配套課件-有線數(shù)字電視技術(shù)

第1章緒論1.1有線電視技術(shù)的發(fā)展歷程1.2有線數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn)1.3有線數(shù)字電視的發(fā)展趨勢1.1有線電視技術(shù)的發(fā)展歷程

有線電視是利用高頻電纜、光纜、微波等傳輸介質(zhì)，在一定的用戶中進(jìn)行分配和交換聲音、圖像及數(shù)據(jù)的電視系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是以閉路傳輸方式把電視節(jié)目傳送給千家萬戶。有線電視技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展離不開現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的孕育和催生。1949年，美國俄勒岡州的阿斯特利亞鎮(zhèn)為了解決電視陰影區(qū)居民收看電視的困難，在山頂上架設(shè)了增益高的大型天線，通過電纜把天線接收下來的信號傳輸?shù)骄用駞^(qū)，分配給用戶，這就是最早的共用天線系統(tǒng)(MATV)，這種方式一直沿用至今。隨著城市建設(shè)的逐步發(fā)展，高層建筑物越來越多，對電視信號形成遮擋，加之各類電波的干擾，致使MATV的發(fā)展受到限制。另一方面，隨著人們對文化、教育和信息等方面需求大幅度的提高，大家不再滿足于當(dāng)?shù)仉娨暸_開路播放的電視節(jié)目，而是期望實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、多頻道、多功能的電視傳播，面對電視大眾新的更高的需求，共用天線系統(tǒng)已無法適應(yīng)新的形勢。換言之，共用天線系統(tǒng)作為有線電視系統(tǒng)的初始階段的歷史使命已經(jīng)完成。大眾需求促進(jìn)了技術(shù)進(jìn)步，技術(shù)進(jìn)步使有線電視跨出了共用天線階段，步入了有線電視的閉路電視階段。這一階段通常被人們稱為有線電視的開路電視階段。

CATV閉路電視階段在技術(shù)上的主要特點(diǎn)是以電纜傳播方式為主的公寓、辦公大樓、小型住宅區(qū)、大型企業(yè)或城域網(wǎng)絡(luò)，所以閉路電視又稱為電纜電視系統(tǒng)。電纜電視系統(tǒng)有效解決了電視節(jié)目的傳輸質(zhì)量和節(jié)目數(shù)量的增加，并在20世紀(jì)60～70年代得到全面發(fā)展。電纜電視采用了鄰頻傳輸技術(shù)，提高了頻帶利用率，增加了頻道容量，同時采用了電平控制技術(shù)，提高了信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。它是在有線電視臺、站配備前端設(shè)備，并用同軸電纜做干線傳輸，以閉路的方式組建電視臺網(wǎng)，其規(guī)模小到幾十戶，大到上萬戶。中小型有線電視網(wǎng)通常采用電纜傳輸方式，而大型有線電視網(wǎng)在體制和結(jié)構(gòu)上已從電纜向光纜干線與電纜網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的HFC形式過渡。有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的第三個階段為有線網(wǎng)絡(luò)電視階段。有線網(wǎng)絡(luò)電視的發(fā)展是伴隨著微波技術(shù)、衛(wèi)星電視技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)的發(fā)展而同步進(jìn)行的。20世紀(jì)80年代，采用多路微波分配系統(tǒng)、光纖傳輸代替同軸電纜進(jìn)行干線和超干線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)入實(shí)用階段，使有線電視的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為合理，規(guī)模更加擴(kuò)大，使大范圍布網(wǎng)成為可能。有線電視由單向傳輸模擬電視節(jié)目向雙向傳輸多功能綜合業(yè)務(wù)方向發(fā)展已成為信息社會的必然趨勢。電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)的“三網(wǎng)合一”是信息社會發(fā)展的需要。隨著光纖技術(shù)逐步引入網(wǎng)絡(luò)主干網(wǎng)，使網(wǎng)絡(luò)帶寬的瓶頸轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)最后1000米范圍的用戶接入系統(tǒng)。相比之下，采用同軸電纜分配結(jié)構(gòu)的有線電視分配網(wǎng)要比采用銅絞線的電信接入網(wǎng)更具有優(yōu)勢。HFC結(jié)構(gòu)的有線電視網(wǎng)，其數(shù)據(jù)傳輸速率是目前采用ADSL或N-ISDN接入方式的電信網(wǎng)的20～200倍，且傳輸距離長，運(yùn)行成本低。因此近幾年來，有線電視網(wǎng)的寬帶特性備受關(guān)注，使得在國外有多個電信業(yè)巨頭不斷出資并購有線電視網(wǎng)?？傊?，CATV網(wǎng)絡(luò)以其實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性和先進(jìn)性，不僅在國外，而且在國內(nèi)僅僅用了十多年時間，就已發(fā)展和形成了一個巨大的產(chǎn)業(yè)。為了適應(yīng)數(shù)字電視廣播或未來高清晰度電視廣播的傳輸要求，并滿足不斷增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求，有線電視系統(tǒng)的數(shù)字化勢在必行。有線數(shù)字電視階段又稱數(shù)字有線網(wǎng)絡(luò)電視階段，它是有線電視技術(shù)發(fā)展的高級階段，是先進(jìn)的有線電視系統(tǒng)。有線數(shù)字電視匯集了當(dāng)代電子技術(shù)許多領(lǐng)域的新成就，包括電視、廣播、微波傳輸、數(shù)字通信、自動控制、遙控遙測和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)等，而且還將與“信息高速公路”緊密地聯(lián)系在一起。衛(wèi)星傳送與地面有線電視覆蓋的星網(wǎng)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)模式不僅成為21世紀(jì)廣播電視覆蓋的主要技術(shù)手段，也將構(gòu)成“信息高速公路”的基礎(chǔ)框架。它將改變傳統(tǒng)的信息傳遞模式，打破行業(yè)界限，做到統(tǒng)一規(guī)劃，建立一個寬頻帶、高速率的公用信息網(wǎng)絡(luò)，利用多媒體技術(shù)把計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、錄像機(jī)、錄音機(jī)、電話機(jī)、電傳機(jī)和游戲機(jī)等融為一體，進(jìn)行文字、圖像、音頻、視頻的多功能處理，將各種社會所需的信息服務(wù)業(yè)務(wù)納入網(wǎng)絡(luò)，從而給人們的工作、學(xué)習(xí)、衛(wèi)生保健、商業(yè)購物和娛樂方式帶來一次革命。目前世界范圍內(nèi)通用的數(shù)字有線電視網(wǎng)結(jié)構(gòu)為光纖同軸電纜混合網(wǎng)，即HFC網(wǎng)。該網(wǎng)既可以傳輸數(shù)字電視節(jié)目，也可以傳輸模擬電視節(jié)目，還可以傳輸數(shù)據(jù)，以及與Internet網(wǎng)相接。我國最早使用的數(shù)字電視系統(tǒng)是中央電視臺的衛(wèi)星加密頻道?？紤]到我國電視廣播的主要傳輸方式是有線電視廣播，如何充分利用有線電視的帶寬優(yōu)勢和HFC雙向傳輸網(wǎng)絡(luò)使數(shù)字電視在有線電視網(wǎng)中得到充分應(yīng)用，成為眾多廠家都在考慮的問題。人類已步入21世紀(jì)，這是個信息技術(shù)飛速發(fā)展的時代，其基本特征是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化?？v觀世界，各國都在提出自己的信息基礎(chǔ)建設(shè)計(jì)劃。美國在1988年就成立了“有線電視實(shí)驗(yàn)室”，由它來制定業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)。日本也于2000年6月成立了“日本有線電視實(shí)驗(yàn)室”，開始了制定標(biāo)準(zhǔn)的工作。為了進(jìn)一步發(fā)展有線電視技術(shù)，從2000年4月起，日本開始了大容量有線電視傳輸技術(shù)、有線電視安全技術(shù)和雙向傳輸技術(shù)的研究開發(fā)。我國的有線電視經(jīng)歷了30余年的發(fā)展，已經(jīng)成為世界第一有線電視用戶國。我國的有線電視網(wǎng)絡(luò)覆蓋率達(dá)52%，入戶率達(dá)27%，它已成為國家主要的信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之一。當(dāng)前，我國的有線電視正在向數(shù)字化、多功能化、產(chǎn)業(yè)化和全國聯(lián)網(wǎng)的方向普及和發(fā)展。我國有線數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)公布，該標(biāo)準(zhǔn)為大力發(fā)展有線數(shù)字電視奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。我國的數(shù)字電視廣播得到各級政府、有線電視運(yùn)營商、設(shè)備制造商、投資商的普遍認(rèn)同，目前全國各有線電視臺(網(wǎng))都已開始了數(shù)字電視廣播，他們在積極探索如何利用有線電視網(wǎng)開展數(shù)字電視業(yè)務(wù)，有線電視的數(shù)字化改造和整體轉(zhuǎn)換已拉開序幕并取得了巨大成功。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，2005年全國已有49個大中城市開通了數(shù)字有線電視，目前正向中小城鎮(zhèn)縱深發(fā)展。 1.2有線數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn)

有線電視網(wǎng)之所以經(jīng)過短短幾十年就能夠在國內(nèi)外得以迅速發(fā)展，說到底是與其自身的優(yōu)勢分不開的。有線數(shù)字電視的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)可以解決位于電視信號弱場強(qiáng)區(qū)和陰影區(qū)用戶的電視接收問題，提高電視覆蓋率。

(2)抗干擾，提高了圖像的質(zhì)量。

(3)增加了頻道，可供給用戶更多電視節(jié)目。一般一個大城市的電視臺能發(fā)射七八套開路電視節(jié)目，中小城市的電視臺能發(fā)射四五套電視節(jié)目，否則將會與鄰近地區(qū)的電視臺形成同頻干擾。因此，僅靠開路傳輸電視節(jié)目，一個用戶的電視機(jī)能夠收到的電視節(jié)目是很少的。有線電視系統(tǒng)是一個獨(dú)立系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)部傳輸?shù)男盘柌皇芡饨绺蓴_，也不干擾其他系統(tǒng)的信號，因而最大限度地利用了頻率資源。除國家統(tǒng)一的電視標(biāo)準(zhǔn)頻道外，還可設(shè)立幾十個增補(bǔ)頻道，例如550MHz的模擬系統(tǒng)可傳60套節(jié)目。若采用先進(jìn)的數(shù)字碼率壓縮技術(shù)，僅在一個頻道內(nèi)便可傳輸8～10套節(jié)目，因此，該系統(tǒng)可為用戶提供幾百套不同的電視節(jié)目。

(4)便于綜合利用。有線電視最大的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)綜合利用。有線電視系統(tǒng)是一個大型的寬帶網(wǎng)絡(luò)，它把千家萬戶聯(lián)系起來，我們不僅能在有線網(wǎng)絡(luò)中傳輸電視節(jié)目，而且還可傳送電話，包括可視電話及各種數(shù)據(jù)。

隨著有線電視向數(shù)字化方向發(fā)展，有線電視將能實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字業(yè)務(wù)及交互式電視業(yè)務(wù)等新型服務(wù)方式，CATV網(wǎng)將成為多功能服務(wù)網(wǎng)。由此可以看出，有線數(shù)字電視比有線模擬電視將顯示出更多、更突出的優(yōu)點(diǎn)，概括如下:

(1)收視節(jié)目更多，內(nèi)容更豐富。

有線數(shù)字電視用戶收視的節(jié)目更多，這有三個方面的含義：一是可收看常規(guī)電視頻道的節(jié)目數(shù)大大增加；二是數(shù)字信號的比特流可以在一個傳輸頻道內(nèi)復(fù)接、交織，因而可使輔助信號或數(shù)據(jù)信號與視、音頻信號一起被發(fā)射、傳輸、儲存或處理，使原來的廣播電視頻道具有拓展綜合信息廣播的功能，增加了廣播電視節(jié)目的多樣性；三是數(shù)字業(yè)務(wù)、交互式電視業(yè)務(wù)專用頻道的開播，用戶由單純的收視者變?yōu)榉e極的參與者，利用專用頻道還可進(jìn)行電話、計(jì)算機(jī)瀏覽等業(yè)務(wù)，也可以實(shí)現(xiàn)電視購物、電子銀行、遠(yuǎn)程教育、VOD等新型有條件接收的交互式業(yè)務(wù)。我國模擬電視的頻道寬帶是8MHz，一個8MHz電視頻道可以傳輸8～10套數(shù)字電視節(jié)目(有線數(shù)字電視的調(diào)制方式為64QAM)。也就是說，在不增加模擬信號頻道的情況下，可以開展視頻點(diǎn)播(VOD)及其他多媒體業(yè)務(wù)。另外，有線數(shù)字電視的節(jié)目源更為豐富，除了可以轉(zhuǎn)播當(dāng)?shù)仉娨暸_開路發(fā)送的電視節(jié)目、衛(wèi)星電視節(jié)目及其他有線電視臺或企事業(yè)單位的有線電視節(jié)目外，也可以轉(zhuǎn)播光碟、計(jì)算機(jī)硬盤、互聯(lián)網(wǎng)等媒介上的娛樂、特技或解說的內(nèi)容，使節(jié)目內(nèi)容豐富多彩。

數(shù)字電視在信號源編碼方面已有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，因此有線數(shù)字電視信號源進(jìn)行國際間的交流更為方便、快捷。

(2)圖像質(zhì)量更好，伴音更為悅耳動聽。眾所周知，有線電視由于采用閉路方式傳輸信號，因此使圖像質(zhì)量大大優(yōu)于開路收視無線電視信號的圖像質(zhì)量。即使用普通彩色電視機(jī)收看，有線數(shù)字電視信號的圖像質(zhì)量也會更好(一般會提高一級)。

特別是在傳輸高清晰度的數(shù)字電視信號后，配合高清晰度的彩色電視機(jī)，可使用戶真正觀看到寬屏幕電影般的藝術(shù)效果；數(shù)字電視信號本身的技術(shù)特點(diǎn)，如無噪聲積累，不怕干擾，無幅度失真等，再加上閉路傳輸方式，較為徹底地解決了圖像重影、干擾等影響圖像質(zhì)量的諸多因素，從而使高清晰度的信號源能夠高質(zhì)量地傳輸?shù)娇蛻舳恕?shù)字電視信號的伴音質(zhì)量本身就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模擬電視，與CD音質(zhì)等同。特別是高清晰度數(shù)字電視的伴音為5.1聲道，加上有線電視優(yōu)越的傳輸條件，為用戶身臨其境地聆聽優(yōu)美的電視伴音提供了條件。

(3)頻道資源的利用更為充分。頻譜資源是有限的，對于無線傳輸?shù)碾娨曨l段有著嚴(yán)格的劃分。我國的無線電視臺、轉(zhuǎn)播臺通常采用隔頻發(fā)射方式，或VHF頻段覆蓋范圍靠近的兩個電視臺、轉(zhuǎn)播臺的工作頻道彼此之間至少要隔一個頻道，UHF頻段要隔六個頻道。例如，在北京地區(qū)中央電視臺第一套節(jié)目安排在VHF頻段的2頻道，北京電視臺第一套節(jié)目安排在VHF頻段的6頻道，中央電視臺第二套節(jié)目是8頻道，中央電視臺第三、第五套節(jié)目分別在15、33頻道，北京電視臺第二、第三套節(jié)目分別在21、27頻道。除此之外，各電視臺、轉(zhuǎn)播臺的鐵塔高度和設(shè)備的發(fā)射功率、天線形式都必須嚴(yán)格遵守國家的統(tǒng)一規(guī)劃。顯然，在這樣的工作方式下，其頻率資源不能得到充分利用。有線電視采用閉路傳輸，其信號不會對空間電波形成干擾，因此，不僅可以采用鄰頻傳輸，而且可以啟用無線傳輸留給其他鄰域的頻段，即所謂的增補(bǔ)頻段，使每個頻段都可用來傳輸電視節(jié)目，從而使頻譜資源得到充分利用。目前，我國有線數(shù)字電視信號釆用的調(diào)制方式一般為64QAM，可在一個8MHz的模擬信號帶寬內(nèi)傳送8～10套數(shù)字電視節(jié)目，從而使頻譜的利用率提高到一個新的水平。

順便指出，隨著有線電視系統(tǒng)的快速發(fā)展，同軸電纜的性能不斷提高，尤其是光纖的大量應(yīng)用，使網(wǎng)絡(luò)帶寬得到迅速提高，5MHz～1GHz的帶寬越來越受到重視，它為開展多種業(yè)務(wù)提供了非常富裕的頻譜資源。

(4)雙向服務(wù)與多功能業(yè)務(wù)的開展成為可能。隨著有線數(shù)字電視頻譜資源的開發(fā)，可使用頻道的大量增加和一系列新技術(shù)的應(yīng)用，在有線電視網(wǎng)上進(jìn)行增值業(yè)務(wù)和擴(kuò)展業(yè)務(wù)的開發(fā)成為可能。例如，把有線電視工作頻段劃分出一些作為上行傳輸專用頻段，開展雙向服務(wù)，利用圖像與聲音的回傳，用以實(shí)現(xiàn)電視會議、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、可視電話、電視購物及視頻點(diǎn)播等。

VOD就是有線電視臺提供的節(jié)目單，用戶可以從中選擇自己喜愛的節(jié)目進(jìn)行點(diǎn)播。VOD改變了各類節(jié)目都必須按照電視臺安排的時間順序收視的被動方式，使用戶可以依據(jù)自己的時間靈活安排收看。另外，利用有線電視雙向傳輸功能，還能把圖像、語言、數(shù)字、計(jì)算機(jī)技術(shù)綜合成一個整體(即多媒體)進(jìn)行信息交流。有線電視在監(jiān)控、防火、防盜和報(bào)警等方面也能為廣大用戶帶來新的服務(wù)項(xiàng)目?？梢灶A(yù)計(jì)，有線數(shù)字電視將成為國家一個新興的高科技的網(wǎng)絡(luò)媒體，將成為社會經(jīng)濟(jì)及人們?nèi)粘Ｉ钪械囊粋€新亮點(diǎn)。

(5)有線數(shù)字電視使電視信號的有條件接收變得更為容易。我國傳統(tǒng)的有線電視是直接接入用戶電視機(jī)的，這一方面使管理部門收取維護(hù)費(fèi)用相當(dāng)麻煩，另一方面也無法向不同的用戶群提供優(yōu)質(zhì)的收費(fèi)節(jié)目服務(wù)或提供特定收看內(nèi)容。在模擬電視信號中實(shí)現(xiàn)加擾、解擾或加密、解密等有條件接收，在技術(shù)上難度較大，弄不好還可能對電視圖像造成干擾，甚至影響圖像質(zhì)量。而在數(shù)字電視中這些問題的解決變得相對簡單，甚至可以在軟件上進(jìn)行處理，真正實(shí)現(xiàn)有線電視的有條件接收，在管理上也由被動的局面變?yōu)橹鲃臃?wù)。 1.3有線數(shù)字電視的發(fā)展趨勢

在迎面而來的廣播電視數(shù)字化大潮的推動下，數(shù)字技術(shù)將在有線廣播電視、地面廣播電視和衛(wèi)星廣播電視中得到全面的應(yīng)用。同時，有線、衛(wèi)星和地面電視廣播等各種傳輸媒體的全面競爭也將更加激烈。所謂“全面競爭”，這其中包括業(yè)務(wù)的競爭、傳輸方式的競爭和服務(wù)的競爭。其中作為“潮頭”的有線廣播電視，要充分利用現(xiàn)有的用戶資源和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，開展適合于有線電視的新業(yè)務(wù)，使有線廣播數(shù)字電視能在廣播電視數(shù)字化這場革命大潮中不斷發(fā)展和壯大。在從模擬電視向數(shù)字電視的過渡階段，有線電視網(wǎng)主要將從模擬窄帶網(wǎng)發(fā)展為寬帶數(shù)字網(wǎng)，傳輸媒介以光纖為主，發(fā)展數(shù)字有線電視。在我國，目前有線電視的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下方面：

在節(jié)目源方面，實(shí)現(xiàn)C波段衛(wèi)星電視向Ku波段轉(zhuǎn)變，從線性編輯到非線性編輯過渡；

采用MPEG-2數(shù)碼壓縮技術(shù)，8MHz內(nèi)傳送4～8套節(jié)目，并從2008年起推廣具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的AVS壓縮編碼技術(shù)；

采用IP和SDH網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)從模擬向數(shù)字過渡的行政區(qū)域聯(lián)網(wǎng)及全國聯(lián)網(wǎng)；

采用數(shù)字或模擬加擾，實(shí)現(xiàn)有線電視付費(fèi)收看；

開展綜合業(yè)務(wù)，如會議電視，點(diǎn)播世界廣播節(jié)目，數(shù)字音頻廣播(DAB)，數(shù)據(jù)廣播，圖文電視，計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，家庭購物，金融股市信息查詢，遠(yuǎn)程教學(xué)，遠(yuǎn)程治療等。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，廣播電視的全面數(shù)字化和因特網(wǎng)的迅速發(fā)展對有線電視形成了有力的挑戰(zhàn)，同時也給有線電視的發(fā)展帶來了千載難逢的機(jī)遇。全球在廣播電視數(shù)字化方面，美國因其科技與經(jīng)濟(jì)實(shí)力而走在發(fā)展的前列，除此以外，許多先進(jìn)的國家如德國、西班牙、澳大利亞、英國、日本也相繼制定了自己的數(shù)字電視發(fā)展規(guī)劃。面對嶄新的形勢，有線廣播電視的發(fā)展機(jī)遇在于數(shù)字技術(shù)和業(yè)務(wù)服務(wù)的引進(jìn)。其中，數(shù)字技術(shù)可以使本來已經(jīng)很寬的有線電視網(wǎng)增加更多的服務(wù)空間，而數(shù)據(jù)服務(wù)則可以使有線電視網(wǎng)真正走進(jìn)信息基礎(chǔ)設(shè)施的行列。數(shù)字化能夠充分挖掘有線電視的雙向傳輸能力，真正實(shí)現(xiàn)寬帶高速接入，使有線電視網(wǎng)絡(luò)在21世紀(jì)的信息時代與廣大用戶更緊密地連接在一起。展望未來，有線電視的數(shù)字化決不僅僅是個產(chǎn)業(yè)的問題，它還有著更豐富的內(nèi)涵，這就是多媒體時代將隨著有線電視的數(shù)字化進(jìn)入千家萬戶。大家知道，因特網(wǎng)的出現(xiàn)標(biāo)志著網(wǎng)絡(luò)媒體時代已經(jīng)到來，網(wǎng)絡(luò)媒體的最大優(yōu)點(diǎn)是高速的交互式媒體，以極低的價格和方便的形式為最基本的用戶服務(wù)。它既不同于傳統(tǒng)的報(bào)紙媒體和廣播媒體這些單向媒體，也不同于目前的因特網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)媒體的出現(xiàn)使傳統(tǒng)媒體由“被動觀眾”變成“主動用戶”(互動用戶)，網(wǎng)絡(luò)媒體的互動用戶有充分的表現(xiàn)主體意識的主動空間，因此具有更大的吸引力。此外，網(wǎng)絡(luò)媒體的出現(xiàn)不僅會啟動一個巨大的產(chǎn)業(yè)，而且“數(shù)字生活”會引起巨大的社會觀念和社會文化的變革，其影響無論怎樣估計(jì)都不為過。但是，因特網(wǎng)不是網(wǎng)絡(luò)媒體的主體，今后的網(wǎng)絡(luò)媒體中占主導(dǎo)地位的是經(jīng)過改造后的有線電視網(wǎng)。有線電視的寬頻帶的特性可以解決因特網(wǎng)存在的若干方面的缺點(diǎn)，如用戶的交換速率低，對文化的要求高，信息離散性太大，使用費(fèi)用太高等不利于普及的問題。因?yàn)橐蛱鼐W(wǎng)無法面向基本的社會群眾，對這一點(diǎn)，IT界的業(yè)內(nèi)人士都看得很清楚，所以才要努力進(jìn)入有線電視領(lǐng)域。針對有線電視數(shù)字化發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，世界各國有線電視界都在積極應(yīng)戰(zhàn)，都在采取促進(jìn)技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展的務(wù)實(shí)措施。這些務(wù)實(shí)措施首先是對已有的有線電視基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的改造，許多國家花巨資進(jìn)行光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代HFC網(wǎng)的改造，使得有線電視的光節(jié)點(diǎn)盡量靠近家庭；其次是在業(yè)務(wù)開展方面，完善有線電視節(jié)目的分層體制(即基本類、付費(fèi)類和點(diǎn)播類業(yè)務(wù))，通過數(shù)字技術(shù)的引入，為用戶提供上百套的數(shù)字電視節(jié)目和寬帶多媒體業(yè)務(wù)；第三是在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營管理上，在有線電視用戶家中普遍采用機(jī)頂盒進(jìn)行有線數(shù)字電視節(jié)目的收費(fèi)管理，使有線電視網(wǎng)成長為集約型的經(jīng)營實(shí)體。目前在美國等先進(jìn)國家，有線電視公司和電信公司都在開發(fā)高速入戶數(shù)據(jù)服務(wù)，全球知名的計(jì)算機(jī)公司如微軟，電信公司如AT&T等也紛紛把眼光投向了引領(lǐng)潮流的數(shù)字有線電視。第2章模擬有線電視技術(shù)基礎(chǔ)2.1有線電視技術(shù)的基礎(chǔ)知識2.2模擬有線電視網(wǎng)絡(luò)的基本組成2.3CATV網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)常用設(shè)備、器件、器材及部件介紹 2.1有線電視技術(shù)的基礎(chǔ)知識

2.1.1電視頻道的頻帶寬度

眾所周知，要使多套電視節(jié)目同時在空間或同一條電纜中傳送，必須將它們分別調(diào)制到不同頻率的高頻載波上，這樣電視接收機(jī)才能通過將高頻頭調(diào)諧到不同的頻率來實(shí)現(xiàn)每一套節(jié)目的正確接收。也就是說，不同的電視節(jié)目在傳送時必須被安排到一個個不同的“頻道”上。由于無線電頻率資源有限，不可能給一個電視頻道太寬的頻帶，因而地面電視廣播中視頻信號的調(diào)制都采用殘留邊帶調(diào)幅(VSB-AM)方式，而衛(wèi)星電視則采用調(diào)頻方式。讓我們回顧一下VSB-AM高頻電視信號的形成過程，如圖2-1所示。

所謂殘留邊帶調(diào)幅，即是用普通的雙邊帶調(diào)幅方式，把帶寬為6MHz的視頻信號調(diào)制到圖像載頻?v上，得到帶寬為12MHz的雙邊帶調(diào)幅信號，再讓該雙邊帶信號通過一個殘留邊帶濾波器，把下邊帶的絕大部分濾去，最后保留上邊帶的全部及下邊帶的少部分信號。同雙邊帶傳送相比，殘留邊帶傳送方式所占用的頻帶要小得多，只有上邊帶的6MHz，加上下邊帶的1.25MHz，共計(jì)7.25MHz。再加上給伴音信號留的0.5MHz的帶寬(伴音副載波的頻率為?v?+?6.5MHz)，一個頻道只需8MHz，因?yàn)榘?2MHz帶寬減少到了8MHz，所以可容納更多的頻道。當(dāng)然，若采用單邊帶傳送，即把下邊帶全部去掉，則頻帶會更窄，也不會失去視頻信號中的任何信息，但這種方式失真大，對濾波器的要求高，技術(shù)上較困難。圖2-1VSB-AM高頻電視信號的形成示意圖2.1.2地面電視廣播的頻道配置

地面電視廣播能夠使用的無線電頻率主要有48.5～108MHz，167～223MHz，470～566MHz，606～958MHz四個頻段。我國規(guī)定的開路電視頻道的具體配置方案見表2-1。

從表2-1可以看出，我國原來規(guī)定的開路電視頻道一共有68個，但第5頻道與調(diào)頻廣播使用的頻段重疊，一般不再使用。目前，廣播電視實(shí)際使用的頻道只有47個(1～4，6～48)，其中每個頻道的帶寬都是8MHz，其頻率范圍由?v-1.25MHz到?v+6.75MHz，其中?v是圖像載波頻率，而伴音副載波頻率?a比圖像載波頻率高6.5MHz。表2-1中的1～12頻道屬于甚高頻(VHF)頻段，13～68頻道屬于特高頻(UHF)頻段。此外，還有專用于調(diào)頻廣播的頻段，其頻率范圍為87～108MHz。綜合開路電視與調(diào)頻廣播的頻率分布可知，在VHF頻段，可分成三個部分：

VⅠ頻段為1～4頻道，頻率范圍為48.5～84MHz，但3、4頻道之間有3.5MHz的頻率間隔(主要是為了避開電視中頻38MHz的二次諧波干擾)。在VⅢ頻段，有6～12頻道，頻率范圍為167～223MHz；調(diào)頻廣播則位于VⅠ和VⅢ之間。在UHF頻段，則分成兩個部分：UⅣ頻段為13～24頻道，頻率范圍為470～566MHz；UⅤ頻段為25～68頻道，頻率范圍為606～958MHz。所有這些頻道的序號都是連續(xù)排列的，但其中某些序號相鄰的頻道的頻率卻相差很多(如CH12與CH13)。這68個頻道的頻譜分布如圖2-2所示。圖2-2電視頻道的頻譜分布圖2.1.3有線電視系統(tǒng)的頻率劃分和頻道配置

早期的有線電視系統(tǒng)完全是地面開路電視的公共接收系統(tǒng)，因而當(dāng)時的有線電視系統(tǒng)中采用的頻道配置方案也完全照搬了開路的頻道設(shè)置，這就是當(dāng)時的所謂“全頻道系統(tǒng)”。隨著有線電視的發(fā)展，全頻道方案已經(jīng)不能滿足要求，人們開始尋求一種更能體現(xiàn)有線電視特點(diǎn)的方案。在能體現(xiàn)有線電視特點(diǎn)的方案中，除需考慮到與開路電視的兼容，即把開路的頻道設(shè)置完整保留(稱為有線電視的標(biāo)準(zhǔn)頻道)外，還要開發(fā)利用有線電視獨(dú)有的可用頻道(稱為有線電視的增補(bǔ)頻道)。從圖2-2中可以看出，在調(diào)頻廣播與6頻道之間有59MHz的間隔，在12頻道與13頻道之間有247MHz的間隔，在24頻道與25頻道之間有40MHz的間隔。這些頻率被分配給郵電、軍事等通信部門(例如，我國尋呼機(jī)全國聯(lián)網(wǎng)與區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的頻率為152.650MHz、151.350MHz及150.725MHz等)，開路電視信號不能采用，否則會造成電視與通信的互相干擾。由于有線電視系統(tǒng)是一個獨(dú)立的、封閉的系統(tǒng)，一般不會與通信造成互相干擾，因此可以采用這些頻率來擴(kuò)展節(jié)目的套數(shù)，這就是有線電視系統(tǒng)中的增補(bǔ)頻道。在5頻道和6頻道之間，除調(diào)頻廣播外，還有59MHz的間隔，可以傳7套電視節(jié)目，我們選擇111～167MHz這個范圍，并分別命名為增補(bǔ)1頻道～增補(bǔ)7頻道；在12頻道和13頻道之間有247MHz的間隔，也可以增加30個增補(bǔ)頻道，分別命名為增補(bǔ)8頻道～增補(bǔ)37頻道；在24頻道和25頻道之間有40MHz的間隔，可以增加5個增補(bǔ)頻道，分別命名為增補(bǔ)38頻道～增補(bǔ)42頻道。這樣，對于單向有線電視系統(tǒng)而言，300MHz的鄰頻系統(tǒng)擁有28個頻道資源(12個標(biāo)準(zhǔn)頻道，16個增補(bǔ)頻道)，即如果系統(tǒng)的最高傳輸頻率為300MHz，則最多可以傳送28套模擬電視節(jié)目；450MHz的鄰頻系統(tǒng)擁有47個頻道資源(12個標(biāo)準(zhǔn)頻道，35個增補(bǔ)頻道)，或者說450MHz鄰頻系統(tǒng)的系統(tǒng)傳輸容量為47個頻道；同樣，550MHz鄰頻系統(tǒng)的系統(tǒng)容量為59個頻道(22個標(biāo)準(zhǔn)頻道，37個增補(bǔ)頻道)；750MHz鄰頻系統(tǒng)的系統(tǒng)容量為84個頻道(42個標(biāo)準(zhǔn)頻道，42個增補(bǔ)頻道)；862MHz鄰頻系統(tǒng)的容量為98個頻道(56個標(biāo)準(zhǔn)頻道，42個增補(bǔ)頻道)。在雙向有線電視系統(tǒng)中，由于同軸電纜分配網(wǎng)實(shí)現(xiàn)雙向傳輸時只能采用頻分復(fù)用的方式，因此系統(tǒng)中必須考慮上、下行頻率的分割問題。過去，為了確保下行的頻率資源得到充分利用，我們通常采用“低分割”方案，即5～30MHz上行，30～48.5MHz為過渡帶，48.5MHz以上全部用于下行傳輸，頻道資源可以得到最充分的利用。隨著有線電視綜合業(yè)務(wù)的逐漸開展，“低分割”方案的上行帶寬已經(jīng)顯得越來越不夠，可能出現(xiàn)“信道擁塞”的情況；另外，上行信道在頻率低端嚴(yán)重的噪聲積累現(xiàn)象使該頻段的利用也受到了限制，進(jìn)一步凸現(xiàn)了上行帶寬的不足。于是，雙向系統(tǒng)需要考慮采用上、下行頻率的“中分割”方案，才可能真正開展雙向業(yè)務(wù)。行標(biāo)GY/T106-1999規(guī)定，上行頻率范圍為5～65MHz，過渡帶為65～87MHz，這樣，下行傳輸便只能從87MHz開始，原來的DS1～DS5頻道只好忍痛割愛了。因此，750MHz雙向系統(tǒng)所擁有的下行頻道資源實(shí)際上應(yīng)為79個頻道(37個標(biāo)準(zhǔn)頻道，42個增補(bǔ)頻道)；862MHz的雙向系統(tǒng)所擁有的下行頻道資源實(shí)際上應(yīng)為93個頻道(51個標(biāo)準(zhǔn)頻道，42個增補(bǔ)頻道)。詳細(xì)的頻率分割和頻道配置方案見表2-2和表2-3所示。2.1.4電磁波傳輸?shù)幕靖拍?/p>

1．電磁波的基本概念

無線電系統(tǒng)(例如廣播、通信、電視)都是利用電磁波來傳遞信息的。在廣播電視系統(tǒng)中，必須首先將視頻信號調(diào)制在高頻載波上，然后把調(diào)制后的高頻(射頻)電視信號放大，并通過發(fā)射天線轉(zhuǎn)換為電磁波輻射到空間，傳播到四面八方的電視用戶那里。當(dāng)把高頻電流送入天線導(dǎo)體時，高頻電流在導(dǎo)體周圍產(chǎn)生變化的磁場，變化的電場和磁場便以饋電導(dǎo)體為中心，以周圍的空氣為媒介向遠(yuǎn)處傳播，這種傳播具有波動特性，所以稱為電磁波。在自由空間里，電磁波的電場方向與磁場方向是互相垂直的，且朝著與電場和磁場都互相垂直的方向傳播。如圖2-3(a)所示，電磁波的電場方向?yàn)閤軸，磁場方向?yàn)閦軸，電磁波的傳播方向?yàn)樨?fù)y軸，該圖進(jìn)一步說明了電磁波傳播的基本原理。極化是電磁波的一個重要概念。電磁波在空間傳播時，電場矢量和磁場矢量在空間具有一定的取向，這種現(xiàn)象就稱為電磁波的極化。通常我們以電磁波的電場矢量的方向作為波的極化方向，在此方向上電場強(qiáng)度最大(在垂直于傳播方向的平面上，由電場矢量端點(diǎn)的軌跡呈線狀、圓形或橢圓形，極化可分為線極化、圓極化、橢圓極化)。在工程上，通常以大地作為參照標(biāo)準(zhǔn)平面，把電場方向與大地平面相平行的電磁波稱為水平極化波，如圖2-3(a)所示；把電場方向與大地平面相垂直的電磁波稱為垂直極化波，如圖2-3(b)所示。圖2-3電磁波的傳播及電磁波的極化電磁波在真空和大氣中的傳播速度近似于光速，即300000km/s。電磁波相鄰兩對應(yīng)點(diǎn)(如同一相位的波腹)的空間距離為電磁波的波長，其速度v和波長λ之間的比值為電磁波的頻率f，三者之間的關(guān)系為因此，可以按波長和頻率對電磁波劃分波段，不同的波段，用途也不同。根據(jù)電磁波理論，只有當(dāng)天線的幾何尺寸大到可以和電磁波波長相比擬時，天線才能有效地輻射電磁波。受實(shí)際天線尺寸的限制，電磁波發(fā)射必須提高到高頻頻段。

2.電磁波的波段劃分

隨著科技的發(fā)展，作為一種自然資源，電磁波的應(yīng)用頻率范圍已十分寬廣。國際上把電磁波的整個頻率范圍劃分為許多波段，各波段的頻率范圍、對應(yīng)的波長和波段名稱見表2-4。

3.電磁波的發(fā)射和接收

在廣播電視系統(tǒng)中，天線是實(shí)現(xiàn)高頻電流(或電壓)與電磁波相互轉(zhuǎn)換的裝置。天線可分為發(fā)射天線和接收天線。發(fā)射天線是將高頻電流(或電壓)轉(zhuǎn)換為電磁波并向空間傳播出去；接收天線則是將空間接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成在傳輸線中傳輸?shù)母哳l電流(或電壓)。因此，無論發(fā)射天線還是接收天線，都屬于能量變換器，具有可逆性，即一副天線既可以作為發(fā)射天線使用，也可以作為接收天線使用，且參數(shù)保持不變。電磁波的極化方向取決于發(fā)射天線的放置方向。當(dāng)發(fā)射天線平行于地面放置時，電磁波中的電場方向也平行于地面，所輻射的電磁波就是水平極化波；當(dāng)發(fā)射天線垂直于地面放置時，電磁波中的電場方向也垂直于地面，所輻射的電磁波就是垂直極化波。因此，在接收端，為了接收到較強(qiáng)的電磁波，接收天線的放置方向必須與發(fā)射天線放置的方向一致。當(dāng)電磁波為水平極化波時，接收天線應(yīng)水平放置；當(dāng)電磁波為垂直極化波時，接收天線應(yīng)垂直放置。2.1.5高頻傳輸線的基本概念

1.傳輸線

傳輸線是有線傳輸電磁波的傳輸媒體。

CATV系統(tǒng)就是用同軸電纜等作為傳輸線，把各種設(shè)備、部件連接起來而構(gòu)成的電視信號傳輸系統(tǒng)。CATV系統(tǒng)中傳輸?shù)氖歉哳l信號，它所采用的傳輸線是高頻傳輸線。高頻電磁波在自由空間傳播過程中，沿傳播途徑的分布具有波動性。同樣，高頻電磁波在傳輸線中傳播的過程中，當(dāng)傳輸信號頻率較高，其波長可以與傳輸線的長度相比擬時，例如傳輸線的長度等于信號波長，或等于一個波長，則傳輸線就成為了“長線”，在某一瞬間的傳輸過程中，傳輸信號的電壓(電流)將沿線起伏分布，即呈現(xiàn)“波動狀態(tài)”。由于電壓(電流)起伏分布，也就是說傳輸線的特性參數(shù)需采用分布參數(shù)來描述，因此一般表示為分布電阻R、分布電感L、分布電容C和分布電導(dǎo)G。

在無限長的傳輸線中，這四個特性參數(shù)如果能保持處處相等，則這樣的傳輸線稱為均勻傳輸線。在這四個特性參數(shù)中，分布電感L、分布電容C表征傳輸線存儲磁能和電能的作用，分布電阻R、分布電導(dǎo)G表征傳輸線對所傳能量的損耗。對于分布電阻R、分布電導(dǎo)G引起能量損耗大而不能忽略的傳輸線，稱為有損傳輸線，而能量損耗可以忽略不計(jì)的傳輸線稱為無損傳輸線。在運(yùn)用傳輸線的過程中，因其終端所接負(fù)載不同而呈現(xiàn)以下一些重要特性：

(1)所接負(fù)載等于傳輸線的特性阻抗，在無限長的傳輸線的任何一點(diǎn)的輸入阻抗Zi等于特性阻抗Zc，這時傳輸線只有入射波而無反射波，使傳輸呈行波狀態(tài)，輸入的能量全部為負(fù)載吸收。

(2)當(dāng)傳輸線終端短路(稱為短路線)時，其輸入阻抗隨長度發(fā)生以下變化：

(3)當(dāng)傳輸線終端開路(簡稱開路線)時，其情況與上述短路線情況相反。

(4)當(dāng)傳輸線接任意負(fù)載時，其輸入阻抗Zi一般呈復(fù)數(shù)阻抗，在傳輸線上既有入射波又有反射波，兩個分量相疊加形成分布電壓(或電流)曲線。只有在電壓波峰或電壓波谷點(diǎn)，輸入阻抗Zi才呈現(xiàn)為純電阻。

2.阻抗匹配

我們知道，當(dāng)信號源的內(nèi)阻抗等于負(fù)載阻抗時，負(fù)載可獲得信號源最大功率值。這種情況稱之為阻抗匹配。阻抗匹配是實(shí)現(xiàn)信號源供給負(fù)載最大功率的條件。

高頻信號在傳輸線上是以波的方式傳播的，但阻抗匹配時，傳輸線上只有入射波而沒有反射波，此時電壓(電流)沿線分布為行波狀態(tài)。入射波在傳輸線各處的電壓幅度相等。2.1.6分貝比與電平的概念

1)分貝比

在有線電視系統(tǒng)和衛(wèi)星接收系統(tǒng)中，各點(diǎn)的電壓和功率相差很大。例如，從電視接收天線上得到功率的數(shù)量級可小到10-2μW，而高輸出放大器的輸出功率卻能達(dá)到104μW，兩者相差100萬倍，在衛(wèi)星接收系統(tǒng)中，這個差別甚至可以達(dá)到100億倍。這樣大的差別，要用乘除法來計(jì)算其中某一級的增益、衰減等很不方便。為了簡化這種運(yùn)算，人們采用分貝比來表示系統(tǒng)中兩個功率(或電壓)大小的區(qū)別，這不僅簡化了數(shù)字表示方法，而且原來需要用乘除法的地方改為加減法來計(jì)算，用起來非常方便。設(shè)某四端網(wǎng)絡(luò)的輸入功率為P1，輸入電壓為U1，輸入阻抗為Z1，輸出功率為P2，輸出電壓為U2，輸出阻抗為Z2，如圖2-4所示。圖2-4四端網(wǎng)絡(luò)示意圖這時，輸出、輸入功率比P2/P1可能是一個很大的數(shù)(例如1000000)，電壓比就更大了(為1000000000000)，使用起來很不方便。若將這個功率比取對數(shù)，變?yōu)閘g(P2/P1)，則為一個較小的數(shù)6，顯然要方便得多。人們定義這個對數(shù)的單位為貝爾，于是，可以說該四端網(wǎng)絡(luò)的功率增益為6貝爾。但在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，貝爾這個單位太大，例如當(dāng)功率比為2時，用對數(shù)來表示的增益僅為0.3貝爾，使用起來也不方便。因此，就把貝爾的十分之一作為一個新的實(shí)用單位，稱之為分貝(用dB來表示)。

兩個功率P2和P1的分貝比定義為其單位用分貝(dB)來表示。利用分貝比可以表示有線電視系統(tǒng)的增益、衰減、交調(diào)比、互調(diào)比、載噪比等。例如，功率放大倍數(shù)為10000的放大器的增益，用分貝比來表示為將一個功率P1均分成兩份的理想分配器，則每一路輸出功率為P1/2，用分貝比來表示，該分配器的衰減為因?yàn)橛芯€電視系統(tǒng)的輸入、輸出阻抗都為75Ω，Z2?=?Z1，利用公式所以電壓比可用分貝比表示為

2)電平

當(dāng)需要表示系統(tǒng)中的一個功率(或電壓)時，不能用分貝比，而可利用電平來表示。

系統(tǒng)中某一點(diǎn)的電平是指該點(diǎn)的功率(或電壓)對某一基準(zhǔn)功率(或基準(zhǔn)電壓)的分貝比，即顯然，基準(zhǔn)功率(即P=P0)的電平為零。對同一個功率，選用不同基準(zhǔn)功率P0(或基準(zhǔn)電壓U0)時所得電平數(shù)值不同，故后面要加上不同的單位。若以1W為基準(zhǔn)功率，則功率為P時對應(yīng)的電平為10lg(P/1W)，單位記為分貝瓦(dBW)。例如功率為1W時，電平為0dBW；功率為100W時，電平為20dBW；功率為100mW時，對應(yīng)的電平為已知系統(tǒng)中某點(diǎn)的電壓，也可用dBW來表示該點(diǎn)的電平。例如某輸入端的電壓為100mV，系統(tǒng)的輸入阻抗為75Ω，則其輸入功率為對應(yīng)的電平為若以1mW為基準(zhǔn)功率，則功率為P時對應(yīng)的電平為10lg(P/1mW)，單位記為分貝毫瓦(dBm)。例如功率P為1W時，電平為30dBm；功率為1mW時，電平為0dBm；功率為1μW時，電平為-30dBm；電壓為1mV時，對應(yīng)的功率為對應(yīng)的電平為若以1mV作為基準(zhǔn)電壓，則電壓為U時對應(yīng)的電平為20lg(U/1mV)，單位記為分貝毫伏(dBmV)。例如電壓為1V時，對應(yīng)的電平為60dBmV；電壓為1μV時，對應(yīng)的電平為-60dBmV；功率為1mW時，電壓為對應(yīng)的電平為若以1μV為基準(zhǔn)電壓，則電壓為U時對應(yīng)的電平為20lg(U/1μV)，單位記為分貝微伏(dBμV)。例如電壓為1mV時，電平為60dBμV；電壓為100mV時，電平為100dBμV；功率為1mW時，電壓為對應(yīng)的電平為電平的四個單位dBW、dBm、dBmV、dBμV之間有一定的換算關(guān)系。表2-5所示為左邊的原單位變換為上邊的新單位時需要增加的數(shù)值。

利用表2-5可以方便地把電平由一種單位轉(zhuǎn)換為另一種單位。例如要把115dBμV轉(zhuǎn)換為其他單位表示，可利用表中最后一行：轉(zhuǎn)換為dBW時用第一列數(shù)?-138.75，即用原來的數(shù)加?-138.75，得?-23.75，說明115dBμV相當(dāng)于-23.75dBW。類似地，115dBμV相當(dāng)于115-108.75=6.25dBm，相當(dāng)于115-60=55dBmV。若把dBmV轉(zhuǎn)換為其他單位，則應(yīng)用第三行；若把dBm轉(zhuǎn)換為其他單位，則應(yīng)用第二行；若把dBW轉(zhuǎn)換為其他單位，則應(yīng)用第一行。2.2模擬有線電視網(wǎng)絡(luò)的基本組成

2.2.1概述

有線電視系統(tǒng)是一個復(fù)雜的完整體系，它由各種各樣的具體設(shè)備和器件按一定的方式組合而成。從功能上來說，任何有線電視系統(tǒng)無論其規(guī)模大小如何、繁簡程度怎樣，都可抽象成如圖2-5所示的物理模型，也就是說，任何有線電視系統(tǒng)均可視為由信號源、前端、傳輸系統(tǒng)、用戶分配網(wǎng)四個部分(或稱四個功能模塊)組成。圖2-5有線電視系統(tǒng)的物理模型圖2-5中，信號源是指提供系統(tǒng)所需各類優(yōu)質(zhì)信號的各種設(shè)備；前端則是系統(tǒng)的信號處理中心，它將信號源輸出的各類信號分別進(jìn)行處理，并最終混合成一路復(fù)合射頻信號提供給傳輸系統(tǒng)；傳輸系統(tǒng)將前端產(chǎn)生的復(fù)合信號進(jìn)行優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的遠(yuǎn)距離傳輸；用戶分配網(wǎng)則準(zhǔn)確高效地將傳輸信號分送到千家萬戶。有線電視系統(tǒng)有多種分類方法，按用戶數(shù)量可分為A類系統(tǒng)(10萬戶以上的系統(tǒng))、B類系統(tǒng)(2000～10000戶的系統(tǒng))和C類系統(tǒng)(300～2000戶)，300戶以下屬小型系統(tǒng)；按干線傳輸方式可分為全電纜系統(tǒng)、光纜與電纜混合系統(tǒng)、微波與電纜混合系統(tǒng)、衛(wèi)星電視分配系統(tǒng)等；按照是否利用相鄰頻道，可分為非鄰頻傳輸系統(tǒng)與鄰頻傳輸系統(tǒng)，其中，非鄰頻傳輸系統(tǒng)可按工作頻段分為VHF系統(tǒng)、UHF系統(tǒng)和全頻道系統(tǒng)，鄰頻傳輸系統(tǒng)按最高工作頻率又可分為300MHz系統(tǒng)、450MHz系統(tǒng)、550MHz系統(tǒng)、750MHz系統(tǒng)、1000MHz系統(tǒng)等。此外，還有單向系統(tǒng)與雙向系統(tǒng)之分。2.2.2傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)的基本組成

一般來說，不同的系統(tǒng)在具體的組成上差異很大，主要取決于系統(tǒng)規(guī)模的大小、節(jié)目套數(shù)的多少、功能應(yīng)用的情況等諸多因素。為了幫助讀者建立起系統(tǒng)的整體概念并獲得直觀的認(rèn)識，下面以圖2-6所示的傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)的基本組成進(jìn)行討論。圖2-6傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)的基本組成

1)信號源

傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)的節(jié)目來源通常包括多個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的衛(wèi)星電視信號、當(dāng)?shù)仉娨暸_發(fā)送的開路電視信號、當(dāng)?shù)匚⒉ㄕ景l(fā)射的微波電視信號、其他有線電視網(wǎng)通過某種方式傳輸過來的電視信號、自辦電視節(jié)目、自辦或轉(zhuǎn)播的視/音頻節(jié)目等，接收或產(chǎn)生這些節(jié)目信號的設(shè)備共同組成了系統(tǒng)的信號源部分。這些設(shè)備包括：

(1)用于開路廣播電視接收的高增益接收天線(通常是多單元強(qiáng)方向性的八木天線)。為了接收中央、省、地、市臺向空中發(fā)射的廣播電視節(jié)目，有線電視臺必須有高質(zhì)量的電視接收天線和調(diào)頻廣播接收天線。一般說來，在接收VHF頻段的電視節(jié)目時，要采用單頻道天線，即一副天線只接收一個頻道的節(jié)目；在接收調(diào)頻廣播和UHF頻段的電視節(jié)目時，則可采用頻段天線，即由一副天線接收頻率相差不大的幾個頻道的節(jié)目。要注意天線的質(zhì)量和安裝天線的位置，以及天線同電纜的匹配連接，對電視臺較遠(yuǎn)、信號較弱的頻道，需要在天線桿上加裝天線放大器，對所接收的信號進(jìn)行預(yù)放大，以改善系統(tǒng)的載噪比指標(biāo)。對那些信號很弱、干擾較強(qiáng)的頻道，則可由幾副天線組成天線陣，以進(jìn)一步提高天線的增益和方向性。

(2)用于衛(wèi)星電視接收的衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)。為了接收中央電視臺和部分省級電視臺通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的電視節(jié)目以及中央人民廣播電臺通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的調(diào)頻廣播節(jié)目，有線電視臺必須要有口徑為3～6m的拋物面衛(wèi)星電視接收天線以及相應(yīng)的饋源、高頻頭、衛(wèi)星接收機(jī)等設(shè)備。一般說來，接收一個衛(wèi)星的節(jié)目需要有一到兩副拋物面天線、一至四個高頻頭(四個高頻頭分別用于接收C波段和Ku波段兩種不同極化方式的節(jié)目)、若干個功分器和衛(wèi)星接收機(jī)。衛(wèi)星接收機(jī)的數(shù)量應(yīng)大于所接收頻道的數(shù)量，以保證一個頻道有一臺衛(wèi)星接收機(jī)，并留有一定的備份。衛(wèi)星接收機(jī)的類型主要有模擬接收機(jī)(FM)、數(shù)字接收機(jī)(DVB-S)和數(shù)字解擾專用接收機(jī)(用于中央電視臺等加擾節(jié)目)。

(3)用于自辦電視節(jié)目的自動播出系統(tǒng)，包括多臺攝像機(jī)、電影電視設(shè)備、DVD播放設(shè)備、字幕機(jī)、切換矩陣、自動播出控制系統(tǒng)以及演播室、轉(zhuǎn)播車等。

(4)用于接收其他有線網(wǎng)傳送信號的相應(yīng)設(shè)備，具體組成取決于傳送方式。如采用微波(AML)，則需要微波接收天線和下變頻器；如采用AM光纖，則需要光纖接收機(jī)；而如果采用數(shù)字光纖傳送，則除了光纖接收機(jī)外，還需要有將相應(yīng)數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬視、音頻信號的專門設(shè)備。

(5)用于微波電視信號接收的微波接收天線和微波接收機(jī)，用于接收FM廣播節(jié)目的天線、接收機(jī)和用于自辦FM節(jié)目的立體聲放音設(shè)備、播出控制設(shè)備。

2)前端

前端是位于信號源和干線傳輸系統(tǒng)之間的設(shè)備組合。其任務(wù)是把從信號源送來的信號進(jìn)行濾波、變頻、放大、調(diào)制、混合等，使其適合在干線傳輸系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸。例如，對于當(dāng)?shù)貜?qiáng)信號電視臺發(fā)出的信號，一般要經(jīng)過頻率變換，把該頻道的節(jié)目轉(zhuǎn)換成其他頻道，在線路中傳輸，以避免空中強(qiáng)信號直接竄入用戶電視機(jī)而出現(xiàn)重影干擾。在VHF系統(tǒng)中，也需要把天線上接收到的UHF信號轉(zhuǎn)換成VHF的標(biāo)準(zhǔn)頻道或增補(bǔ)頻道，以免傳輸時信號損失太大。從衛(wèi)星接收機(jī)、微波接收機(jī)輸出的視頻、音頻信號，以及自辦廣播電視節(jié)目中產(chǎn)生的視頻、音頻信號，還需要進(jìn)行調(diào)制，使其變?yōu)楦哳l信號，才能進(jìn)入混合器，使各個不同的節(jié)目互不干擾地在線路中傳送。在鄰頻傳輸系統(tǒng)中，還應(yīng)采用高質(zhì)量的頻道處理器來處理要傳輸?shù)男盘?，以避免相鄰頻道的干擾等。大型有線電視系統(tǒng)的前端不止一個，其中直接與系統(tǒng)干線或與作干線用的短距離傳輸線路相連的前端稱為本地前端(相當(dāng)于主前端)；經(jīng)過長距離地面或衛(wèi)星傳輸把信號傳遞給本地前端的前端稱為遠(yuǎn)地前端(相當(dāng)于本地前端的信號源前端)；設(shè)置于服務(wù)區(qū)域的中心，其輸入來自本地前端及其他可能信號源的輔助前端，稱為中心前端(相當(dāng)于分前端)。一般說來，一個有線電視系統(tǒng)只有一個本地前端，但卻可能有多個遠(yuǎn)地前端和多個中心前端。在本地前端中采用的鄰頻前端主要有兩種類型。一是頻道處理器型，即把電視接收天線收到的開路電視信號先下變頻至圖像載頻為38MHz、伴音載頻為31.5MHz的中頻信號，然后經(jīng)過中頻處理器對信號進(jìn)行處理，使之適合鄰頻傳輸?shù)囊?，最后?jīng)過一個上變頻器，把經(jīng)過處理的中頻信號變?yōu)樗獋鬏數(shù)母哳l信號。另一種類型是調(diào)制器型，即把天線收到的開路信號通過一個解調(diào)器變成視頻和音頻信號，再經(jīng)過一個調(diào)制器變成中頻信號，經(jīng)過中頻處理和上變頻變?yōu)楦哳l信號輸出。這種方式的特點(diǎn)是前端的輸出設(shè)備采用清一色的調(diào)制器，設(shè)備的一致性較好，便于定貨、調(diào)試等。此時對開路信號的處理需要加裝電視解調(diào)器，當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)解調(diào)器時，可采用視頻處理技術(shù)來提高信號質(zhì)量，使輸出的視頻、音頻信號都是高質(zhì)量的，與演播室質(zhì)量相類似。但標(biāo)準(zhǔn)解調(diào)器的成本太高，若采用普通解調(diào)器，在解調(diào)過程中難免對信號質(zhì)量產(chǎn)生損傷。在價格相同的情況下，調(diào)制器方式得到的信號質(zhì)量比頻道處理器型要稍差一些。

3)干線傳輸系統(tǒng)

干線傳輸系統(tǒng)的任務(wù)是把前端輸出的高頻復(fù)合電視信號優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定地傳輸給用戶分配網(wǎng)。其傳輸方式主要有光纖、微波和同軸電纜三種。

光纖傳輸是通過光發(fā)射機(jī)把高頻電視信號轉(zhuǎn)換至紅外光波段，使其沿光導(dǎo)纖維傳輸，到接收端后，再通過光接收機(jī)把紅外波段的光變回高頻電視信號。光纖傳輸具有頻帶很寬(好的單模光纖帶寬可達(dá)10GHz以上，因而可容納更多的電視頻道)、損耗極低(例如1.55μm波長的光纖傳輸1km的損耗僅為0.2dB)、抗干擾能力強(qiáng)、保真度高、性能穩(wěn)定可靠等突出的優(yōu)點(diǎn)。前幾年，由于激光器和光導(dǎo)纖維的價格較貴，使光纖傳輸?shù)膽?yīng)用受到限制。隨著技術(shù)的進(jìn)步，光纖傳輸設(shè)備的成本不斷降低，當(dāng)干線傳輸距離大于3km時，光纖的成本反而比電纜干線要低。故在干線傳輸距離大于3km的系統(tǒng)中，在傳輸方式上應(yīng)首選光纖傳輸。微波傳輸是把高頻電視信號的頻率變到幾GHz到幾十GHz的微波頻段，或直接把電視信號調(diào)制到微波載波上，定向或全方位向服務(wù)區(qū)發(fā)射，在接收端再把它變回高頻電視信號，送入用戶分配網(wǎng)。微波傳輸方式不需要架設(shè)電纜、光纜，只需安裝微波發(fā)射機(jī)、微波接收機(jī)及收、發(fā)天線即可，因而施工簡單、成本低、工期短、收效快，而且更改線路容易，所傳輸信號質(zhì)量也較高。其缺點(diǎn)是容易受建筑物的阻擋和反射，產(chǎn)生陰影區(qū)或形成重影。由于雨、雪、霧等對微波信號有較大的衰減，因而給多雨、多霧、多雪地區(qū)的應(yīng)用帶來了不便。電纜傳輸是技術(shù)最簡單的一種干線傳輸方式，具有成本較低、設(shè)備可靠、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。但因?yàn)殡娎|對信號電平損失較大，每隔幾百米就要安裝一臺放大器，所以會引入較多的噪聲和非線性失真，使信號質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。過去的有線電視系統(tǒng)幾乎都采用同軸電纜傳輸，而現(xiàn)在一般只在較小系統(tǒng)或大系統(tǒng)中靠近用戶分配系統(tǒng)的最后幾公里中使用。

4)用戶分配網(wǎng)

用戶分配網(wǎng)的任務(wù)是把有線電視信號高效而合理地分送到戶。它一般是由分配放大器、延長放大器、分配器、分支器、用戶終端盒(也稱系統(tǒng)輸出口)以及連接它們的分支線、用戶線等組成的。分支線和用戶線通常采用較細(xì)的同軸電纜，以降低成本和便于施工。分配器和分支器是用來把信號分配給各條支線和各個用戶的無源器件，要求有較好的相互隔離、較寬的工作頻帶和較小的信號損失，以使用戶能共同收看、互不影響并獲得合適的輸出電平。分配放大器和延長放大器的任務(wù)是補(bǔ)償分配網(wǎng)中的信號損失，以帶動更多的用戶。與干線放大器在中等電平下工作不同，分配放大器和延長放大器通常在高電平下工作，輸出電平多在100dBμV以上。2.3CATV網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)常用設(shè)備、器件、器材及部件介紹

2.3.1接收天線的介紹

接收天線是CATV信號系統(tǒng)的大門，它的作用是接收預(yù)定空間的電磁波能量，并將其轉(zhuǎn)變成高頻電流，經(jīng)饋線傳輸給接收設(shè)備。

1)開路電視接收天線

開路電視接收天線的種類很多，按其接收頻率的不同可分為三類：甚高頻接收天線(1～12頻道)、超高頻接收天線(13～68頻道)和全頻道接收天線(1～68頻道)。按此劃分，常見天線的種類還可以細(xì)分為單頻道接收天線、分頻段接收天線、全頻段天線和組合天線(也稱復(fù)合天線)等。

常見開路電視接收天線的外形如圖2-7所示。圖2-7常見開路電視接收天線的外形圖單頻道接收天線又稱專用頻道天線，適合于中、近程距離接收。它具有增益高、方向性強(qiáng)、電壓駐波比好等優(yōu)點(diǎn)，并且可以針對每一個頻道選擇場強(qiáng)電平高、傳播電波方向好的地方來設(shè)置。所以，目前CATV系統(tǒng)中普遍采用此種接收天線。

分頻段接收天線一般分為甚高頻低頻段(1～5頻道)、甚高頻高頻段(6～12頻道)以及特高頻段接收天線。它兼顧接收幾個頻道的信號，頻帶較寬，電氣性能參數(shù)不如單頻道接收天線好。由于UHF頻段頻率很高，接收天線目前多采用20單元或50單元的八木天線。其他結(jié)構(gòu)形式，如對數(shù)周期天線、環(huán)形天線、魚骨天線等用得較少。為了提高接收圖像的質(zhì)量，可根據(jù)接收電波的情況把甚高頻的低頻段和高頻段接收天線組合在一起，或把甚高頻低(高)頻段天線和頻道專用接收天線組合在一起，并與饋線和同軸電纜及混合器連接，就可用于全頻道的接收，這種天線稱為組合天線。組合天線仍能充分發(fā)揮頻段專用天線的特性，所以比全頻道天線的性能更好，尤其是大大改善了低頻段的性能，因而最適于用作有線電視系統(tǒng)的接收天線。

天線放大器連接天線輸出口，是一種低噪聲放大器。其作用是放大微弱高頻信號，提高天線輸出端的信噪比。因此，天線放大器與天線匹配是很重要的。匹配有阻抗匹配和噪聲匹配兩種狀態(tài)。阻抗匹配可獲得最大信號功率輸出，同時能減少因失配而產(chǎn)生的圖像重影。噪聲匹配可獲得最小噪聲功率、提高載噪比C/N。天線放大器的主要技術(shù)指標(biāo)包括工作頻率范圍、增益、噪聲系數(shù)、頻道內(nèi)增益幅度的平坦度、輸入和輸出阻抗、輸入和輸出電平、交擾調(diào)制等。那么、在共用天線電視系統(tǒng)中，應(yīng)選用什么樣的天線呢?這要視具體情況，根據(jù)接收頻道、場強(qiáng)和電波傳輸方向來選擇合適的天線。通常VHF頻段在強(qiáng)場強(qiáng)區(qū)，中小規(guī)模的CATV系統(tǒng)可以使用單頻道接收天線；UHF頻段一般采用超高頻頻段天線；在弱場強(qiáng)區(qū)，可以采用組合天線；在干擾嚴(yán)重和因反射波引起重影的地方，除需選擇單頻道天線外，在特殊的頻道可設(shè)置輸入濾波器，以消除干擾，或采用抗重影天線消除重影。在電纜電視系統(tǒng)中，原則上不要使用寬頻帶天線。因?yàn)橐骖欇^寬的頻帶，其性能指標(biāo)不可能太好，而且?guī)讉€發(fā)射臺很難都在一個方向上，所以很難使每個頻道都獲得滿意的效果；同時，共用一副天線帶來的多頻道信號在放大器中的相互干擾在技術(shù)上也不好解決。在某些特殊的場合，也可以使用組合天線、抗重影天線、對數(shù)周期天線等。目前，CATV電視系統(tǒng)中大都采用八木天線及其組合天線，只要選用恰當(dāng)，基本能滿足系統(tǒng)對廣播電視信號的接收要求。電纜電視系統(tǒng)中使用的接收天線與一般家庭使用的接收天線沒有本質(zhì)的區(qū)別，只不過在電氣性能、材料、質(zhì)量、機(jī)械強(qiáng)度、抗風(fēng)、防雷保護(hù)等方面，比家庭使用的天線要求更高些。系統(tǒng)中選用的天線一般應(yīng)滿足以下要求：

(1)有較高的增益，以提高系統(tǒng)的接收效果。

(2)有較好的方向性，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

(3)有良好的匹配特性，天線的阻抗與傳輸線阻抗基本相等。

天線豎桿、支臂、支架一般用耐腐蝕的鋼材或鋁鍍鎳、黃銅鍍鎳；振子管的末端要封閉，以防浸水；饋電部分為完全密封的防水型；天線、螺釘、螺栓等也都應(yīng)針對鹽霧、風(fēng)雪和其他化學(xué)公害而采取耐腐蝕性處理。

天線豎桿應(yīng)安裝避雷針，其避雷針高度應(yīng)能保護(hù)天線振子。天線豎桿及相關(guān)建筑物應(yīng)按第二類建筑物防雷要求統(tǒng)一設(shè)計(jì)防雷系統(tǒng)，具體指標(biāo)應(yīng)符合《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。

2)?MMDS接收天線

現(xiàn)在我國很多地區(qū)都建成了自己的MMDS系統(tǒng)，使用效果很好。微波信號經(jīng)接收天線和下變頻器輸出的電視標(biāo)準(zhǔn)頻道信號和增補(bǔ)頻道信號，可以直接送入電視機(jī)供用戶收看，也可以直接送入前端混合器，還可以經(jīng)過鄰頻處理后，分頻道送入前端混合器。

MMDS接收天線主要由下變頻器及其供電電源、接收天線和饋源組成，如圖2-8所示。下變頻器將2500～2700MHz信號下變頻(群變頻)至有線電視標(biāo)準(zhǔn)頻道(U、CATV增補(bǔ)頻道)，然后送往CATV前端，或者用家庭電視機(jī)直接收看。通常，下變頻器有多種本振頻率的型號供選擇。圖2-8MMDS接收天線的外形圖例如，接收頻率范圍為2500～2684MHz的條件下，當(dāng)本振頻率為2277MHz時，其輸出頻率為223～407MHz；當(dāng)本振頻率為1894MHz時，其輸出頻率為606～790MHz(DS25～DS47)。采用哪種本振頻率的下變頻器，由頻率配置規(guī)劃來確定。下變頻器一般都是密封在接收天線的下端，和接收天線一起安裝在戶外，以減小連接電纜損耗。因此，除要求下變頻器噪聲系數(shù)低、動態(tài)范圍大、對干擾信號有良好的抑制作用外，還要求其能在高溫、低溫、風(fēng)、雨等環(huán)境下正常工作。接收天線一般采用小型定向天線，如矩形拋物面天線或八木天線。為了保證在視距以內(nèi)，接收天線架設(shè)高度應(yīng)為15～25m，其增益有15dB、18dB、21dB、24dB等多種，可根據(jù)離發(fā)射天線的遠(yuǎn)近來選擇。接收天線的前后比應(yīng)大于20dB，交叉極化率大于22dB，波束寬度為25°?就可以了。

微波接收天線(例如骨架半拋物面天線)的焦點(diǎn)處裝有一個饋源，通過一條短電纜連接到下變頻器。饋源和下變頻器是分開的，叫做分體式下變頻器；有些饋源和下變頻器合在一起，叫做一體式下變頻器。下變頻器自身不帶電源，它安裝在室外，由置于室內(nèi)的供電電源提供12V左右的工作電壓。

3)衛(wèi)星電視接收天線

衛(wèi)星電視接收天線一般都采用拋物面天線。其基本結(jié)構(gòu)如圖2-9所示。圖2-9衛(wèi)星電視接收天線的外形圖目前，我國的衛(wèi)星電視廣播業(yè)務(wù)只與C波段(3.7～4.2GHz)和Ku波段(11.7～12.7GHz)有關(guān)。為了避免衛(wèi)星電視廣播對C波段地面通信的干擾，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的功率不允許做得太大(一般為8～16W)。由于電波到達(dá)地面的等效輻射功率較低，地面接收必須采用直徑為幾米的大口徑拋物面天線和高靈敏度的衛(wèi)星接收機(jī)，因此C波段衛(wèi)星只能供地面收轉(zhuǎn)電視用。Ku波段被規(guī)定為與地面廣播和移動通信業(yè)務(wù)共用，但衛(wèi)星廣播可以優(yōu)先使用。由于Ku波段頻率高，轉(zhuǎn)發(fā)器功率可做到幾百瓦，到達(dá)地面的信號強(qiáng)度比C波段的強(qiáng)許多，因此，地面接收天線的直徑可做到1m以下，衛(wèi)星接收機(jī)的生產(chǎn)難度也大為降低。所以，Ku波段適用于衛(wèi)星直播的個體接收。常見的拋物面天線有單反射器拋物面天線和雙反射器拋物面天線兩種。

(1)單反射器拋物面天線又稱前饋拋物面天線，由拋物面反射器和饋源(亦稱初級輻射器)組成，如圖2-10所示。

拋物面反射器的幾何形狀是按特定的拋物線繞軸線旋轉(zhuǎn)而成的旋轉(zhuǎn)拋物面的一部分，按此形狀制成金屬反射面，用來截獲和會聚電波能量。而饋源置于拋物面焦點(diǎn)F上，當(dāng)衛(wèi)星下行的電磁波(平面波)到達(dá)反射面后，經(jīng)過一次反射(球面波)會聚于焦點(diǎn)F上，饋源便將進(jìn)入的電磁波經(jīng)極化轉(zhuǎn)換后，高效率地傳輸?shù)教炀€高頻頭的低噪聲放大器的輸入端。顯然，拋物面口徑(孔徑)越大，則截獲、會聚電磁波的能力越強(qiáng)，天線增益也就越高。圖2-10單反射器拋物面天線

(2)雙反射器拋物面天線又稱后饋拋物面天線，由拋物面形的主反射面、雙曲面形的副反射面、饋源(銷釘)移相器和圓矩波導(dǎo)變換器組成，如圖2-11所示。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)使副反射面的虛焦點(diǎn)與主反射面的焦點(diǎn)O1相重合，而饋源的相位中心應(yīng)與副反射面的另一焦點(diǎn)O2重合，且三者應(yīng)在同一軸線上。這時接收來自衛(wèi)星的電波經(jīng)由主反射面反射到副反射面，然后又經(jīng)副反射面再次反射會聚于饋源喇叭的相位中心，最后傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備的輸入端。圖2-11雙反射器拋物面天線簡易衛(wèi)星電視地面接收站都使用前饋天線。前饋天線的效率雖然稍低于后饋天線，但由于造價低，因而得到廣泛的使用。

若從天線反射器的結(jié)構(gòu)形式區(qū)分，天線又有板狀和網(wǎng)狀的區(qū)別。一般來說，板狀比網(wǎng)狀的效率高約30%。但板狀的造價要比網(wǎng)狀的高出5～6倍，而且其由于風(fēng)阻大、重量大，不易裝在樓頂，必須另建基礎(chǔ)，且不能調(diào)整，因此以選用合金鋁骨架結(jié)構(gòu)、鋁沖拉網(wǎng)的網(wǎng)狀天線為好。衛(wèi)星電視接收天線的主要技術(shù)指標(biāo)有：

(1)天線增益。增大天線直徑可以提高增益，要盡量提高天線效率，減小饋線傳輸損耗。

(2)旁瓣電平。要求天線旁瓣電平要低。

(3)噪聲溫度。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，口徑為3～4m的天線(優(yōu)等品)，當(dāng)仰角為10°時，天線分系統(tǒng)的噪聲溫度應(yīng)不大于33℃；仰角為20°時，天線分系統(tǒng)的噪聲溫度應(yīng)不大于28℃。

(4)頻帶特性。接收來自衛(wèi)星的電視信號，應(yīng)具有500MHz的帶寬，在此范圍內(nèi)都應(yīng)具有高增益、低旁瓣和匹配好等特性。

(5)極化軸比。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，圓極化電壓軸比應(yīng)不大于1.35。

(6)極化可變性。饋源系統(tǒng)圓極化、線極化變換器應(yīng)能方便調(diào)整。

(7)天線調(diào)節(jié)范圍。天線調(diào)節(jié)是指對天線的仰角、方位角進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了接收多個軌道位置衛(wèi)星發(fā)射的電視信號，在天線底座固定不動的情況下，以正南方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，天線指向調(diào)整范圍是俯仰0°～90°，方位為-90°～+90°。2.3.2CATV網(wǎng)絡(luò)信號源設(shè)備中最主要的設(shè)備——衛(wèi)星接收機(jī)

目前，CATV網(wǎng)絡(luò)中所用的衛(wèi)星接收機(jī)均為數(shù)字式衛(wèi)星接收機(jī)。數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)的稱呼較多，有人稱為“數(shù)字綜合解碼衛(wèi)星接收機(jī)”，有人稱為“數(shù)字解碼器”甚至“IRD”，也有人稱為“衛(wèi)星數(shù)字機(jī)頂盒”等。

數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)是由寬帶調(diào)諧器、QPSK解調(diào)器、內(nèi)碼解碼器(FEC)、MPEG-2解復(fù)用器、視頻信號解壓縮、音頻信號解壓縮、授權(quán)控制電路和用戶鍵盤等組成的，如圖2-12

所示。圖2-12數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)原理框圖工作過程：經(jīng)高頻頭(LNB)輸出的C波段或Ku波段的射頻信號，在寬帶調(diào)諧器中進(jìn)行濾波、混頻和下變頻處理后，進(jìn)入QPSK解調(diào)器，完成對QPSK已調(diào)信號的相干解調(diào)和模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，再進(jìn)入去FEC的信道解碼電路，完成輸出188字節(jié)TS包的MPEG-2碼流。接著去MPEG-2解復(fù)用器，系統(tǒng)解復(fù)后，分別送入視、音頻解壓縮電路，經(jīng)過視、音頻解壓縮器后，再經(jīng)過視頻編碼器和D/A轉(zhuǎn)換器最后得到視、音頻信號。目前衛(wèi)星接收機(jī)的芯片集成度不斷提高，正朝著單片多媒體引擎結(jié)構(gòu)(OMEGA)的方向發(fā)展，而將CPU和周邊芯片組成單一芯片。我國市場上有超過半數(shù)的數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)使用的是ST公司的芯片。ST公司1997年推出的DVB-S接收機(jī)芯片主要有STV0190(A/D變換器)、STV0196(QPSK解調(diào)，F(xiàn)EC解擾)、ST20-TP2(解復(fù)用CPU)、STi3520(MPEG-2視、音頻解碼)、STV0119(NTSC/PAL視頻解碼)、STi4600(杜比AC-3環(huán)繞立體聲解碼)。到了1998年，ST公司又推出了STV0199(STV0190+STV0119)、STi5500(STi3520_STV0119)。

ST公司在2003年12月又推出STi5518芯片系列，這種芯片生產(chǎn)的衛(wèi)星接收機(jī)代表了目前生產(chǎn)的衛(wèi)星接收機(jī)中的先進(jìn)水平，它使數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)性能可靠性有較大改善。其組成衛(wèi)星接收機(jī)框圖如圖2-13所示。圖2-13STi5518芯片系列單片芯片的數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)2.3.3CATV網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的無源器件

1.混合器

在有線電視系統(tǒng)中，把兩個或兩個以上的輸入信號混合在一起饋送到一根電纜去的設(shè)備稱為混合器。其主要電路由低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器組成。圖2-14為一個具體的HH302型號VHF和UHF頻段混合器。圖2-14HH302型號VHF和UHF頻段混合器對混合器的基本要求有：一是具有濾除干擾和雜波的能力：二是能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備之間以及設(shè)備與電纜之間的阻抗匹配。

混合器的分類方法很多，按是否有放大作用，可分為增益為負(fù)的無源混合器和增益為正的有源混合器；按適用頻率范圍不同，可分為頻道放大器、頻段放大器和寬帶放大器；按輸入信號的路數(shù)可分為二路混合器、三路混合器等；按結(jié)構(gòu)可分為濾波器式混合器和傳輸變壓器式混合器。

在CATV網(wǎng)中還可將分配器的輸入與輸出端倒過來使用，以代替需要的混合器，這主要是由于分配器輸出端之間有大于20dB的隔離度的原因。但這種方式損耗值較大，其值與分配器的損耗值接近。

2.分配器與分支器

1)分配器

(1)分配器的作用與分類。分配器是用來分配高頻信號的部件，它可將一路信號功率平均分配給幾路輸出。一般都按輸出路數(shù)的多少來進(jìn)行分類，有二路分配器、三路分配器、四路分配器等。此外，將分配器的輸入、輸出端倒過來使用，則相當(dāng)于混合器，可將多路信號合成一路輸出。

(2)分配器的電氣參數(shù)。

①分配損耗：指分配器輸入端的輸入電平Ui與輸出電平Uo(dB)之差，即根據(jù)分配損耗定義，已知輸入端電平或某個輸出端電平，就可計(jì)算出任一輸出端電平或輸入端電平，如下式：理想情況下，n分配器的每一路輸出信號功率是輸入信號功率的1/n，此時分配損耗LP與分配路數(shù)n的關(guān)系如下：LP=10lgn

由上式可以看出，分配損耗隨分配路數(shù)的增加而增大。實(shí)際上，由于分配器在設(shè)計(jì)和制作過程中會引入一定的損耗，故實(shí)際損耗值都大于理想損耗。②相互隔離：如果在分配器的某一輸出端A加入一信號，則該信號電平(用分貝表示)與其在B端輸出信號電平之差即為相互隔離，如圖2-15所示。相互隔離越大，表示分配器各輸出端之間的相互干擾越小。通常分配器的輸出與電視機(jī)連接，電視機(jī)中的本機(jī)振蕩的輻射電波反射回來到達(dá)分配器的輸出端，而我們希望反射回來的這一信號在其他輸出端最好不出現(xiàn)。此外，還要考慮當(dāng)輸出端中有開路或短路時，不要對其他端子產(chǎn)生影響。這種隔離越大，各路電視機(jī)的相互干擾就越小。一般分配器的相互隔離要求大于20dB。圖2-15分配損耗與相互隔離③反射損耗：表示分配器的輸入、輸出端與相連接同軸電纜的匹配程度。若反射損耗很大，則說明匹配程度很好，信號在分配器的輸入、輸出端處不會產(chǎn)生反射；若反射損耗很小，則說明匹配程度不好，會產(chǎn)生反射。

④輸入阻抗：分配器的輸入、輸出阻抗均75Ω。

(3)分配器的使用。選用分配器時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求考慮信號分配路數(shù)，同時根據(jù)使用環(huán)境條件不同選擇室外型還是室內(nèi)型，是饋電型還是普通型。一般在室外和直接供電使用時，必須選用室外型、饋電型；在高場強(qiáng)區(qū)要選用有金屬屏蔽結(jié)構(gòu)的分配器，不能使用塑料結(jié)構(gòu)的分配器，以避免高頻直射波干擾而產(chǎn)生重影；在遠(yuǎn)距離大型系統(tǒng)中應(yīng)選用電流通過型(即饋電型)的分配器，其電壓一般為交流60V，防雨箱及安全接地要牢固可靠。

在使用分配器時，不使用的分配器輸出端一定要接終端負(fù)載，以免造成反射，影響其他終端正常工作。

(4)分配器的電路組成與原理。分配器的電路主要由阻抗匹配器、功率分配器、高頻外補(bǔ)償電容和電阻組成，所用的主要器件是寬帶傳輸線變壓器。

寬帶傳輸線變壓器是將傳輸線與變壓器相結(jié)合，即用雙股導(dǎo)線并繞在高頻磁芯上，每兩根導(dǎo)線構(gòu)成一幅均勻傳輸線。高頻時，能量主要以電磁波的形式在導(dǎo)線構(gòu)成的傳輸線上傳播，從而顯著改善高頻的傳輸特性，使變壓器的工作頻段大大展寬，適用于甚高頻到超高頻這樣的寬頻帶。組成分配器電路的阻抗匹配器和功率分配器正是利用了這一原理。

圖2-16是二分配器的基本電路圖。三、四分配器與二分配器的電路圖基本相同，這里不再列出。圖2-16二分配器電路圖由于二分配器是分配器的一個基本的單元電路，因而在此基礎(chǔ)上可以擴(kuò)展為三、四、六、八分配器。下面介紹二分配器的工作原理。

圖2-17為二分配器的工作原理圖。圖2-17二分配器的工作原理圖圖2-18二分配器的隔離原理圖

2)分支器

(1)分支器的作用與分類。

分支器用來把主路上的信號分出一小部分，是通過1～n個分支端口輸出的無源器件。

分支器通常用于較高電平的干線中，它能以較小的插入損耗從干線取出部分信號供給住宅樓或用戶，有時也可為支干線提供信號電平。通過分支器的電視信號中的一小部分從分支器輸出，大部分功率繼續(xù)沿干線傳輸。

分支器和分配器的根本區(qū)別在于，分配器平均分配功率，分支器則是從電纜中取出一小部分功率提供給用戶，而大部分功率繼續(xù)向后面?zhèn)鬏敗?/p>

分支器有一分支、二分支、三分支、四分支和饋電型分支器。饋電型分支器主要用于干線，它既能傳輸信號，又能傳輸電源。圖2-19分支器的圖示符號

(2)分支器的電氣參數(shù)。

①插入損耗和分支損耗：信號從干線輸入端到干線輸出端之間的傳輸損耗，即輸入信號電平(dB)與輸出信號電平(dB)之差，用dB表示。

分支損耗是信號從干線輸入端到分支輸出端之間的損耗，即干線輸入端電平(dB)與分支端輸出電平之差(dB)，用dB表示。

插入損耗與分支損耗之間的關(guān)系是：插入損耗小，則分支損耗大；插入損耗大，則分支損耗小。②相互隔離：表示分支輸出端之間相互影響的程度，即在一個分支輸出端上送入信號(用dB表示)，該信號電平與其他分支輸出端的輸出電平之差。該值越大，消除電視機(jī)之間的干擾越好。