性應(yīng)盡可能高。

第二十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日2.1.3鄰頻前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)配置圖框圖見書本P38

包括：信號(hào)源部分（各種接收天線，接收機(jī)，自辦節(jié)目源等）信號(hào)處理部分（調(diào)制器，解調(diào)器，混和器，分配器，到頻信號(hào)發(fā)生器等）雙向傳輸功能及系統(tǒng)自動(dòng)管理功能設(shè)備等。6。繪制鄰頻前端系統(tǒng)配置圖第二十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日2.1.4前端系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)

前端系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)（1）載噪比C/N

載噪比是前端最重要的技術(shù)指標(biāo)之一，一般系統(tǒng)的總載噪比指標(biāo)（國(guó)標(biāo)規(guī)定為43dB）將視系統(tǒng)的規(guī)模大小按一定比例分配給前端，設(shè)分配比例為q(q＜1)，則前端的載噪比指標(biāo)是：

(C/N)1dB≥43－10lgq(dB)

如在小系統(tǒng)中，選擇q＝50％，則(C/N)1dB≥46dB；在特大系統(tǒng)中，選擇q＝10％，則(C/N)1dB≥53dB。第二十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）非線性失真指標(biāo)

一般，系統(tǒng)分配給前端的C/CTB和C/CSO指標(biāo)為10％，這樣，前端應(yīng)滿足的指標(biāo)為：

(C/CTB)1dB≥54－20lg10％＝74dB

(C/CSO)1dB≥54－15lg10％＝69dB

另外，在前端中由于采用單頻道處理方式，其頻道內(nèi)的三階互調(diào)必定存在，它是衡量前端設(shè)備性能好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，單頻道載波互調(diào)比IM內(nèi)(dB)≥54dB。此項(xiàng)指標(biāo)全部分配給前端。

第二十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日（3）回波值E

國(guó)標(biāo)規(guī)定，回波值E（％）≤7。由于反射波受到的放大器單方向性的限制，它不可能反向通過放大器而只局限于一定范圍內(nèi)，要求整個(gè)CATV系統(tǒng)中各個(gè)部分的回波值均應(yīng)控制在7％之內(nèi)。

（4）微分增益失真(DG失真)，微分相位失真(DP失真)

這兩項(xiàng)指標(biāo)主要針對(duì)調(diào)制器、解調(diào)器和視頻處理電路，其次是頻道型部件，而在寬帶傳輸和分配系統(tǒng)中幾無損失。所以，系統(tǒng)的這兩項(xiàng)指標(biāo)可以考慮全部分配給前端。第二十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日（5）色／亮度時(shí)延差

該指標(biāo)主要是由系統(tǒng)內(nèi)部部件或設(shè)備的群時(shí)延造成的，群時(shí)延是相位頻率特性的斜率。在CATV系統(tǒng)中，它主要產(chǎn)生于前端窄帶濾波器頻率特性的畸變。因此，這項(xiàng)指標(biāo)也全部分配給前端。國(guó)標(biāo)規(guī)定，色／亮度時(shí)延差（ns）≤100。

（6）頻道內(nèi)幅頻特性

這項(xiàng)指標(biāo)一般用不平度來衡量。頻道內(nèi)幅頻特性的好壞主要決定于頻道濾波器質(zhì)量的優(yōu)劣，一般與寬帶設(shè)備無關(guān)，因此，這項(xiàng)指標(biāo)也理所當(dāng)然地全部分配給前端。國(guó)標(biāo)規(guī)定，電視廣播任何頻道內(nèi)幅度變化不能大于±2dB，在任何0.5MHz頻帶內(nèi)，幅度變化不大于0.5dB。

第二十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日

以上最重要的是載噪比或信噪比的計(jì)算。對(duì)射頻信號(hào)計(jì)算得到的是載噪比，對(duì)V、A信號(hào)計(jì)算得到的是信噪比，將信噪比換算為載噪比，以載噪比較小的那個(gè)通道載噪比作為前端輸出口的載噪比。1。天線輸出電平的估算

2。射頻通道載噪比3。多頻道混合后前端輸出口載噪比4。前端輸出電平的確定5。干擾和重影第二十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日1。天線輸出電平的估算U-------天線輸出端到前端處的電平（dB）E-------接收點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)（dB）G------天線的絕對(duì)增益（dB）λ-