第6章 前端系統(tǒng)

一、教學(xué)內(nèi)容前端（一）二、教學(xué)目的1、了解前端的技術(shù)發(fā)展2、熟練掌握前端的功能和技術(shù)要求3、掌握載噪比的計(jì)算三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：前端的技術(shù)要求。難點(diǎn)：鄰頻前端的組成與要求。

第六章前端系統(tǒng)第一節(jié)前端組成及功能要求

一、前端的功能

前端：CATV系統(tǒng)的信息源和交換處理中心。

功能：完成對(duì)各種信號(hào)的接收、加工、處理、組合和控制，為全系統(tǒng)提供用戶所需要的廣播電視節(jié)目信號(hào)，以及與系統(tǒng)正常運(yùn)行相關(guān)的參考信號(hào)。完整的電纜電視前端三個(gè)組成部分：①模擬前端部分②數(shù)字前端部分③數(shù)據(jù)前端部分1、模擬前端部分

功能：主要完成模擬廣播電視各類信號(hào)源的接收和下行模擬電視信號(hào)和調(diào)頻聲音廣播信號(hào)的加工、處理、組合和控制，并將各路信號(hào)混合成復(fù)合RF信號(hào)送給傳輸干線，提供用戶所需要的模擬廣播電視節(jié)目信號(hào)，以及與系統(tǒng)正常運(yùn)行相關(guān)的參考信號(hào)。組成：調(diào)制器、信號(hào)處理器、射頻混合器、解調(diào)器、衛(wèi)星接收機(jī)、SDH傳輸設(shè)備、自辦節(jié)目播出設(shè)備等。2、數(shù)字前端部分

功能：主要完成數(shù)字廣播電視各類信號(hào)源的接收和下行數(shù)字電視信號(hào)和數(shù)字聲音廣播信號(hào)的加工處理，并將各路信號(hào)混合成復(fù)合RF信號(hào)送給傳輸干線，提供用戶所需要的數(shù)字廣播電視節(jié)目信號(hào)。組成：數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)、編碼器、視頻服務(wù)器、適配器、復(fù)用加擾器、QAM調(diào)制器電子節(jié)目指南（EPG）和條件接收系統(tǒng)（CAS）等設(shè)備。數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)有多種方式，既可以在模擬電視傳輸，也可以在數(shù)字電視中傳輸，還可以使用專用通道傳輸。

3、數(shù)據(jù)前端部分

功能：主要完成交互信道中數(shù)據(jù)中心的功能，對(duì)各種數(shù)據(jù)信號(hào)的處理，保障雙向交互業(yè)務(wù)的開(kāi)展。組成：交互信道中心雙向數(shù)據(jù)交換和傳輸設(shè)備、CableModem頭端系統(tǒng)（CMTS）、各種對(duì)應(yīng)的服務(wù)器、交換機(jī)和路由器等設(shè)備組成。其中，CMTS直接與相關(guān)的服務(wù)器連接，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)端服務(wù)器相連接；通過(guò)HFC網(wǎng)與用戶端的CableModem（CM）連接；負(fù)責(zé)給每個(gè)CM授權(quán)、分配帶寬，解決信道競(jìng)爭(zhēng)，并根據(jù)不同需求提供不同的服務(wù)質(zhì)量。二、頻率劃分和頻道配置

標(biāo)準(zhǔn)頻道和增補(bǔ)頻道標(biāo)準(zhǔn)頻道（DS-1～DS-68）：地面電視廣播使用的頻道。分為48.5～108MHz，167～223MHz，470～566MHz，606～958MHz四個(gè)頻段，規(guī)劃了68個(gè)電視頻道。增補(bǔ)頻道（Z-1～Z-42）：在無(wú)線廣播電視之外，專供有線電視使用的補(bǔ)充頻道。開(kāi)發(fā)利用地面電視四個(gè)頻段之間的可用頻道，分別是Z-1～Z-7、Z-8～Z-37和Z-38～Z-42，共有42個(gè)增補(bǔ)頻道。

1、CATV主體部分（有線電視）網(wǎng)絡(luò)的頻率的規(guī)劃2、有線電視系統(tǒng)頻道資源我國(guó)現(xiàn)有主要的CATV系統(tǒng)上限頻率

標(biāo)準(zhǔn)頻道

增補(bǔ)頻道

可傳套數(shù)

300MHz DS-6～DS-12 Z-1～Z-16 23

450MHz DS-6～DS-12Z-1～Z-35 42

550MHz DS-6～DS-22 Z-1～Z-37 54

750MHz DS-6～DS-42 Z-1～Z-42 79

862MHz DS-6～DS-56 Z-1～Z-42 935~65M：數(shù)據(jù)上行，87~108M：調(diào)頻（FM）、數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)111~223M：A頻段223~463M：B頻段，又分為B1、B2兩個(gè)頻段，463~470M：未用470~566M：C頻段，又分為C1、C2兩個(gè)頻段566~862M：D頻段862~958M：E頻段，待定上行通道UPPATH下行通道DOWNPATH56587108566111223463470862958RFMEDAB1B2C2C1頻率規(guī)劃圖f[MHz]3、有線數(shù)字電視下行頻道的五個(gè)頻段頻段包括頻道頻率范圍（MHz）備注AZ-1~Z-7111~167Z-1禁用，Z-2~Z-4避用，Z-5~Z-6可能受固定通信業(yè)務(wù)干擾DS-6~DS-12167~223BZ-8~Z-37223~463Z-21避用，Z-15、Z-22~Z-27可能受固定通信業(yè)務(wù)干擾，Z-35~Z-37優(yōu)用雙向數(shù)據(jù)下行CDS-13~DS-24470~556DZ-38~Z-42556~606Z-38~Z-42優(yōu)用雙向數(shù)據(jù)下行，DS-49~DS-56可能受無(wú)線固定、移動(dòng)通信業(yè)務(wù)干擾DS-25~DS-56606~858EDS-57~DS-68862~958DS-57~DS-58可能受無(wú)線CDMA直放站干擾，DS-62~DS-63可能受數(shù)字電話干擾，DS-68可能受數(shù)字電話基站干擾三、前端的主要技術(shù)指標(biāo)1、前端系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)（1）載噪比（dB）（2）頻道內(nèi)三音互調(diào)IM（dB）≥54dB（3）回波值E≤7%（4）微分增益和微分相位 DG≤10%，DP≤10°（5）色/亮度延時(shí)差Δτ≤100（ns）（6）頻道內(nèi)幅頻特性 ΔL≤2dB；在任何0.5MHz范圍內(nèi)，ΔL≤0.5dB。2、鄰頻設(shè)備特殊要求（1）相鄰頻道抑制≥60dB，帶外寄生輸出抑制≥60dB；（2）V/A比可調(diào)，一般要求V/A比為17dB，14～23dB連續(xù)可調(diào)，具體調(diào)整按實(shí)際效果確定；（3）圖像載頻偏差在±20kHz以內(nèi)（長(zhǎng)時(shí)間）；（4）對(duì)設(shè)備內(nèi)變頻器產(chǎn)生的非線性失真嚴(yán)格控制，采用陷波器抑制失真；（5）相鄰頻道電平差≤2dB，防止電平高的頻道對(duì)電平低頻道產(chǎn)生交調(diào)串像。四、前端對(duì)各種信號(hào)的處理方式

1、來(lái)自衛(wèi)星的節(jié)目（1）衛(wèi)星廣播簡(jiǎn)介衛(wèi)星廣播的過(guò)程：先由定點(diǎn)在赤道上空的地球同步衛(wèi)星接收地面上行站送出的電視信號(hào)，再將它轉(zhuǎn)發(fā)到地球上的指定區(qū)域，實(shí)現(xiàn)電視信號(hào)的衛(wèi)星廣播。工作頻段：C波段（下行頻率3.7～4.2GHz）Ku波段（下行頻率10.7～12.75GHz）每個(gè)頻段分成若干頻道，相鄰頻道間隔19.18MHz。衛(wèi)星傳輸全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，每個(gè)頻道可以壓縮傳送多套電視節(jié)目，最多可達(dá)16套電視節(jié)目。附：前端系統(tǒng)典型框圖

一、教學(xué)內(nèi)容前端的組成和主要設(shè)備（2）二、教學(xué)目的1、了解模擬前端的主要設(shè)備與功能2、熟練掌握數(shù)字前端的主要設(shè)備與功能三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：前端的技術(shù)要求，鄰頻前端，前端設(shè)計(jì)難點(diǎn)：鄰頻道傳輸對(duì)前端的特殊要求第二節(jié)前端的主要設(shè)備一、模擬前端的主要設(shè)備與功能

組成：調(diào)制器、信號(hào)處理器、射頻混合器、解調(diào)器、衛(wèi)星接收機(jī)、自辦節(jié)目播出設(shè)備。

功能：主要完成模擬廣播電視各類信號(hào)源的接收和下行模擬電視信號(hào)和調(diào)頻聲音廣播信號(hào)的加工、處理、組合和控制，并將各路信號(hào)混合成復(fù)合RF信號(hào)送給傳輸干線，提供用戶所需要的模擬廣播電視節(jié)目信號(hào)，以及與系統(tǒng)正常運(yùn)行相關(guān)的參考信號(hào)。1、衛(wèi)星接收機(jī)作用：將高頻頭送來(lái)的-25～-30dBm的第一中頻(0.95～2.05GHz)調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行變頻、放大，并解調(diào)出視頻和音頻基帶信號(hào)。組成：主要由變頻調(diào)諧、解調(diào)、圖像處理和伴音處理4部分及其他附屬功能電路所組成。

衛(wèi)星接收機(jī)組成衛(wèi)星接收機(jī)主要組成部分：變頻調(diào)諧、解調(diào)、圖像處理、伴音處理衛(wèi)星接收機(jī)4個(gè)主要部分功能

(1)變頻調(diào)諧部分

將第一中頻信號(hào)下變頻為第二中頻，并進(jìn)行衛(wèi)星電視頻道的選擇。(2)解調(diào)部分從第二中頻信號(hào)中解調(diào)出全電視基帶信號(hào)。(3)圖像信號(hào)處理部分

從復(fù)合基帶信號(hào)中選擇圖像信號(hào)、濾除伴音信號(hào)，并適當(dāng)處理恢復(fù)成標(biāo)準(zhǔn)的圖像視頻信號(hào)輸出。(4)伴音信號(hào)處理部分

從第二伴音中頻中檢波出音頻信號(hào)，經(jīng)去加重和放大，輸出標(biāo)準(zhǔn)的伴音音頻信號(hào)。衛(wèi)星接收機(jī)的附屬功能電路

(1)穩(wěn)壓電源為接收機(jī)及高頻頭提供工作電源。(2)微處理器(CPU)：實(shí)現(xiàn)對(duì)接收面板的遙控操作，實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)的屏幕顯示。(3)極化調(diào)節(jié)電路用于控制饋源的極化方式轉(zhuǎn)換。(4)射頻調(diào)制器將圖像／伴音信號(hào)調(diào)制在某一頻道上輸出。2、信號(hào)處理器功能：將輸入的某一頻道的射頻信號(hào)，經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換成另一頻道射頻信號(hào)的設(shè)備。分類：外差型和解調(diào)-調(diào)制型。固定頻道或頻率捷變的信號(hào)處理器。要求：必須滿足GY/T123-1995《有線電視系統(tǒng)頻道處理器入網(wǎng)技術(shù)條件和測(cè)量方法》。3、電視調(diào)制器電視調(diào)制器：將輸入的圖像信號(hào)（V）和音頻信號(hào)（A）調(diào)制到所需頻道上，轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)輸出的設(shè)備；它是有線電視前端系統(tǒng)中使用最廣泛的輸出射頻已調(diào)信號(hào)的裝置。分類：固定頻道型和頻率捷變型和直接調(diào)制式和中頻調(diào)制式兩種。要求：必須滿足國(guó)標(biāo)GB-11318《30MHz～1GHz電纜分配系統(tǒng)設(shè)備與部件》的規(guī)定。4、調(diào)頻立體聲調(diào)制器功能：將立體聲音頻信號(hào)調(diào)制到87～108MHz調(diào)頻頻段，送入混合器的設(shè)備；是廣播和電視兼容傳輸?shù)闹饕b置。

工作特點(diǎn)：（1）形成導(dǎo)頻制基帶復(fù)合信號(hào)，然后再進(jìn)行中頻調(diào)制；（2）立體聲要求非線性失真指標(biāo)較高，所占帶寬比電視伴音寬；（3）最大頻偏為75kHz，比電視伴音的最大頻偏（50kHz）大。5、導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器

功能：提供電纜傳輸線路自動(dòng)增益控制(AGC)和自動(dòng)斜率控制(ASC)檢測(cè)基準(zhǔn)信號(hào)（導(dǎo)頻信號(hào)）的高穩(wěn)定射頻振蕩器。

導(dǎo)頻信號(hào)作用：作為電纜干線傳輸系統(tǒng)中自動(dòng)增益控制（AGC）和自動(dòng)斜率控制（ASC）放大器的檢測(cè)基準(zhǔn)信號(hào)（導(dǎo)頻信號(hào)），自動(dòng)控制電路按照導(dǎo)頻信號(hào)幅度變化產(chǎn)生控制電壓，改變放大器的增益和斜率，使電纜干線傳輸系統(tǒng)性能保持在許可范圍內(nèi)。6、電視解調(diào)器功能：把輸入的已調(diào)電視信號(hào)解調(diào)成視、音頻信號(hào)的設(shè)備。

使用特點(diǎn)：一般與調(diào)制器配合使用。與調(diào)制器配合工作后完成的功能與信號(hào)處理器相同，但比信號(hào)處理器方式靈活，可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和信號(hào)質(zhì)量，有利于系統(tǒng)長(zhǎng)期正常工作。要求：應(yīng)滿足GY/T139-1999《有線電視系統(tǒng)電視解調(diào)器入網(wǎng)技術(shù)條件和測(cè)量方法》的要求。7、混合器功能：將兩個(gè)或多個(gè)射頻輸入信號(hào)饋送給一路輸出，達(dá)到多路復(fù)用的設(shè)備。分類：濾波器式和傳輸線變壓器式頻道混合、頻段混合和頻道與頻段混合二混合、四混合……十六混合等多種。主要電氣性能：工作頻率、插入損耗、相互隔離、帶外衰減、帶內(nèi)平坦度和反向損耗。要求：應(yīng)滿足GY/T138-1999《有線電視系統(tǒng)用無(wú)源混合器（5~1000MHz）入網(wǎng)技術(shù)條件和測(cè)量方法》的規(guī)定。8、光纖配線架功能：連接外線光纜和光通信設(shè)備的配線架。作用：可實(shí)現(xiàn)光纜的固定與可靠接地、光纜的終接、調(diào)線，及光纜纖芯和尾纖的保護(hù)。結(jié)構(gòu)：采用全封閉結(jié)構(gòu)，它由機(jī)柜和大、小兩種模塊機(jī)箱組成。特點(diǎn)：

框架式結(jié)構(gòu)；托盤(pán)為雙層結(jié)構(gòu)，下層為尾纖存貯及設(shè)備分配區(qū)，上層為熔接區(qū)；開(kāi)剝的光纜利用喉箍固定在機(jī)架左門(mén)內(nèi)，加強(qiáng)芯與金屬鎧甲層通過(guò)匯流接地組件可靠接地，提供光纜開(kāi)剝保護(hù)組件，保護(hù)光纖曲率半徑；走線架存貯多余的跳纖。9、其它有關(guān)設(shè)備（1）分波器：將輸入多個(gè)信號(hào)分成幾路不同頻率區(qū)段的信號(hào)的裝置。（2）濾波器：具有良好選頻特性的選頻網(wǎng)絡(luò)。（3）陷波器：在某一小段頻率有很大衰減，以濾除某一頻率的選頻網(wǎng)絡(luò)。（4）衰減器：輸出電平較輸入電平下降的器件。（5）大功率不間斷電源：給前端設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠、連續(xù)的交流電源。（6）直流穩(wěn)壓電源：在一定負(fù)載范圍內(nèi)提供十分穩(wěn)定的直流電壓的設(shè)備。二、數(shù)字前端的主要設(shè)備與功能

組成：數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)、編碼器、視頻服務(wù)器、適配器、復(fù)用加擾器、QAM調(diào)制器、電子節(jié)目指南（EPG）和條件接收系統(tǒng)（CAS）等設(shè)備。

功能：主要完成數(shù)字廣播電視各類信號(hào)源的接收和下行數(shù)字電視信號(hào)和數(shù)字聲音廣播信號(hào)的加工處理，并將各路信號(hào)混合成復(fù)合RF信號(hào)送給傳輸干線，提供用戶所需要的數(shù)字廣播電視節(jié)目信號(hào)。1、數(shù)字衛(wèi)星綜合解碼器

功能：數(shù)字衛(wèi)星綜合解碼器是數(shù)字衛(wèi)星接收的一個(gè)組成部分，采用QPSK解調(diào)與MPEG-2解碼技術(shù)，能夠接收和解碼所有DVB/MPEG-2兼容的數(shù)字衛(wèi)星電視節(jié)目，帶有能輸出TS碼流的ASI接口，可直接用作數(shù)字前端接收設(shè)備。2、

MPEG-2數(shù)字編碼器

功能：MPEG-2編碼器就是將模擬音視頻信號(hào)(A/V)按照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮編碼，然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字傳輸流的一種設(shè)備。編碼器具有視頻實(shí)時(shí)數(shù)字預(yù)處理、時(shí)基校正等功能，對(duì)各種類型和不同圖像質(zhì)量的PAL/NTSC模擬電視信號(hào)按MPEG-2的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)字化編碼，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電視節(jié)目傳輸流。3、碼流復(fù)用器

功能：復(fù)用器是將不同來(lái)源如MPEG-2編碼器和其它多路單節(jié)目碼流（SPTS）或多節(jié)目碼流（MPTS）通過(guò)時(shí)分復(fù)用的形式復(fù)接成一路多節(jié)目碼流（MPTS）。復(fù)用器可以通過(guò)前面板設(shè)置參數(shù)，單獨(dú)使用，也可以由前端系統(tǒng)主控機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行控制。

4、加擾器

功能：加擾器可以將來(lái)源于復(fù)用器的多節(jié)目碼流（MPTS）或其他單節(jié)目碼流（SPTS）進(jìn)行DVB同步加擾。同時(shí)，將其所連接的CAS下傳的ECM、EMM等信息復(fù)用進(jìn)碼流中。5、QAM調(diào)制器

功能：QAM調(diào)制器實(shí)際包括基于DVB-C標(biāo)準(zhǔn)的信道編碼和QAM調(diào)制兩部分功能，有些也包括上變頻。信道編碼的目的是保證信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕籕AM調(diào)制是對(duì)經(jīng)過(guò)信道編碼的數(shù)字電視信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，輸出中頻信號(hào)，使其具有很高的抗干擾能力，便于在有線電視模擬網(wǎng)中傳輸。上變頻主要是將調(diào)制器輸出的數(shù)字中頻(IF)信號(hào)變?yōu)樯漕l(RF)信號(hào)后輸出。6、EPG播出系統(tǒng)

EPG又稱電子節(jié)目指南，EPG信息從產(chǎn)生到最終在電視機(jī)上顯示是按照如下流程：生成SI信息，然后送入復(fù)用器，復(fù)用器把SI信息、PSI信息、視頻音頻信息服用后，送入QAM，QAM把高頻信號(hào)送入機(jī)頂盒，機(jī)頂盒經(jīng)過(guò)解析后把信息送入電視機(jī)，電視機(jī)顯示視頻、音頻和EPG。EPG播出系統(tǒng)包括EPG編輯（審核）工作站、EPG數(shù)據(jù)庫(kù)、EPG應(yīng)用服務(wù)器組成。7、條件接收系統(tǒng)（CAS）

基本功能：對(duì)數(shù)字電視進(jìn)行加擾傳輸對(duì)CAS數(shù)據(jù)