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1、 有线电视系统的工程设计（CATV）-山区有线电视系统的设计 1绪论1.1 引言有线电视是现代信息传输媒体之一,它具有频带宽、传输节目多、投资比较少、图象质量好、可扩展多种业务等优势.因此,世界各国都在快速发展有线电视,中国有线电视从80年代中期开始至1995年共开办了1000多个有线电视台,有3980万用户,现在,有线电视在自乡村普及,估计会以每年500万用户的速度递增,到本世纪末,中国有线电视用户可达到6000-7000万户,将传输100套左右的电视节目和100套左右的广播节目。为了使有线电视有序、科学和协调的地发展,中国广播电视行业制定了相关的规划和发展方针。例如, 全国有线电视广播电视
2、专用网总体规划;广播电视科学发展”九五”计划和2010年长期规划;全国广播电视专用微波网总体规划;广播电视卫星应用总体规划;广播电视”九五”发展规划和长期发展目标;广播电视无线覆盖网规划;全国广播电视联网规划;广播电视数字传输技术体制。这些规划的主要内容是发展部级和省级光缆网络,将已有的模拟微波改造成数字微波,最后用卫星光缆和微波把分散的区域性网络联结成符合技术标准的互联互通的大网络。因此,广播电视网络和通信网络、计算机网络一样,将成为中国信息高速公路的基础设施别的一部分。 当前,CATV城市区域网正在加紧改造,力求建成高质量的双向HFC网;农村则通过MMDS实现有线电视覆盖。同时我国有线电视
3、网将从只播送广播电视向综合业务发展,即既开办广播电视业务,又开办付费电视节目点播以及电话数据除数业务。1.2 有线电视系统概况世界上第一个有线电视系统,自20世纪40年代末在美国问世以来,至今已有50多年的历史。在有线电视发展的初期,仅仅是很多用户共用一组室外电视接收电线接收空间开路电视信号,人们称之为共用天线电视(Community Antenna Television )简称CATV。在我国,进入80年代以来,共用天线电视不只是接收空间开路电视信号,同时还接收卫星信号、微波信号，并传送自办节目等,这种系统的传输媒介为同轴电缆,人们称之为电缆电视(Cable TV),简称仍为CATV。进入9
4、0年代至今，CATV传输的不只是图象信号，还有数字信号，并开始向综合信息网发展。传输媒介不只是同轴电缆，还有电缆和微波等，这时CATV的含义就不只是电缆电视，而称为有线电视了。随着新技术、新设备、新功能的不断出现、有线电视网络今后的发展有了新的趋势。1.2.1 光纤化趋势自1988年美国诞生了世界上第一个光纤多路调幅有线电视系统以来，鉴于光纤的高质量、低成本、易维护等一系列的优点，有线电视光纤化的进程之快是试了、始料不及的。而网络的光纤化一直是世界各国也包括中国在内的网络发展主要趋势之一。现在全国有线电视光缆干线已超过27万KM，开始是集中于大中城市，逐渐发展到中小县城及乡镇，有的已实现了光纤
5、到村，目前正处于省到地市、市到县的不断联网和延伸发展之中。 然而，随着光纤逐渐向用户推进，其光纤化的代价将变得越来越高，除非技术上有节点服务100-500用户。光纤到路边光节点后有2-3级RF放大器，每个光接节点服务500-2000用户是我国中近期比较现实的目标。1.2.2 数字化趋势近年来我国在CATV电视领域也发生了一系列的变化，在电视节目制作设备方面已经有相当大的部分实现了数字化，在电视节目源的储存播放方面出现了许多数字设备，包括人们最熟悉的VCD或DVD等。由于传输路径不同，可将数字电视分为三种：从卫星上已可以接受到多套数字压缩编码的节目一般称DVB-S方式，用于地面数字广播电视的称为
6、DVB-T方式，用于有线电视数字传播的称为DVB-C方式，电视系统的全数字化将会引起一系列的技术革新。随着计算机技术和网络技术的发展，信息技术的革命性突破，使人们摆脱了时间、空间及技术的束缚，实现多个对象间的直接交流。计算机和网络在广播电视系统中得到了广泛的应用，字幕机、动画、非线性编辑、新闻、广告、前期素材编辑、特技、配音直至最后播出，无一不依赖计算机和网络技术，如果我们能及时推进有线电视台网络的建成，使其成为一整体，不仅可以提高节目质量、减少工序、节省人力、降低开支，而且实现大联网后将会为用户带来更多的好处，给有线电视的新业务发展打开新天地。可以预见交互式电视、数字电视、网上电视等将是有线
7、电视未来发展的重要领域。数字化是实现自动化、智能化的有线电视传播网络的基础，它将是有线电视网发展的必然趋势。 而数字化最终将形成有线电视、电话、计算机的三网合一的综合业务数字网。原来是完全不同媒体的有线电视、语音计算机数据通信在全部数字化后，都使用同意符号“0”和“1”，只不过它们的速率不同而已，人门可以把这些信号组合在一起，传送到每个家庭。1.3 山区有线电视系统研究意义主要针对山区环境和具体条件，利用电子应用技术进行山区有线电视系统的设计，完成山区住户能够接受卫星电视节目、自办节目以及能够接收当地电视节目，图象质量达到国家规定的标准，无邻频干扰和串扰现象，集中供电， 24小时收视。最终解决
8、老百姓看电视困难的难题,实现一个可以在山区环境下正常运行的、规模中等却较为完整的有线电视系统，让老百姓真正得到文化生活上的实惠。2有线电视的组成和特点2.1 有线电视系统的组成及各部分的作用目前比较典型的有线电视系统主要有以下四部分组成：信号源部分、前端设备部分、干线传输部分及用户分配部分，如图2-1所示, 图2-1 系统组成图2.1.1 信号源部分有线电视系统的信号源分为两大类：一类是从空中收转的各种电视信号，包括电视卫星电视信号，V段、U段电视信号，以及其他有线台通过微波（或光缆）传送过来的电视信号；另一类是有线电视系统自办的电视节目。其主要设备包括卫星地面站，微波站，V段、U段接收天线，
9、摄像机，录像机，电视转播车，播控设备及系统管理计算机等。2.1.2 前端系统部分由于是在山区接收信号，所以要在天线接收端加天放。天线放大器在无线电视接收过程中起着非常重要的作用,弱信号通过它能显著提高输出电平,从而改善信噪比,使收到的电视图像更为理想天线放大器对接收信号的处理方式有:放大后再混合与混合后再放大两种电路从字眼上看好像没有什么区别,只不过这几个字的位置调换了一下,实际上这两种电路的天线放大器使用效果截然不同在电视信号较多和有强信号的地方,放大后再混合的天线放大器明显优于混合后再放大的天线放大器理由是混合后再放大的天线放大器其放大集成电路因工作频带过宽和强弱信号差别过大,易使其进入非
10、线性状态,而造成强信号干扰弱信号本次设计采用前者。该部分是对信号源提供的各路信号进行必要的处理和控制,并输出高质量的信号给干线传输部分,主要包括信号的放大、信号频率的配置、信号电平的控制、干扰信号的抑制、信号频谱分量的控制、信号的编码、信号的混合等等.前端信号处理部分是整个系统的心脏,在考虑经济条件的前提下,尽可能选择高质量器件,精心设计,精心调试,才能保证整个系统有比较高的质量指标。前端主要设备有:天线放大器、调制器、解调器、信号处理器、混合器、放大器、监视器等。2.1.3 干线传输系统部分干线传输系统是一个传输网，由一系列把前端接收处理混合后的电视信号传送到用户分配系统的设备组成。它主要包
11、括各种类型的干线放大器、干线电缆、干线光缆、光发射机、光接收机、多路微波分配系统和调频微波中继等。其任务是把前端输出的高频电视信号高质量地传输给用户分配网，传输方式主要有同轴电缆、微波和光纤。同轴电缆传输是最简单的一种干线传输方式，具有成本低、设备可靠、安装方便等优点。但因为电缆对信号电平损失较大，每隔几百米就要安装一个干线放大器来提高信号电平，由此也引入较多的噪声和非线性失真，使信号质量受到影响。由于电缆的传输损耗在高低频道上有所不同，在高频道上的损耗高于在低频道上的损耗，因而要求校用在干线传输系统上的干线放大器具有电缆均衡功能。为了补偿因温度和湿度等环境因素的变化引起电缆损耗的变化，进而导
12、致传输信号电平的变化，在干线传输线路上还应分段使用带自动电平控制ALC的干线放大器。当干线上需要分出一路信号给支线时，干线放大器要有分支输出的端口或安装干线分支器分出信号。干线传输放大器的供电通常采用远端供电方式，在前端或干线某个合适的位置安装一台电源插入器，使射频信号在同轴电缆中传送的同时，低压交流电源也从同轴电缆中送出。同轴电缆传输方式一般只在小系统或大系统中靠近用户分配系统的最后几公里中使用。光纤传输方式是通过光发射机把高频电视信号转换至红外光波段，使其沿光导纤维传输，接收端再通过光接收机把红外波段的光信号反变换成高频电视信号。光纤传输具有频带宽，容量大、损耗低、抗干扰能力强、失真小、性
13、能稳定可靠等优点。随着技术的进步，光纤传输的成本不断下降，该方式得到了越来越广泛的应用。2.1.4 用户分配系统部分 用户分配网络是有线电视系统的神经末梢，其任务是把来自传输干线的信号分配给千家万户。它包括支线放大器、分配器、分支器、用户终端以及分支线，用户线等。支线放大器的功能是补偿支线中的信号损失，放大信号功率以支持更多的用户。分配器和分支器是为了把信号分配给各条支线和各个用户的某种无源器件，它要求有较好的隔离度和适当前输出电平。分支线和用户线一般均采用较细的电缆，以降低成本和便于施工。2.2 山区有线电视系统的特点（1） 改善了用户电视的收视质量，扩大了电视的覆盖范围。开路电视广播具有直
14、线传播的特点，很容易受城市高大建筑物和边远地区地势的影响而产生弱场强区和阴影区，同时，建筑物和山脉等不仅会阻挡电波，而且还能造成电波的多次反射而产生电视图像的见影和干扰，另外，电视发射台受发射功率限制和空间介质对电视信号传播的衰减，使得距发射台较远地区的信号强度大为减弱，还有，由于各电视发射台的发射位置、高度和发射功率各不相同，使用户接收到的信号强度差别很大。上述因素的存在，使个体接收的用户难以收看到高质量的电视节目。然而对于有线电视台来说，则可以通过选用高增益天线、增加天线放大器、加高接收天线高度和选择合适的位置安装天线措施提高接收信号的质量，再通过有线电视系统传输给用户，从而改善处于不同地
15、理位置和接收环境下用户的收视效果，进而扩大了电视的覆盖范围。（2） 增加了用户接收的电视节目数量，使频谱资源得以充分利用。 由于无线电波频率资源是有限的，国家无线电管理委员会只能按行政区划为各无线电视台分配有限的频道。为了避免邻近地区电视台之间的同频道干扰和同一地区各电视频谱之间的相互干扰，一般来说一个大城市只能设立十个以下的无线电视台，而中小城市只能设立五个以下的无线电视台。由此可见，尽管从频率资源的分配上为无线电视台划分的频道数很多，但真正能够实际利用的频道数却不多。这样不仅用户可以接收的节目数量少，而且也造成了频率资源的浪费。由于有线电视系统本身是一个相对独立的系统，它既不受开路电视信号
16、的影响，也不会对其它系统产生千扰，因而可以最大限度地利用频率资源。此外，有线电视系统通过采用先进的邻频处理技术和启用在开路电视中不可能使用的增补频道，更进一步大大增加了系统内传送节目的数量，节目数达数十套之多。特别是近几年来随着数字压缩技术的发展，使有线电视系统可以传送的节目数超过了上百套。（3） 有利于开展付费电视业务，满足不同用户的特殊要求。 随着有线电视系统节目传送能力的不断提高，使得有条件为不同层次用户提供各专门内容的节目并收取一定费用，如开设体育、电影、音乐、商品信息等频道。相对于无线电视广播，有线电视通过采用加解扰系统更易于付费电视业务中的收费管理，从而取得较好的经济效益和社会效益
17、。（4） 可扩展成多媒体宽带网，提供多种服务业务。 有线电视系统作为一个已经进入千家万户的大型宽带网络，通过对它进行必要的扩充和实施以双向化为代表的技术改造，可以将其扩展成为多媒体宽带接入网，实现其综合利用。通过这一网络不仅可以为用户提供已有的模拟电视广播，还可以提供数字电视广播、图文广播以及电话、电子信箱、Internet接入、影视点播、交互式视频游戏、远程教学、远程医疗、网上购物等综合件服务。3有线电视的信号源 有线电视系统中的信号源与前端设备是整个系统的心脏，其作用是高质量地接收来自开路电视、卫星电视、微波传送以及摄像机、录像机、计算机等信源的电视信号，把经过处理的各路高品质、无干扰杂波
18、的电视信号进行混合，转换成一路含有多套电视节目的宽带复合射频电视信号送入传输分配系统。3.1 无线电视台节目的接收与转播 在有线电视系统转播无线电视信号时，由无线电视台开路发射的VHF/UHF电视信号经高质量的电视接收天线加以接收。当信号较强时，信号可经过带通滤波器消除杂波后直接进入前端；而当信号较弱时，则需加装天线放大器将信号放大到适当电平后才能送入前端做进一步的处理。对调频广播节目的转播则需FM天线接收相应的信号。因此，天线接收性能的好坏直接影响着对无线电视和广播节目的转播质量。3.1.1 电视接收天线 电视接收天线的主要作用是接受电视台发出的射频电磁波能量，而选择所需要的电视频道、抑制外
19、界的干扰是电视接收天线的另一重要作用。此外通过选择增益较高的接收天线还可以提高对微弱电视信号的接收能力。3.1.2 天线放大器天线放大器的作用是放大从天线上收到的微弱电视信号，使进入前端设备的载噪比C/N得到提高。天线放大器可分为宽带放大器和单频道放大器两种，宽带放大器主要用于放大UHF频段的信号或远离所有发射台的边远地区。在有线电视系统中则更常采用单频道放大器，这是因为天线放大器放大的常常是很微弱的信号，若采用宽带放大器，当本地较强的信号同时进入天线放大器后会对弱信号产生互调和交扰。单频道放大器又称为选频放大器，其基本结构是在放大器输入端加入带通滤波器。由于它只对某一特定频道信号进行放大，可
20、以有效地抑制本频道以外的各种信号干扰，然而选种回路的引入会带来插入损耗，使噪声系数增加。3.2 模拟卫星电视节目的接收与转播 卫星电视广播系统是由空中、地面两部分构成的一个信号转发，接收系统。卫星电视广播具有覆盖面大、电波利用率高、信道容量大、图像质量好等优点。卫星电视广播系统根据其星上转发器特性主要分为两种类型:一是通信卫星系统，一是直播卫星系统。 通信卫星系统是以通信服务为主，它一般由大型地球接收站接收，适于集体接收后的转播，如有线电视系统。直播卫星是电视广播专用卫星，适应于小口径地面接收站及家庭简易接收。3.2.1 卫星电视接收的室外单元 卫星电视的室外接收单元由天线和高频头组成。 卫星
21、电视接收天线的种类有:前馈式抛物面天线、后馈式抛物面天线、偏馈式抛物面天线。 在卫星电视接收系统的室外单元中，高频头紧接在馈源的末端，其作用是将天线接收到的微弱信号进行放大，并下变频到970-1470MHz频段的第一中频后放大输出，经过同轴电缆送至卫星接收机。高频头主要由滤波器、低噪声放大器LNA、本机振荡器、混频器和中频放大器组成。高频头属于微波器件，处于室外的恶劣环境，为使其长期稳定地工作，应采取良好的密封和防腐、防雷措施。3.2.2 卫星电视接收的室内单元 卫星电视接收的室内单元主要由功率分配器和卫星电视接收机组成，其作用是将室外单元经同轴电缆送来的第一中频信号经分配、放大、变换后得到视
22、频全电视信号和伴音输出。 功率分配器的主要作用是将室外单元送来的第一中频信号分成若干路，供若干个接收机使用，从而可以利用一套室外单元同时收看若干个频道的节目，实现多频道接收，以提高天线系统的利用率。功率分配器可以分为有源和无源两种。 模拟卫星电视接收机的主要功能是将来自高频头的第一中频信号进行低噪声放大、变频和解调后输出视频全电视信号和伴音。为使只有射频输入接口的普通电视接收机能够接收卫星电视接收机的信号，一般卫星电视接收机还包括，一个电视调制器，将视频和伴音信号按开路广播电视要求调制到VHF或UHF频段。此外，为了接收不同极化方向的卫星电视信号，卫星电视接收机还具有极化输出端子，以改变天线的
23、极化方向。3.3 自办节目的播出与联网节目信号接收有线电视台的录像和视盘节目的播放需要相应的录像机和视盘机，而现场实况转播则需要摄像机、切换器、监视器、控制台等设备，自己编辑制作节目则更需要编辑机、同步机、专业录像机、时基校正器、字幕机、特技切换台等一系列设备。4有线电视的前端设计前端设备是有线电视系统的心脏，其作用是将从各种信号源输入的射频电视信号经频率变换或将基带电视信号经过调制后加以混合，形成一路高质量的、含有多套电视节目的宽带复合信号，送入传输分配系统。4.1 邻频传输主要性能参数（1） 邻频道抑制 指信号处理器对输入电视频道的上、下邻频道电视信号的抑制能力,必须大于或等于60dB。（
24、2） 带外杂散输出 指信号处理器在输出本频道信号的同时，也会产生带外寄生输出，它对其他频道会造成干扰。（3） 输入频道 信号处理器输入的是天线接收的空间开路电视信号，输入频道范围很宽，通常接收VHF、UHF（48-856MHz）标准频道的开路电视信号。（4） 射频输入电平 信号处理器输入电平一般在50-90dB之间。（5) 射频输出电平 信号处理器的输出电平一般为120dB左右,有-10dB左右的可调整量。（6) AGC特性 当信号处理器输入电平在一定范围内波动时,要求信号处理器的输出电平基本不变,这种能力称为AGC特性。（7) 带内和带外载噪比 信号处理器的噪声可分为带内和带外两部分,带内载
25、噪比分两段计算:当输入电平在50-70dB之间时按照前述载噪比和噪声系数的关系(C/N=Sa-Nf-2.4)进行计算；当输入电平大于70dB时，通常信号处理器内的自动增益控制起作用，载噪比的指标直接，由产品样本给出。我国规定了信号处理器的两个指标：一个是最大增益（即自动增益控制没有起作用）时的噪声系数，另一个是70dB以上输入时的载噪比。（8） 图像、伴音功率（V/A）的可调范围 相对于图象载频输出电平的伴音载频电平的可调量，要求调节范围为10-20dB，通常调节为17dB。4.2 前端设备选型 本系统采用独立的总前端传输模式，系统前端开路电视接收天线采用八木天线，经实测,天线输出电平均大于6
26、0dBuV以上，卫星接收采用4.5M高质量抛物面天线，选用四川九州电器公司生产的型号WTP4.5-1，高频头选用25K低噪声器件，卫星接收机选用东芝TSR-C4卫星接收机；天线放大器选用深圳天河电子设备有限公司生产的,型号为MW-27的天线放大器；混合器选用四川九州电器公司生产的,型号为HC-12X的混合器； 调制器选用美国JERROLD公司生产的频率可变调制器,型号为：S890D-C。卫星传输链路在接收机输出端的视频S/N统一加权可达54dB以上。导频信号利用相应频道调制器的图象载频。 前端设备清单 表4-1产品型号厂家八木天线V4LH5T航空航天部607所八木天线V11LH12T航空航天部
27、607所八木天线U20LH17T航空航天部607所八木天线U29LH20T航空航天部607所卫星天线WTP4.51四川九洲电器公司功分器MW-77xF深圳迈威有线电视器材公司混合器HC-12X四川九洲电器公司卫星接收机TSR-C4东芝公司解调器S890D-C美国JERROLD公司调制器S450M-II美国JERROLD公司天线放大器MV-27深圳天河电子设备有限公司 4.2.1 前端放大器 前端放大器用于对输入和输出前端系统的信号进行放大,在本前端系统中主要使用的放大器是天线放大器,使其对天线输出的弱信号进行放大处理。在本设计前端中主要用到的是天线放大器。（1） 天线放大器的作用在有线电视系统
28、中,当某个频道电视接收天线输出的信号电平比较低时,会导致不能满足后继的信号处理器、调制器等设备的动态工作范围；或会导致该频道的载噪比不能满足设计要求,此时需要在天线输出端设置天线放大器,对天线输出的弱信号进行放大,使其满足后继设备对电平的要求,且提高该频道的载噪比.（2）天线放大器的主要性能参数 1) 工作频带 工作频带是指天线放大器能正常工作的输入信号的频带宽度.依据工作频带宽度的不同,天线放大器可分为单频带放大器和宽带放大器，单频道放大器用在混合器之前，对每一个频道的信号分别进行放大，宽频带放大器可以用在混合器之前，用于对VHF/UHF中某一频段信号的放大，也可以用在混合器之后，对所有频道
29、的信号同时放大，使其具有足够高的信号电平送入传输分配系统。 2) 幅频特性 对于宽带放大器而言,放大器对信号的增益与频率的关系称为放大器的幅频特性,又叫频响。频响包括带内平坦度和带外衰减。带内平坦度是指工作频段内各频率点电平相对于基准频率点电平的变化量,以分贝表示,取最大变化量。带外衰减是指工作频段范围以外(常取中心频率f0段外某一频率以外)各频率点电平与基准频率点电平之差,以正分贝值表示,取最小值。带内平坦度越小,带外衰减越大,说明该放大器的幅频特性越好。 3) 增益 放大器的输出和输入电压之比,即放大倍数,称之为增益,常用分贝表示。它等于输入电压与输出电压之差。如下式: (dB) （ 式4
30、-1） (dB) （ 式4-2）式中:V1-放大器的输入电平值,dB； V2-放大器的输出电平值，dB； S1-放大器的输入电平值，dB； S2-放大器的输出电平值，dB；G-放大器的增益，dB；天线放大器的增益一般在20-30 dB之间，且增益可调整。 4）最大输出电平 放大器都有一个线性工作范围。对于宽带放大器而言，当输出电平过大，超出线性工作范围时，就会产生非线性失真。放大器的最大输出电平，是指同时放大两个以上信号时，交、互调失真在规定范围（46dB/57dB）内时的输出电平极限值。对于单频道放大器而言，指放大器在线性放大区的最高输出电平。放大器的实际输出电平，一般均比最大输出电平低，在
31、满足后继设备要求的情况下，输出电平低，非线性失真将会减小。 5）噪声系数 对于需要设置天线放大器的频道而言，天线放大器是该频道传输链路中第一级放大器，该放大器的噪声对整个系统的载噪比影响很大，在选择天线放大器时，应尽量选择低噪声的放大器。目前的天线放大器噪声系数大约在3dB左右。4.2.2 调制器 调制器是前端的重要设备之一，其任务是将有线电视系统中所传输的各种视音频信号变成能够在系统中传输的高频信号，输入调制器的视音频信号可以是自办节目摄像机、录像机和视盘播放机的输出，也可能是卫星电视接收机、微波电视接收机或开路电视接收机的输出。 调制器根据对信号的处理方式,可分为:高频直接调制器、中频处理
32、方式调制器.根据输出频道是否可调分为:固定式调制器、捷变式调制器。根据接收信号的性质可分为:电视调制器、立体声调制器等等。高频直接调制器虽然也可做成残留边带调制器,但各项指标特别是视频性能比较差,不能满足邻频传输的条件,只有在一些小规模的系统中为了降低成本才采用这种调制器,属于淘汰产品。 中频处理方式调制器性能好,生产方便,采用SAWF声表面滤波器,在邻频传输的有线电视系统中，均采用这种调制器。调制器产生的噪声是宽带的,它可以覆盖整个系统的工作频率范围。因此,任何一个调制器输出的载噪比,是有两个部分组成。一部分是调制器的带内载噪比,另一部分是调制器的带外载噪比,调制器的带内载噪比指的是调制器输
33、出的8 MH带宽内本频道的图象载波电平与本频道内输出的噪声电平的比值。它也是由两个部分组成:一部分是调制电路产生的视频信噪比;另一部分是射频电路产生的载噪比.因而分别给出两项设备指标,要求将视频信噪比转换成载噪比,(载噪比=不加权视频信噪比+6.4dB),再和射频部分的载噪比迭加起来才是总的载噪比。一部分工厂给出的是总的信噪比,在系统计算时要换成载噪比。 调制器带外载噪比指的是调制器输出的带外噪声虽然不影响本频道,但是当为邻频传输时会影响其他频道。结果,对于任一个调制器的输出而言,除本身的带内载噪比外,还要加上其他频道调制器的带外载噪比。调制器的数量越多,调制器输出端的载噪比下降越多。 固定式
34、调制器,即输出频道固定,这种调制器的输出端有窄带频道滤波器,对带外噪声有抑制作用,此时调制器输出端的载噪比可按下式计算: （式4-3） （式4-4）式中: -单个调制器的带外载噪比 N-调制器的数量 -单个调制器的带内载噪比 -单个调制器的总载噪比 在调制器电路中,视、音频处于两个独立的通道,需要将音频信号电平进一步的压低,以免产生伴音干扰图象。国标规定V/A17 dB 以上。调制器输出的射频信号电平通常在110-125 dB之间,输出电平可调.由于电子器件本身的原因和外界的影响,输出电平总是在一定范围内波动,要求输出电平变化在5 dB以下最好。4.2.3 混合器 混合器是把两个或两个以上的输
35、入信号混合在一起馈送到一个出口去的设备。混合器还有滤除干扰和杂波的能力，并实现系统设备之间的阻抗匹配。在本系统中将要使用到两种混合器,一种是宽带传输线变压器混合器,另一种是分配器式混合器。（1） 主要参数 1）工作频道 每一个型号的混合器均只能正常工作在一定的频率范围内,在此频率范围内,各项电气性能指标均满足一定的要求。 对于滤波器式混合器,所需混合的输入频道必须与混合器各输入端的工作频率相对应;对于宽带传输线变压器式混合器,有上限频率为450MHz、550MHz、750MHz等的混合器，需要根据有线电视系统的工作频率范围来选择。 2）插入损耗 对于无源混合器而言，串接在前端电路中，总是要消耗
36、一定的功率。混合器输入功率与输出功率之比称为插入损耗；若采用分贝表示则为输入端电平与输出端电平之差。即： 插入损耗=输入端电平 输出端电平 （ dB ） （式4-5）滤波器式混合器的插入损耗比较少，一般不超过4 dB，宽带传输线变压器式混合器插入损耗很大，可达20 dB左右。 3）带内平坦度和带外衰减 带宽混合器通常要求带内平坦度在1-2 dB之间，带外衰减大于20 dB。 4）相互隔离度（指输入端之间） 给某一输入端加入一信号，该信号电平与其他输入端出现的该信号电平之差，称为混合器的相互隔离度。在有线电视前端中，多路混合器的输入端同时加入了很多电视信号，希望任意一个输入的信号不要在其他输入端
37、出现，或出现的信号很微弱，以免相互影响。当某一输入端开路或短路时，这种相互影响也应降为最低。因此混合器的相互隔离度越大，各个输入端之间的相互影响就越小，在有多个频道的邻频前端中，要求混合器的相互隔离度大于30dB以上。 5）反射损耗 这是反映混合器输入、输出端阻抗匹配程度的一项指标，要求应与其他相接部件之间良好匹配。4.2.4 卫星接收机 卫星电视模拟接收机接收LNB输出的第一中频信号，对其进行变频、放大、解调等一系列“加工”处理后，输出视频信号、音频信号和射频信号。为了能与今后的PCM数字伴音兼容，电视接收机还有输出全电视的复合基带信号的输出接口（即包含有伴音副载波的宽带视频信号），将来需要
38、接收PCM数字伴音时，可再附加一数字伴音解调单元。一般的卫星电视接收机在同一时间只能输出一套节目，也有个别型号的接收机可同时输出2-4套节目，这种接收机叫多信号卫星电视接收机，在本系统中所采用的是接收机在同一时间只能输出一套电视节目。4.3 前端系统结构 图4-1 前端系统图4.4 前端技术指标计算 据国家广播电视GY/T1061999有线电视广播系统技术规范,系统总指标及各个组成部分分配指标见下表。 表4-1 系统总指标分配表总指标（dB）各部分分配指标前端（dB） 干线（dB） 用户（dB） C/N 44 5/10 47 4/10 48 1/10 54 CM 484/10 566/10 5
39、2.4 CTB 544/10 626/10 58.4对于由调制器组成的前端电路，只要天线的输出电平在调制器的输入电平范围之内，则解调器输出的视频信噪比均较高，因此，这类前端的载噪比主要取决于调制器自身的载噪比。本前端均为频道型器件,理论上无非线性失真,主要考虑的指标是载噪比.根据调制器参数(,)可知,任一频道载噪比由两部分组成: （式4-6） （式4-7）所以 （式4-8） 以上可见，前端系统设计符合设计标准。5干线传输系统设计有线电视传输分配系统的作用是把前端输出的宽带高频电视信号经干线传输后，由用户分配系统送入千家万户。为了向各地点传输符合要求的信号，传输干线一般要组成一个覆盖用户区的传输
40、网络。传输网络的结构形式可以是星型、树型或星树型，在某些场合也可以采用网格型或环型结构。在中小型和较近传输距离的有线电视系统中，传输干线一般较多采用同轴电缆。但随着系统的扩大、距离的延长，电缆传送的电视信号质量将产生严重下降，因此在大型和较远传输距离的有线电视系统中，传输干线普遍采用光缆和微波系统。在本系统中考虑到山区经济和传输距离等综合因素,本系统采用550MHz邻频传输模式,干线采用同轴电缆传输方式.干线放大器均采用低压集中供电方式，集中供电的低压交流电为60V/50Hz。5.1 干线器件的选型根据任务书要求，干线放大器选用美国杰洛德（Jerrold）公司前馈型放大器,型号：5F27PSA
41、,该放大器可作双向传输,其噪声系数;干线选用美国Commn/Scope生产的QR-540电缆,该电缆典型值55MHz时衰减1.54 dB/100m,550MHz时衰减5.18 dB/100m。5.2 干线电长度、放大器间距、增益的计算 以最长干线为例,本系统最长干线5Km.传输线电长度 （L）= 5.1850 = 259 (dB) （式5-1）放大器增益 ( G ) = 24 (dB) （式5-2）串接放大器台数 （n）= 259/24= 10.811 (台) （式5-3）放大器间距 （D）= 24/0.0518 = 463 （m） （式5-4）5.3 干线系统图图5-1 干线系统图5.4 干
42、线技术指标的计算（1） 对干线指标再分配 已知,干线由11台5F27PSA放大器串接,则每台放大器应满足的指标为: （式5-5） （式5-6） （式5-7）（2） 设计干线放大器输入、输出电平值1)放大器输入电平的确定 （式5-8）考虑余量，取 。2) 放大器输出电平的确定 （式5-9）验算:根据厂家给出的放大器指标可得，,则：根据每台放大器应满足,得： 符合要求 （式5-10）根据,得： 符合要求 （式5-11）（3）干线传输部分的计算根据放大器的实际工作电平，等间隔设置时，干线部分的指标为： （式5-12） （式5-13） （式5-14）以上可见，干线部分设计符合要求。5.5 温度变化对干
43、线系统指标的影响前面的计算都是在20时电缆的衰减常数作为基准的.该地一年四季的温度变化为-10-+40,已知: QR-540电缆的温度系数为0.1 dB%/.由于电缆的温度特性,在-10时,电缆的衰减量最小,将会导致系统的非线性指标最差;在40时,电缆的衰减量最大,将会导致系统的载噪比指标最差。干线部分指标的变化:（1） 载噪比的变化在40 时,电缆衰减的增大将会导致干线放大器输入电平下降,但由于干放具有ALC功能,这种下降不会累积.两台干放之间的电缆衰减变化量为L=4630.05180.001(40-20)0.5 dB,因此每台干放的输入电平将为,每台放大器的的载噪比为: （式5-15）所以 （式5-16）符合设计标准。（2） 非线性指标的变化在-10时,电缆的衰减将减小,由于放大器具有ALC功能,因此干放的输出电平基本保持不变,即干线部分的非线性指标基本不变。6用户分配系统有线电视前端输出的信号,经过干线传输网的传输,将信号传输至用户分配系统,再通过分配系统网络的分配,将信号传送到每个用户.在本论文中以一个村的分配网络为例重点介绍用户分配系统的设计.设第11台干线放大器桥接输出端输出的电视信号传送到此村,如图6-1所示.根据传输距离和用户的数量,该分配系统由二级延长放大器和一级分配放大器而成。