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

4CATV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)的開展情況有線電視系統(tǒng)是在共用天線電視系統(tǒng)(CommunityAntennaTelevisionSystem,CATV)的根底上開展起來的。4.1.2有線電視系統(tǒng)的根本組成與分類1)根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個局部組成，如圖4.1所示。圖4.1組成系統(tǒng)的3個局部(1)前端局部前端又可分為信號源和信號處理兩個局部。前端局部的主要作用是：①為系統(tǒng)提供各種源信號，以滿足用戶的需要。②對信號源提供的信號進(jìn)行必要的處理和控制，以輸出高質(zhì)量的信號給傳輸干線局部。③將各路處理好的信號用混合器混合成一路，以頻分復(fù)用的方式送給干線傳輸。前端信號處理局部是整個系統(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)計和調(diào)試。(2)干線局部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盡可能保質(zhì)保量地傳輸給用戶分配局部。干線使用的傳輸介質(zhì)有光纜、同軸電纜和微波。目前，較大的有線電視系統(tǒng)均用光纜作干線。假設(shè)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；假設(shè)干線采用同軸電纜，其主要設(shè)備有：干線放大器、均衡器等；假設(shè)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)分配分支局部分配分支局部的作用是把干線傳來的信號盡量不失真地分送給用戶群的各個用戶。分配分支局部用的主要設(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)的根本組成示意圖如圖4.2所示。圖4.2CATV系統(tǒng)的根本組成2)系統(tǒng)的分類(1)按最高工作頻率分類可以分為450MHz鄰頻傳輸系統(tǒng)、550MHz鄰頻傳輸系統(tǒng)以及750MHz鄰頻傳輸系統(tǒng)。目前主要采用750MHz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)按信號傳輸方向分類單向系統(tǒng)雙向系統(tǒng)4.2電視信號的傳播4.2.1無線電波的根本知識1)無線電波的頻段劃分電磁波是電場和磁場反復(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3×105MHz以下的電磁波稱為電波，頻率在3×105MHz以上的電磁波稱為光波。因為電波以前大多是以無線的方式傳播，所以電波又稱為無線電波。電磁波按頻率從低到高順序排列它包括：無線電波、紅外線、可見光波、X射線、γ射線等。通常將無線電波劃分為許多不同的波段(頻段)，如表4.2所示。地面電視信號屬于甚高頻(VHF)和特高頻(UHF)頻段，而衛(wèi)星電視信號屬于超高頻(SHF)頻段。2)無線電波的傳播方式無線電波有一些和光波類似的根本傳播特性。不同波長的無線電波，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)宇宙空間波傳播無線電波的4種傳播方式如圖4.3所示。圖4.3無線電波的4種傳播方式3)無線電波的極化與極化匹配(1)極化為了提高傳輸效果，一般要對無線電波的傳播模式進(jìn)行控制或預(yù)置。對無線電波電場矢量的方向、大小進(jìn)行的控制稱為無線電波的極化。電波電場矢量的方向、大小隨時間變化的方式，叫做極化方式。無線電波的極化方式一般有3種：線極化、圓極化、橢圓極化。(2)極化匹配在接收無線電波時，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，否那么稱為極化失配。失配時，將大大降低接收效果，甚至收不到信號電波。4.2.2視頻信號與射頻信號1)視頻信號電視攝像機(jī)直接輸出的信號就是視頻信號(Vidio)。因為視頻信號是代表圖像內(nèi)容的電信號，所以也稱其為圖像信號。音頻信號的頻率成分主要集中在20Hz～20kHz的頻率范圍內(nèi)，視頻信號的頻率成分主要集中在25Hz～6MHz的頻率范圍內(nèi)，通常都記為0～6MHz。每一個信號的頻率成分都主要集中在某一段頻率范圍內(nèi)，這個范圍稱為信號的頻帶，范圍的大小稱為信號的頻帶寬度，簡稱頻寬或帶寬。視頻信號又常稱為視頻基帶信號，或視頻基頻信號。2)射頻信號3)電視射頻信號的頻譜圖4.2.3射頻信號的傳播方式1)無線傳播電視射頻信號電流饋送到發(fā)射天線后，它將以無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，從而實現(xiàn)電視信號的接收。我們，電視信號是以空間直射波方式傳播的。因為地面是球面，加上天線高度有限，所以，直線傳播的電視信號必然會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最大視線距離因為大氣是非均勻介質(zhì)，大氣對無線電波的折射系數(shù)也隨高度增加而減小。所以，電視電波實際在空間傳播時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，工程上常用下式來計算最大傳播距離。例4.1電視臺的發(fā)射天線高為100m，某CATV系統(tǒng)接收天線架設(shè)高度為25m，問接收天線離發(fā)射天線最遠(yuǎn)距離能有多遠(yuǎn)?解由式(4.2)知假設(shè)把接收天線增加到49m的高度，那么最遠(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，是用電視射頻信號去調(diào)制光波，讓光波“攜帶〞它在光纖中傳輸。4.3CATV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：第一種是按使用場合來分，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源來分，分為有源設(shè)備器材和無源設(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，按工作頻段來分有單頻道天線、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λ/4的行程，所以反射器上產(chǎn)生的感應(yīng)電勢eC滯后eA90°，如圖4.11(c)。(3)八木天線的主要性能參數(shù)與特性方向性輸入阻抗增益2)同軸電纜目前，對于傳輸距離約小于1km的CATV分配系統(tǒng)來說，電視信號的傳輸主要是用射頻同軸電纜。射頻同軸電纜，簡稱同軸電纜。同軸電纜是實際工程中經(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個局部組成。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)同軸電纜的型號我國同軸電纜命名型號的主要組成局部如下：例如：SYKV-75-5又如：SDGFV-75-7(4)同軸電纜的根本性能參數(shù)①特性阻抗在均勻傳輸線上任意一點的入射波電壓與電流的比值是一個常數(shù)，這個常數(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50Ω、75Ω、100Ω，但在CATV系統(tǒng)中一般都使用特性阻抗為75Ω的同軸電纜。②衰減常數(shù)衰減常數(shù)是指單位長度的衰減量，常用β表示，衰減量的單位為dB。同軸射頻電纜當(dāng)傳輸?shù)男盘栴l率在VHF、UHF頻段時，其衰減常數(shù)可用(4.4)式近似表示。由(4.4)式可見，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是幾種型號同軸電纜的衰減頻率特性曲線。圖4.14同軸電纜的衰減頻率特性在實際工作中，(4.4)式很少用到。通常是由電纜生產(chǎn)廠家將其產(chǎn)品在幾個特定頻率下進(jìn)行測量，把測得的衰減常數(shù)和頻率值一起列于產(chǎn)品說明書中。這樣，可根據(jù)說明書中的數(shù)據(jù)，計算出同軸電纜在任一頻率下的衰減值，這時常用下面的公式：例4.2查表4.3知SDGFV-75-7同軸電纜在信號頻率為30MHz和800MHz時的衰減常數(shù)分別為2.08dB/hm和11.5dB/hm。假設(shè)將該電纜用于750MCATV系統(tǒng)，求：200m長的此電纜對最低頻道和最高頻道信號的損耗各為多少?解750MCATV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50MHz計算，42頻道頻率以750MHz計算。先計算50MHz時的衰減常數(shù)，據(jù)式(4.5)有因30MHz和800MHz相比與50MHz更接近，所以f1取30MHz準(zhǔn)確得多。將f1=30MHz，β1=2.08dB/hm，f2=50MHz代入上式得再計算750MHz時的衰減常數(shù)。因為800MHz和750MHz很接近，所以，近似認(rèn)為750MHz時的衰減常數(shù)和800MHz時相等，即故，200m長的該電纜對1頻道信號的損耗為對42頻道信號的損耗為可見，同樣一段電纜對上下頻道信號的損耗有明顯差異，電纜越長，它對上下頻道信號的損耗相差也越大，這樣，上下頻道信號經(jīng)電纜傳輸后電平相差也會越大。假設(shè)將這樣的信號直接輸入放大器、電視機(jī)等設(shè)備，高頻道和低頻道信號電平很難同時滿足要求，容易產(chǎn)生非性線失真。這時，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。③溫度系數(shù)電纜對信號的損耗除了和其結(jié)構(gòu)以及傳輸信號的頻率有關(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)來表征。例4.3在例4.2中，常溫(20℃)下，42頻道信號在200mSDGFV-75-7電纜中傳輸時將衰減23dB，假設(shè)電纜在環(huán)境溫度為50℃時工作，試計算衰減量變?yōu)槎嗌?解如果電纜溫度系數(shù)以0.15%/℃計算，那么可求出溫度升高后衰減量為由此可見，在傳輸距離不長時，電纜損耗隨溫度增減的變化量不大。但當(dāng)傳輸距離很長時，其變化量就較大了，這時需要慎重考慮它的影響。④同軸電纜與系統(tǒng)中設(shè)備和器件的匹配連接平衡信號源：假設(shè)信號源兩極對地電壓大小相等，相位相反，那么為平衡信號源；否那么為不平衡信號源。平衡負(fù)載、平衡饋線：假設(shè)負(fù)載兩端、饋線兩導(dǎo)體對地阻抗相同，那么為平衡負(fù)載或平衡饋線；否那么為不平衡負(fù)載或不平衡饋線。信號源與饋線匹配的條件是：信號源內(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：饋線的特性阻抗等于負(fù)載阻抗，并且二者平衡性一致。如果信號源與饋線，饋線與負(fù)載不匹配，那么必須經(jīng)過變換使之匹配后才能連接，否那么就不能做到最大功率傳輸，會出現(xiàn)信號反射等情況。由八木天線的對稱結(jié)構(gòu)可看出，它的兩個端點對地阻抗相同，因此，八木天線是平衡負(fù)載。并且，八木天線的輸入阻抗為300Ω，即饋線的負(fù)載阻抗為300Ω。由此可見，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)備和器件1)CATV前端的組成形式覆蓋一個城市的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、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也稱為頻率范圍。放大器輸出信號的幅度一般均會隨信號頻率的變化而變化，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來表示。圖4.16放大器的幅頻特性當(dāng)信號幅度下降一定數(shù)值(通常規(guī)定為3dB)時，與其相對應(yīng)的低頻端和高頻端頻率，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，簡稱帶寬，帶寬常用B表示，由圖4.16看出，B=fH-fL。②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。放大器的輸出信號電平減去輸入信號電平就等于其增益，即CATV系統(tǒng)中用的放大器的增益一般為20～40dB。③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范圍之內(nèi)。④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)到達(dá)最正確值時的輸出電平。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110～130dBμV之間，額定輸出電平一般在90～110dBμV之間。⑤噪聲系數(shù)噪聲是各種雜波信號的統(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4dB，其他放大器一般小于8dB。⑥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。非線性失真性能參數(shù)的單位也為dB，其值大，說明這種干擾小，反之那么說明干擾大。⑦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220V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60V。放大器內(nèi)部再將交流電變?yōu)榈蛪褐绷麟?。載波交流聲比參數(shù)是用來衡量放大器中的電視信號受干擾的程度，它的單位也為dB。載波交流聲比大，說明電視信號受交流聲干擾程度輕，反之那么說明受干擾程度重。CATV系統(tǒng)中的放大器的載波交流聲比參數(shù)一般都在60dB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，電視信號在其輸入、輸出端就會出現(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，說明匹配程度高；反之那么反射波大，說明匹配程度低。CATV系統(tǒng)中前端用的放大器的反射損耗參數(shù)一般在10dB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15dB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，其工作頻帶與電視信號的頻帶一致，帶寬為8MHz。寬頻帶天線放大器一般為分頻段式的，如VHF(L)頻段(1～5頻道)天放，VHF(H)頻段(6～12頻道)天放，UHF頻段(450～800MHz)天放等。天線放大器要和接收天線配合使用。因為天放是信號的第一級放大器，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2～4dB之間，增益在30dB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220V電壓降壓整流為低壓直流電，通過電視信號引下線向天放供電。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以下特點：①由于中頻頻率較低，容易對信號進(jìn)行放大，以及各種控制和處理。②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17dB左右，以防止下鄰頻道的伴音對上鄰頻道圖像的干擾。頻道處理器的最大輸出信號電平值一般在115dBμV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和伴音信號調(diào)制成射頻信號。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)制器輸出的信號電平最大值一般在120dBμV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能最大限度地通過，而對其他頻率成分的無用信號進(jìn)行最大限度地抑制，使其通不過。濾波器分為有源和無源兩類，在CATV系統(tǒng)中使用的濾波器大都是無源的。圖4.19L、C組成的濾波器圖4.19是用L、C元件組成的一個濾波器電路圖。濾波器在一定的頻率范圍內(nèi)對信號的衰減很小，使得信號很容易通過，這個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)，濾波器對信號的衰減〔或反射〕很大，使信號不能通過，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。一個帶通濾波器的理想衰減頻率特性和實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際衰減頻率特性CATV系統(tǒng)中通常使用帶寬為8MHz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。通過信號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4dB以內(nèi)。帶外衰減是指濾波器對通帶以外信號的損耗程度，濾波器的帶外衰減越大越好，其值一般在25dB以上。6)混合器混合器就是一個將多路電視信號混合成一路輸出的裝置?；旌掀饕卜譃橛性磁c無源兩類，目前的CATV系統(tǒng)大多使用無源混合器?；旌掀鲝脑砩嫌挚煞譃闉V波器式和寬帶變壓器式兩種。濾波器式混合器主要優(yōu)點是插入損耗小，主要缺點是生產(chǎn)調(diào)試?yán)щy。圖4.21(a)是VHF和UHF信號混合器電路圖。寬帶變壓器式混合器結(jié)構(gòu)簡單，本錢低廉，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)是一個四路寬帶變壓器式混合器的電原理圖?；旌掀鞯闹饕阅軈?shù)有插入損耗、帶內(nèi)平坦度、輸入端相互隔離等。插入損耗〔簡稱插損〕指混合器對輸入信號的損耗，習(xí)慣用L表示，單位為dB。某一路輸入信號電平減去輸出中這路信號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稱干放，其作用主要是放大干線上的電視信號，以補(bǔ)償信號在電纜中的衰減。干放的標(biāo)稱增益一般為28dB左右，標(biāo)稱輸出電平一般為98dB左右。圖4.22為具有AGC功能干放的組成方框圖。圖4.22AGC干線放大器組成方框圖2)線路放大器線路放大器又簡稱線放，一般用于CATV系統(tǒng)的支線，或作用戶分配放大器，以提升信號的電平，使其滿足分配、傳輸?shù)囊蟆榱藵M足分配系統(tǒng)用戶電平到達(dá)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)值那么略低于干放。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π型和T型電路組成，是無源器件。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)式兩種。衰減器的符號為(2)均衡器均衡器是一個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頻率范圍下限頻率信號的衰減量與上限頻率信號的衰減量之差。均衡量的單位為dB。插入損耗〔簡稱插損〕是指均衡器對上限頻率信號的衰減量，單位為dB。均衡器對下限頻率信號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：它通過變壓器將220V交流電降為60V交流電，然后通過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60V。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平均分配到各個輸出端口。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。輸入端信號電平減去輸出端信號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局部信號給分支輸出端輸出。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，被取出的一局部信號的輸出端口稱為分支輸出端，其余信號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從主路輸入端到分支輸出端的衰減量。分支損耗的單位為dB。主路輸入信號電平減去分支輸出信號電平就等于分支損耗，即插入損耗是指電視信號從主路輸入端到主路輸出端的衰減量，其單位為dB。主路輸入信號電平減去主路輸出信號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，那么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主路輸出端的隔離程度，單位為dB，反向隔離值越大，那么分支輸出端對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那么不能空出，而應(yīng)接75Ω匹配電阻。6)用戶終端盒與分支串接單元(1)用戶終端盒用戶終端盒是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4.4CATV系統(tǒng)的設(shè)計與計算4.4.1系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)1)應(yīng)遵循的根本原那么在有光纜傳輸?shù)南到y(tǒng)中，因為組合二次差拍干擾也比較突出，一般還要求單獨計算載波組合二次差拍比，使其到達(dá)要求。工程實際中一般要求這個參數(shù)≥53dB。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電平越低，輸入各頻道信號電平相差越小，非線性失真參數(shù)就越大；反之，那么越小。由此可見，載噪比和非線性失真參數(shù)這二者對信號電平來說是矛盾的，尋求到一個信號電平的最正確值，使這二者均能滿足要求，是系統(tǒng)設(shè)計的主要任務(wù)之一。4.4.2系統(tǒng)設(shè)計及計算的根底1)分貝的定義及其在CATV中的應(yīng)用兩個功率之比的常用對數(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，所以有因為分貝單位在表示、計算上有很多優(yōu)點，所以在CATV中各種設(shè)備、器材的性能參數(shù)，系統(tǒng)的各項指標(biāo)等一般均用分貝數(shù)給出。CATV系統(tǒng)中，電視信號在傳輸前后的相對關(guān)系一般均用分貝表示。如圖4.25所示，設(shè)信號經(jīng)過一個設(shè)備(器材)傳輸，信號的輸入功率、輸入電壓、輸入電阻分別為Pi、Ui、Ri，輸出功率、輸出電壓、輸出電阻、負(fù)載電阻分別為Po、Uo、Ro、RL，那么設(shè)備(器材)的功率放大倍數(shù)為圖4.25電視信號傳輸前后的關(guān)系用分貝數(shù)來表示功率放大量為電壓放大倍數(shù)為在CATV系統(tǒng)中，各個設(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75Ω，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。所以用分貝來表示功率比、電壓比等稱為分貝的相對表示。CATV系統(tǒng)中任意一點的電壓或功率值，與1μV或1mW等標(biāo)準(zhǔn)單位電壓或功率相比，所計算出的分貝數(shù)叫分貝的絕對表示，其單位記為dBμV、dBmW等。例如，系統(tǒng)中某點電壓為Uo=10μV或1mV，當(dāng)用1μV作比較標(biāo)準(zhǔn)時，那么該點的電壓電平為或又如，系統(tǒng)中某點的功率為Po=100mW或1W，當(dāng)用1mW作比較標(biāo)準(zhǔn)時，那么該點的功率電平(在CATV信號的光纜傳輸及衛(wèi)星電視中，常用功率電平)為或電壓增益又可寫為〔4.6〕上式說明電壓增益等于信號的輸出電平減去輸入電平。我們常利用(4.6)式計算輸出電平，即從(4.6)式中可看出：假設(shè)即KU＞1，那么GU＞0，說明信號被放大，有增益。假設(shè)即KU＜1，那么GU＜0，說明信號被縮小，有衰減或設(shè)備(器材)有損耗。假設(shè)即KU=1，那么GU=0，那么說明信號傳輸前后電壓相等，是零增益或零衰減。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算輸出電平，即可見在CATV系統(tǒng)中，電視信號要經(jīng)過很多設(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)信號經(jīng)過n個設(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，那么有圖4.26信號經(jīng)過n個設(shè)備(器材)傳輸此式說明總增益等于各臺設(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。國際上一般將電視圖像質(zhì)量劃分為5個等級，每個等級與系統(tǒng)載噪比的對應(yīng)值如表4.10所示。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定CATV系統(tǒng)的圖像質(zhì)量必須到達(dá)4級以上，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)一臺放大器載噪比的計算如圖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，等效電路如圖中所示，es，en分別為等效信號源和熱噪聲源，信號源內(nèi)阻為75Ω，放大器處于匹配工作狀態(tài)，輸入電阻為Ri=75Ω，負(fù)載電阻RL=75Ω。設(shè)Psi和Pni為輸入信號功率和噪聲功率，Pso和Pno為輸出信號功率和噪聲功率，Ui為輸入信號電壓，由圖看出：圖4.29一臺放大器載噪比的計算因為所以而故，放大器輸出信號的載噪比為上式兩邊取對數(shù)得根據(jù)噪聲理論知道，常溫下熱噪聲電勢en=2.64μV，那么上式可寫為〔4.9〕4)多臺放大器級聯(lián)時載噪比的計算如圖4.30所示，我們先不考慮前級放大器產(chǎn)生的噪聲，假設(shè)每臺放大器輸入的信號只帶有熱噪聲，利用(4.9)式計算出每臺放大器的載噪比，然后再考慮把每臺放大器的載噪比疊加起來，即可得到級聯(lián)后總的載噪比。圖4.30多臺放大器級聯(lián)時的載噪比計算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數(shù)得因為所以代入上式得這就是常用的總載噪比疊加計算公式。多臺放大器級聯(lián)后的總噪聲系數(shù)用下式計算式中，F(xiàn)1～Fn為各臺放大器的噪聲系數(shù)(倍數(shù))，KP1～KPn-1為前面n-1臺放大器的功率放大倍數(shù)。從公式看出，對放大器級聯(lián)的總噪聲系數(shù)來說，第一級起決定性作用，如果第一級放大器的噪聲系數(shù)小，增益高，那么總噪聲系數(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)分配的計算公式。將前端、干線、分配系統(tǒng)分別看作一臺放大器設(shè)備，整個系統(tǒng)由這三者級聯(lián)而成，那么有通常是按預(yù)定的比例來分配系統(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，其實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，此時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)某一局部分配總載噪比的比例為q，(C/N)x為其分配的載噪比值，那么有：為將上式變?yōu)檩d噪比用分貝表示，把等式兩邊取對數(shù)得那么(4.12)式為常用的系統(tǒng)總載噪比分配的計算公式。6)非線性失真參數(shù)的計算(1)幾個主要的非線性失真參數(shù)①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)用于衡量電視信號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，說明組合三次差拍電壓相對越小，電視信號受干擾程度越輕，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個以上。這時，組合三次差拍干擾尤為突出，所以在系統(tǒng)設(shè)計時，CTB是非線性失真參數(shù)中主要考慮的對象。并且，只要CTB到達(dá)指標(biāo)要求，其他參數(shù)一般也能到達(dá)指標(biāo)要求。CSO越大，說明組合二次差拍電壓相對越小，電視信號受干擾程度越輕，圖像質(zhì)量越好。在工程實際中一般要求CSO≥53dB。③交擾調(diào)制比交擾調(diào)制比簡稱交調(diào)比，用CM表示。該參數(shù)用于衡量電視信號受交擾調(diào)制干擾的程度。交調(diào)比的定義是交調(diào)比越大，說明其他頻道轉(zhuǎn)移來的調(diào)制電壓相對越小，電視信號受干擾的程度越輕，圖像質(zhì)量越好?！獜S家測試時放大器的輸出電平(一般就是標(biāo)稱輸出電平)；——測試時輸入放大器的頻道數(shù)；——放大器實際工作時的輸出電平；——放大器實際傳輸?shù)念l道數(shù)；CTB——放大器實際工作時的載波組合三次差拍比。首先進(jìn)行頻道換算。假假設(shè)放大器實際傳輸N個頻道時的載波組合三次差拍比為CTB，那么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的電平關(guān)系有所以因為CM與信號電平的關(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電平的關(guān)系，那么有為用分貝表示，變換上式為兩邊取對數(shù)得因為所以〔4.14〕〔4.15〕(4.15)式即為常用的放大器級聯(lián)時，CTB疊加的計算公式。由于CM與CTB有相同的疊加規(guī)律，那么有因為總的載波組合二次差拍比的倒數(shù)(倍數(shù))和各臺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)分配的計算公式?！?.16〕同理有而對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)分配比例的原那么是：使電視信號產(chǎn)生非線性失真多的局部分配比例應(yīng)較大，反之，應(yīng)較小，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1)前端類型根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混合成一路，再經(jīng)過一個放大器(常稱主放大器)放大后輸出；第二種類型那么是先將各路信號通過各自的頻道放大器放大，再經(jīng)過混合器(無源混合器)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)計算(1)前端的輸出電平假設(shè)實際工作時的輸出電平為112dBμV，混合器為16路高隔離度無源混合器(能輸入15路電視信號和一路導(dǎo)頻信號)，其插損通常小于22dB，那么其輸出為90dBμV(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)的信號電平也調(diào)整為90dBμV，同時設(shè)經(jīng)解擾器輸出信號的載噪比，非線性失真參數(shù)等均高于系統(tǒng)前端自己的信號。二混合器的插損一般為3dB，那么前端輸出電平為這種類型前端的輸出電平一般在86dBμV左右。(2)前端的載噪比對一般的中小型系統(tǒng)而言，因為前端的有源設(shè)備相對較少，所以可以將系統(tǒng)載噪比總指標(biāo)的1/3分配給它。假設(shè)系統(tǒng)載噪比總指標(biāo)以43dB(4級圖像質(zhì)量)要求，那么前端的載噪比應(yīng)到達(dá)的指標(biāo)值為：對衛(wèi)星電視信號、自辦節(jié)目信號以及地面電視信號的解調(diào)—調(diào)制方式而言，每個頻道使用了一個調(diào)制器。而對調(diào)制器來說，只要輸入的V、A信號符合要求，那么其輸出射頻信號的載噪比一般很高，通常均大于50dB。對于經(jīng)頻道處理器輸出的2個頻道地面電視信號而言，先看沒有加天放這個頻道。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，那么其輸出載噪比為頻道處理器的噪聲系數(shù)一般小于10dB，現(xiàn)設(shè)定為10dB，把上式變換后，并將[C/N]處=47.8dB代入得設(shè)天線輸出電平為，天線到前端房的電纜長度為30m左右，其損耗約為3dB，那么有所以(3)前端的非線性失真參數(shù)因為前端用的調(diào)制器、頻道處理器等均為頻道型設(shè)備，其邊帶抑制通常都在60dB以上，混合器也為高隔離度無源混合器，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)計傳輸干線的作用就是把前端輸出的信號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75Ω匹配電阻，今后擴(kuò)充頻道時再使用)，那么系統(tǒng)總共傳輸?shù)念l道數(shù)為45。最低傳輸頻道為1ch，最高為22ch，傳輸干線系統(tǒng)如圖4.33所示。由圖看出，系統(tǒng)是典型的樹狀網(wǎng)絡(luò)。括弧里的數(shù)字為建筑物樓幢號。因為6號樓較高，又處于相對中心位置，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)計了900個用戶輸出端口，總共20幢建筑，分為3個較集中的片區(qū)，從前端引出3條傳輸干線將信號送往這3個區(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4.33一個中小型CATV傳輸干線系統(tǒng)圖各樓幢的電平計算如下：從前端送來的信號經(jīng)四分配器，四分配器分配損耗為7.5/8dB，那么其輸出電平為四分配器輸出中，一路供6號樓用，另三路分別引向3個片區(qū)。對L3路而言，因200m電纜衰減較大，中途接放大器又不便，所以四分配器輸出直接加一級放大器A。放大器型號為MW-30E-PD-750，其工作頻帶為47～750MHz，標(biāo)稱增益為30dB，PD表示為倍功率干放。調(diào)整其增益使GA=17dB，那么其輸出電平為SDGFV-75-9電纜對1ch和22ch的衰減常數(shù)為從放大器A輸出經(jīng)200m電纜到17號樓的電平為上下頻道電平相差為92.5dBμV-80dBμV=12.5dBμV。為了減小下一級放大器的非線性失真，應(yīng)使其輸入電平根本一致，所以加一個均衡器。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，型號為JC15/550，其頻率范圍為45～550MHz(和系統(tǒng)傳輸?shù)碾娨曅盘栴l率范圍根本一致)，插損為1.5dB，那么其輸出電平為為抵消溫度升降引起的電纜衰減變化，加一級具有AGC功能的干線放大器B，型號為MW-30G-PD-750，使GB=20dB，其輸出電平為放大器輸出接一個三分配器，分配損耗為6dB，那么其輸出電平為三分配器的輸出中，一路供17號樓用，另兩路到16號和18號樓。從設(shè)備箱出來經(jīng)120m電纜到18號樓的電平為再加一個均衡器，型號為JC9/550，插損為1.5dB，其輸出電平為再加一級具有AGC功能的放大器C，型號為MW-30G-PD-750，使Gc=16dB，那么其輸出電平為放大器輸出接一個四分配器，分配損耗為7.5/8dB，那么其輸出電平為四分配器輸出中，一路供18號樓用，另外二路送到19號和20號樓，還預(yù)留一路供系統(tǒng)擴(kuò)充用。從設(shè)備箱出來經(jīng)50m電纜到19、20號樓的輸出電平為因為進(jìn)入19、20號樓的電平較低，肯定要加一級放大器，所以為簡便起見，傳輸干線的參數(shù)就不單獨計算，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)計分配系統(tǒng)的作用就是把干線送來的信號保質(zhì)保量地分給每一個用戶。分配系統(tǒng)的設(shè)計就是根據(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(65±5)dBμV范圍之內(nèi)，并且保證輸出信號的載噪比及非線性失真參數(shù)等到達(dá)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。圖4.346層72端用戶分配網(wǎng)絡(luò)分配系統(tǒng)的設(shè)計方法主要有兩種：一種是順?biāo)惴?，另一種是倒推法。分配系統(tǒng)的根本組成形式有：分配—分配，分支—分支，分配—分支等。例4.7現(xiàn)設(shè)計計算圖4.33中19、20號樓的分配系統(tǒng)。這兩幢樓是結(jié)構(gòu)相同的18層塔樓式高層住宅樓，每幢樓有兩個單元，每單元每層四戶，共有144戶。現(xiàn)設(shè)計計算其中的19號樓。為滿足電平分配分支的需要，干線電纜進(jìn)入樓幢后，加一級增益和輸出電平相對較高的線路放大器D，其型號為LF33-6，該放大器標(biāo)稱增益為33dB，標(biāo)稱輸出電平為104dBμV?，F(xiàn)使GD=16dB，那么其輸出電平為圖4.3518層住宅樓分配系統(tǒng)因為建筑物較高，假設(shè)分支電纜從一層一直到頂層，那么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。現(xiàn)計算樓頂6層的用戶電平。信號由放大器D出來經(jīng)二分配、三分配器的輸出電平為建筑物層高以3m計算，那么從一層到13層的電纜長度為3m×12=36m，考慮還有一些橫向走線，現(xiàn)以36m+15m=51m計算。

室內(nèi)電纜型號為SDGFV-75-7，這種電纜對1ch和22ch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(見表4.11所示)，用戶引入線設(shè)為10m，那么13層用戶電平為：(2)14層的入口電平為14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1～12層用戶電平的計算如法炮制。4.4.6干線傳輸及分配系統(tǒng)性能參數(shù)的計算1)載噪比的計算如前所述，對中小型CATV系統(tǒng)，可將載噪比總指標(biāo)的1/3分配給前端，這時干線傳輸及分配系統(tǒng)占的比例就為2/3。假設(shè)總指標(biāo)以43dB計，那么傳輸分配系統(tǒng)載噪比應(yīng)到達(dá)的指標(biāo)值為由圖4.33可見，從前端到19、20樓，干線傳輸及分配系統(tǒng)總共有A、B、C、D4個放大器，系統(tǒng)的載噪比及非線性失真參數(shù)就由這4個級聯(lián)的放大器決定?，F(xiàn)將4個放大器的局部性能參數(shù)列于表4.12中，其實際工作狀態(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1ch輸入電平比22ch高0.5dBμV外，其他放大器的1ch輸入電平均比22ch低0.8dB以上，應(yīng)選1ch計算載噪比。根據(jù)所以利用(4.11)式，計算出傳輸分配系統(tǒng)的載噪比為可見，傳輸分配系統(tǒng)所有頻道中，載噪比的最小值為61.9dB。因為61.9dB＞44.8dB，因此傳輸分配系統(tǒng)載噪比到達(dá)要求指標(biāo)值。前面述及，前端輸出的信號中，經(jīng)頻道處理器輸出的頻道載噪比最小，假設(shè)其載噪比方前述剛好到達(dá)要求的指標(biāo)值47.8dB，那么整個系統(tǒng)傳輸?shù)乃蓄l道信號中，載噪比最小值為：可見，47.6dB＞43dB，到達(dá)部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值。2)載波組合三次差拍比的計算就CTB參數(shù)而言，傳輸干線及分配系統(tǒng)的CTB值應(yīng)到達(dá)54dB以上。由表4.13看出，在輸出電平中，除放大器A的22ch輸出電平比1ch低0.5dBμV外，其他放大器的22ch輸出電平均比1ch高0.8dB以上，應(yīng)選22ch計算CTB值。根據(jù)(4.13)式可計算出各臺放大器實際工作時的CTB值。由所以利用(4.15)式，計算出傳輸分配系統(tǒng)的CTB值?？梢姡?0.4dB＞54dB，傳輸干線及分配系統(tǒng)的CTB值到達(dá)要求指標(biāo)，即整個CATV系統(tǒng)的CTB值均能到達(dá)要求指標(biāo)。4.5CATV信號的光纖傳輸4.5.1光纖與光纜1)光纖光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，它是一種能夠傳導(dǎo)光信號的很細(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)點光纖傳輸信號有以下優(yōu)點：①頻帶寬。一根光纖(如單模)的工作頻帶就達(dá)1GHz，可以傳輸所有68個標(biāo)準(zhǔn)電視頻道以及增補(bǔ)頻道信號。②損耗低。目前所采用光纜的傳輸損耗一般＜0.3dB/km，而且光纜衰減值幾乎不隨周圍環(huán)境溫度改變而變化。③光纖體積小重量輕。光纖是用玻璃纖維制成，常用光纖單根外徑＜1mm，因此和相同容量的電纜相比，光纜的體積和重量均小和輕得多。④光纖抗電磁干擾的能力強(qiáng)。因為光纖不導(dǎo)電，所以它不受電磁輻射的影響，不需要保護(hù)和屏蔽接地，其本身就具有抗雷擊和各種工業(yè)電磁干擾的能力。⑤和同軸電纜相比，傳輸信號時的載噪比和非線性失真參數(shù)得到大大提高。4.5.2CATV信號的光纖傳輸光纖只能傳導(dǎo)光波，電視信號要用光纖來傳輸，就要用光波來“攜帶〞。按照對電視信號的不同處理方法，調(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩種方式，其中模擬調(diào)制又分為幅度調(diào)制和頻率調(diào)制。(1)幅度調(diào)制(AM)幅度調(diào)制即調(diào)幅—光強(qiáng)度調(diào)制方式。這種方式是將各種調(diào)幅的射頻信號混合起來后直接去調(diào)制光源。其優(yōu)點是簡捷和傳輸容量大。用這種方式的光纖鏈路一般可傳輸約30km的距離。(2)頻率調(diào)制(FM)頻率調(diào)制即調(diào)頻—光強(qiáng)度調(diào)制方式。這種方式是將各套節(jié)目的視頻、音頻信號對不同頻率的載波進(jìn)行調(diào)頻，然后將各路調(diào)頻信號混合起來去調(diào)制光源。其優(yōu)點是接收靈敏度高，傳輸距離遠(yuǎn)；缺點是調(diào)頻制與電視接收制式不兼容，必須經(jīng)過FM/AM轉(zhuǎn)換，才能將信號送入用戶分配系統(tǒng)。另外因為調(diào)頻信號占有的頻帶寬，所以可傳輸?shù)碾娨曨l道數(shù)少。(3)數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制即數(shù)字信號—光強(qiáng)度調(diào)制方式。這種方式是先將電視信號數(shù)字化，然后用數(shù)字信號去調(diào)制光源。其優(yōu)點是傳輸中無噪聲累積，沒有非線性失真，缺點是數(shù)字信號要占用較寬頻帶。4.5.3光纜傳輸CATV系統(tǒng)的主要設(shè)備及光纖連接光纜傳輸CATV系統(tǒng)可分為兩類：一類是全光纜系統(tǒng)；另一類是光纜與同軸電纜的混合型系統(tǒng)，光纖入戶的全光纜系統(tǒng)是開展趨勢，但目前常用的是光纜與同軸電纜的混合型系統(tǒng)，這類系統(tǒng)常稱為HFC系統(tǒng)。如圖4.38所示。圖4.38HFC系統(tǒng)HFC中的主要光設(shè)備有光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)以及光分路器等。光發(fā)送機(jī)光發(fā)送機(jī)的主要組成局部如圖4.39(a)所示。光發(fā)送機(jī)的標(biāo)稱電視射頻輸入信號電平一般為30dBmV(即90dBμV)左右，其標(biāo)稱光輸出功率一般為幾毫瓦至十幾毫瓦。光接收機(jī)光接收機(jī)的主要組成局部如圖4.39(b)所示。圖4.39光發(fā)送與接收機(jī)組成框圖圖4.39光發(fā)送與接收機(jī)組成框圖光接收機(jī)的標(biāo)稱光輸入功率電平一般為-8～0dBmW，其輸出電視射頻信號電平一般為35dBmV(95dBμV)左右。光分路器光分路器又常稱為光耦合器，它與CATV系統(tǒng)中的分配器類似，在光傳輸過程中，起分配光功率的作用，它可將光信號分成假設(shè)干路輸出。其工作原理是通過光纖間的光模場(光分布的范圍)相互耦合來實現(xiàn)分光。光分路器的主要性能參數(shù)有分光比和分光損耗。分光比是光分路器各分路輸出功率與輸入功率的比值。分光損耗與分配損耗類似，光分路器分配輸入光功率，使分路輸出功率自然減小，分光損耗一般用dB表示。光纖連接的方法有熱接和冷接兩種。熱接又稱永久性連接，即用專門的光纖焊接設(shè)備，采用高壓電弧放電使光纖熔接在一起。冷接又稱連接器連接。4.5.4系統(tǒng)設(shè)計計算舉例例4.8圖4.40為一級光纜路由示意圖。從前端向3個用戶分配系統(tǒng)(3個光節(jié)點)送光信號，選定的光纜平均損耗值為0.4dB/km，3臺光接收機(jī)型號一樣，其標(biāo)稱輸入光功率電平為-3dBmW，試確定光發(fā)送機(jī)的標(biāo)稱輸出功率為多少？圖4.40一