第5章有線電視系統(tǒng)

1、第5章 有線電視系統(tǒng),5.1 概述5.2 信號(hào)接收與信號(hào)源5.3 前端系統(tǒng) 5.4 傳輸系統(tǒng)5.5 分配系統(tǒng)5.6 用戶終端5.7 雙向有線電視系統(tǒng)5.8 付費(fèi)電視系統(tǒng),5.1 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 Televi

2、sion),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。,2. 傳輸方式 應(yīng)用電視和廣播有線電視均采用同軸電纜或光纜甚至微波和衛(wèi)星作為電視信號(hào)的傳輸介質(zhì)。電視信號(hào)在傳輸過程中普遍采用兩種傳輸方式:一種是射頻

3、信號(hào)傳輸,又稱高頻傳輸;另一種是視頻信號(hào)傳輸,又稱低頻傳輸。應(yīng)用電視系統(tǒng)都采用視頻信號(hào)傳輸方式,而廣播有線電視系統(tǒng)通常采用射頻信號(hào)傳輸方式,且保留著無線廣播制式和信號(hào)調(diào)制方式,因此,并不改變電視接收機(jī)的基本性能。,3. 工作頻段及頻道 應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出:有線電視的工作頻段及頻道指的是在干(支)線中傳輸?shù)男盘?hào)的頻段及頻道,并不是指前端接收信號(hào)的頻段。 (1) 有線電視的工作頻段及頻道分布如圖5

4、―1所示,它包含VHF和UHF兩個(gè)頻段。   (2)我國的無線(開路)廣播電視臺(tái)按行政區(qū)域覆蓋范圍實(shí)行中央、省(市)、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。 (4)增補(bǔ)頻道傳輸也是增加有線電視頻道的一種方法。,圖5―1 有線電視的工作頻段及頻道分布,表5― 1 Z1~Z16頻道分配表,表5―2 CATV的頻道劃分表,4. 特

5、性與功能 有線電視近年來發(fā)展很快,已成為家庭生活的第三根線,又稱圖像線(第一根線是電燈線,第二根線是電話線)。有線電視的發(fā)展之所以迅速,主要在于它有如下特性: ① 高質(zhì)量。 ② 寬帶性。 ③ 保密性和安全性。 ④ 反饋性。 ⑤ 控制性。 ⑥ 靈活性

6、。 ⑦ 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)具體需要來決定。圖5―2是有線電視系統(tǒng)的基本組成圖。,圖5―2 有線電視系統(tǒng)的基本組成 (a)組成框圖; (b)實(shí)例,圖5―2 有線電視系統(tǒng)的基本組成

7、 (a)組成框圖; (b)實(shí)例,(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);

8、 ·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。傳統(tǒng)的有線電視系統(tǒng)(電纜電視系統(tǒng))的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹枝型,即信號(hào)在“樹根”(前端)產(chǎn)生,然后沿“主干”(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

9、以中繼傳送,適合同軸電纜網(wǎng)。樹枝型結(jié)構(gòu)的示意圖如圖5―3(b)所示。,圖5―3 有線電視拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(a)環(huán)形; (b)樹枝形; (c)星形,圖5―4 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),3.基本類型 有線電視系統(tǒng)種類繁多,分類方法復(fù)雜,但總可把它歸結(jié)為以下幾種基本類型。 按系統(tǒng)規(guī)?；蛴脩魯?shù)量來分,有線電視有A、B、C、D四類(表5―3

10、),分別對(duì)應(yīng)大型、中型、中小型和小型系統(tǒng)。,表5―3 有線電視系統(tǒng)的基本類型,圖5―5大型和小型CATV系統(tǒng)示意圖 (a)大型CATV; (b)小型CATV,圖5―5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,有線電視系統(tǒng)有以下幾種模式:①同軸電纜網(wǎng)。 ②光纜網(wǎng)。 ③微波網(wǎng)。 ④混合網(wǎng)。,圖5―6 HFC混合網(wǎng),表5―4 按工作頻段分的有線電視系統(tǒng)類

11、別,5.2 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。 ①兩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。 ②兩副天線一前一后,前后距離d等于所要接收的電視信號(hào)中心波長λ0的一半。,③兩副天線一左一右,左右間距D≥3λ0/4,以避免兩副天線互相干擾。

12、④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。 ⑤兩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。,圖5―7 差值天線,設(shè)入射信號(hào)與天線方向夾角為α,如圖5―8所示,則空中波到達(dá)A、B兩點(diǎn)的相位差為 式中,Δφ的取值對(duì)合成信號(hào)uo有很大影響。 當(dāng)Δφ=2nπ,(n=0,±1,±2,…)時(shí),使合成

13、信號(hào)uo為最小時(shí)對(duì)應(yīng)的角α稱為抗干擾角。 當(dāng)Δφ=(2n+1)π,(n=0,±1,±2,…)時(shí),使合成信號(hào)uo為最大時(shí)對(duì)應(yīng)的角α稱為增強(qiáng)角。,(5―1),圖5―8 差值天線的抗干擾角分析,(2)可變方向性天線。 ① 分集接收天線。 ② 移相天線。 二元天線陣方向圖零輻射角θ與天線間距d和波長縮短系數(shù)δ之間的關(guān)系為

14、,(5―2),圖5―9 分集接收天線,圖5―10 d與零輻射角的關(guān)系曲線,圖5―11 移相天線組成原理,2. 衛(wèi)星與微波電視信號(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5―12 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

15、C波段。4.5m的卡塞格倫天線的電特性為: 頻率:C波段3.7~4.2GHz; 增益:G＞43.8dB,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10~12級(jí)風(fēng); 可調(diào)范圍:方位±90°,微調(diào)±5

16、76;,俯仰:0°~90°; 跟蹤方式:手動(dòng)。,5.2.2 信號(hào)源 簡單的信號(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),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

17、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)): N≤7:隔頻設(shè)置,即用DS―1、DS―3、DS―5、DS―6、DS―8、DS―10、DS―12; 7≤N≤10:隔頻設(shè)置,加增補(bǔ)頻道; 11≤N≤1

18、9:鄰頻設(shè)置,加增補(bǔ)頻道,即用DS―1~DS―12和Z1~Z7; 20≤N≤28:鄰頻設(shè)置,加增補(bǔ)頻道,即用DS―1~DS―12、Z1~Z7和Z8~Z16。,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/N≥43dB,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,(5―3),(5

19、―4),在工程上,天線輸出電平可以實(shí)測,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: ［CM］x=［CM］-20lgK (5―6) ［IM］x=［IM］-10lgK (5―7) ［CTB］x=［CTB］-20lgK

20、 (5―8),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5―13 常見型前端,圖5―14 重新調(diào)制型前端,圖5―15 外差型前端,2.

21、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 ①抑制帶外成分,使所傳輸頻道的頻譜很純,波形很規(guī)則。 ②伴音/圖像載波功率比可調(diào),以免伴音載波干擾鄰頻道

22、圖像。,③輸出信號(hào)穩(wěn)定,鄰頻道電平差要小。 ④變頻和放大部件非線性失真要非常小。 ⑤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:①射(高)頻處理方式。 ②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5―16 中頻處理方式,5.3.3前端設(shè)備 1.前

23、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。 (3) 高電平輸出放大器。,圖5―17 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5―18頻道放大器工作原理(a)手動(dòng)增益調(diào)節(jié)頻道放大器

24、;(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

25、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)場強(qiáng)區(qū),為了克服空間波直接竄入高頻頭而形成前重影,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

26、于圖5―19。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5―19 一次變頻頻道轉(zhuǎn)換器,圖5―20 二次變頻頻道轉(zhuǎn)換器,表5―5 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);然后,再與圖像信號(hào)進(jìn)行混合。圖

27、5―21為一PAL/D·K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5―22所

28、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5―21 頻道處理器框圖,圖5―22 高頻直接調(diào)制器,圖5―23 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)、隔離度(要大,一般要求＞20dB)、帶外衰減(要大)、輸入輸出阻抗(通常為75Ω)。,圖5―24 混合器舉例,6. 導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器 為

29、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5―25 導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器框圖,5.4 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

30、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。,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)。 ①內(nèi)導(dǎo)體。②絕緣體。 ③外導(dǎo)體。

31、 ·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。 ④護(hù)套。,2) 性能 ①特性阻抗。 有線電視系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗為75Ω。同軸電纜的特性阻抗由下式計(jì)算: ②衰減常數(shù)。同軸電纜的衰耗由內(nèi)、外導(dǎo)體的損耗αr和絕緣介質(zhì)的損耗αg兩部分組成,即,(5―9),(

32、5―10),③ 駐波系數(shù)與反射損耗。 ④屏蔽系數(shù)與屏蔽衰減。 ⑤溫度特性。 (3)同軸電纜的發(fā)展與規(guī)格 ①最早的是SYK型實(shí)芯聚乙烯絕緣同軸電纜。 ②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。,(5―11),(5―12),③SYKV縱孔聚乙烯絕緣同軸電纜屬于第三代產(chǎn)品。 ④SYWFY型物理發(fā)泡

33、聚乙烯絕緣電纜是第四代同軸電纜。,圖5―27 MC2同軸電纜結(jié)構(gòu),表5―6 美國三種同軸電纜的性能比較,2.光纜(1)結(jié)構(gòu)。(2)性能 ①衰耗特性。 ②頻率特性。 ③防干擾性能。 ④壽命。 ⑤其它性能。,表5―7 光纖的分類,圖5―28 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

34、有單路與多路FM微波、AM微波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

35、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5―29 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AM―VSB信號(hào),前端和用戶不需要調(diào)制和解調(diào),使用比較方便。

36、 傳輸系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牟煌?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5―30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

37、光纜同時(shí)傳輸多路電視信號(hào)。 ① 波分多路方式。 ② 頻分多路方式。,圖5―31 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5―32所示。,圖5―32 光纜+電纜傳輸,4. 無線傳輸 (1)單/多路FM微

38、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)要求場合。其頻率為2GHz或12.7~13.25GHz,頻道帶寬為25MHz或12.5MHz。FML的基本組成如圖5―33所示。,圖5―33 FML的基本組成,(2) MMDS系統(tǒng)。 MMDS系統(tǒng)的構(gòu)成參見圖5―34。 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

39、合成器組合起來,送到一個(gè)或兩個(gè)發(fā)射天線。,圖5―34 MMDS系統(tǒng)構(gòu)成,MMDS系統(tǒng)有以下特點(diǎn): ①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)的場合不適用。 ②MMDS系統(tǒng)在采用下變頻器接收時(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)。 ③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

40、,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12.7~13.2GHz,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5―35所示。,圖5―35 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

41、分配(分路)放大器。在光纜傳輸系統(tǒng)中要使用光放大器。 ①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)。,

42、83;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5―40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5―36 第一類干線放大器,圖5―37 第二類干線放大器,圖5―38 第三類干線放大器,圖5―39 第四類干線放大器,圖5―40 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

43、式。 ·半傾斜方式。 ·平坦方式。,圖5―41 前饋放大器原理圖,(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5―43 光放大器(a)行波式光放大器;(b)光纖激光放大器,圖

44、5―43 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ΔL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:,(5―13),(5―14),(5―15),設(shè)長度為b的電纜衰減特性為bφ(f),則,在

45、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5―44所示。圖(a)為BON(BuidingoutNetwork)方式。,(5―16),圖5―44 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

46、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) 光分路(耦合)器。 (2) 光纖活動(dòng)連接器。,圖5―45 光發(fā)射機(jī),圖5―46 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)

47、構(gòu)上看,它有星型和樹枝型,即M×N型和1×N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

48、傳輸長度內(nèi)所有放大器的總增益E,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),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(5―3)、式(5―6)~式(5―8),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(dBμv),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,(5―

49、17),(5―18),若由不同參數(shù)的放大器組成,則傳輸系統(tǒng)載噪比為,如果單級(jí)放大器交調(diào)比為(CM)i ,即,式中,Sm、So分別為最大輸出電平(dBμv)和實(shí)際工作電平(dBμv),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,(5―19),(5―20),(5―21),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

50、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)δ會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生電平波動(dòng)ΔS,而ΔS與E有關(guān),為 ΔS=δ·E·Δt(dB) (5―23) 式中,Δt為溫度的最大變化量。,(5―22),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)。 ①電纜

51、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),可求出實(shí)際傳輸長度為 ②光纜傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 ·光節(jié)點(diǎn)的選定(劃分片區(qū))。,(5―24),·確定鏈路總損耗。 光鏈路總損耗為 ·選擇相應(yīng)的光端機(jī)。,(5―25),5.5 分配系統(tǒng),5.5.1 作用、組成與特點(diǎn)

52、 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)具

53、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5―47所示。 2

54、. 分配-分配方式 如圖5―48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5―49所示。,圖5―48 分配-分配方式,圖5―49 分支-分支方式,4.分配-分支方式 如圖5―50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,但最后一個(gè)

55、分支器的輸出端仍要加75Ω(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5―51所示。,圖5―50 分配-分支方式,圖5―51 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。

56、 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5―52 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為輸出端數(shù)(分配路數(shù))。實(shí)際的LS還要比式(5―

57、26)算出的值大些。通常S要大于20dB,輸入、輸出阻抗為75Ω,各端口的VSWR≤2。,(5―26),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5―53所示為一分支器原理圖

58、和符號(hào)。,圖5―53 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:,(5―27),(5―28),5.6 用戶終端,5.6.1 常用終端技

59、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

60、收看付費(fèi)電視打下了基礎(chǔ)。 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5―54 雙變頻式機(jī)上變換器,圖

61、5―55 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,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

62、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30~47MHz; 中分割:分割頻率取100M

63、Hz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)

64、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5―56示出了單纜樹枝型雙向CATV的基本組成。,圖5―56 雙向CATV基本組成,5.7.3 通信控制 雙向CATV是多個(gè)終端共用傳

65、輸線路的系統(tǒng)。為避免終端間相互競爭,需進(jìn)行通頻道時(shí),常用時(shí)分方式控制。 時(shí)分控制方式常用的有三種。第一種是查詢(polling)方式,即中心順序?qū)Ω鹘K端查詢有無數(shù)據(jù)發(fā)出。第二種是載波偵聽多址接入/碰撞檢測(CSMA/CD)方式,即不斷檢測傳輸線路上有、無載波;若無,允許發(fā)送數(shù)據(jù);若有,則待下次檢測為空閑時(shí)再準(zhǔn)予發(fā)送。第三種是令牌(標(biāo)記,toking)方式。這種方式是巡回地把令牌分配于網(wǎng)中,在某一時(shí)刻,只允許具有

66、令牌的終端傳送數(shù)據(jù)。,5.7.4 信息交換方式 現(xiàn)在流行的交互式業(yè)務(wù)有兩種信息交換方式。 1. 分配掃描方式 又稱查詢方式或巡檢方式,其主要構(gòu)成如圖5―57所示。這種方式前端主動(dòng),用戶被動(dòng),屬于廣播型交換方式。,圖5―57 分配掃描方式原理,2. 點(diǎn)-點(diǎn)方式 在采用這種方式的網(wǎng)中,各用戶以終端速率傳輸數(shù)據(jù),只需前端一個(gè)頻率變換器,其基

67、本原理如圖5―58所示,圖(a)為傳輸示意圖,圖(b)為頻譜利用情況。,圖5―58點(diǎn)-點(diǎn)方式(a)傳輸示意圖; (b)頻譜利用情況,5.8 付費(fèi)電視系統(tǒng),5.8.1 付費(fèi)電視的基本原理 付費(fèi)電視就是用加擾(或加密)技術(shù)對(duì)發(fā)送的電視信號(hào)進(jìn)行特定的變換處理,使之成為一種偽裝了的信號(hào),一般用戶無法正常收視,只有配備解擾(密)器并付費(fèi)后才能有效收看。其基本原理如圖5―59所示。,圖5―59 付費(fèi)電視原理,

68、5.8.2 付費(fèi)電視信號(hào)的加擾方法 1. 圖像信號(hào)加擾的基本方法 (1)振幅處理方式 ①極性倒置(反相)。 ②同步抑制或代換。 ·正弦波同步轉(zhuǎn)移。 ·脈沖同步轉(zhuǎn)移。 ·同步代換。,圖5―60 切割反相,(2) 頻率處理方式 主要有頻譜倒置和頻譜擾亂

69、兩種方法。頻譜倒置就是把已調(diào)波的頻帶倒置傳輸,頻譜擾亂就是把圖像信號(hào)的頻譜加以擾亂。 (3)時(shí)基處理方式 ①行旋轉(zhuǎn)。將每行信號(hào)切成若干段,并在交換前、后位置后發(fā)送。 ②行置換。隨機(jī)交換行的位置后發(fā)送。 ③行逆向掃描。掃描自右向左逆向進(jìn)行。,2. 伴音信號(hào)加擾的基本方法 (1)再調(diào)頻法。伴音信號(hào)用FM方式調(diào)制到超音頻(