有線電視網絡.ppt

1、有線電視網絡,課程背景 1. 隨著社會的進步和人們對信息服務個性化要求的日益提高，現(xiàn)代社會對信息網絡在寬帶、交互性、智能化、承載綜合業(yè)務的能力等方面提出了越來越高的要求 ；,2.有線電視網絡已經成為廣播電視最主要的有效覆蓋手段之一，并正以極其迅猛的發(fā)展速度向綜合信息網過渡； 3.先進的有線電視網絡匯集了當代電子技術許多領域的新成就，體現(xiàn)了現(xiàn)代廣播電視技術、現(xiàn)代通信技術、現(xiàn)代計算機技術的交叉和融合，具有數字化、智能化、網絡化、綜合化等現(xiàn)代信息網絡的一切特征。 學習和了解有線電視網絡具有十分重要的意義和價值,課程特點,應用性 綜合性 涉及面廣 體系獨特 強調應用 注重方法,學習目的和要求,基本組成

2、 1.熟悉 有線電視網絡的 主要設備 關鍵技術 系統(tǒng)分析方法 2.掌握 有線電視網絡的 基本理論與概念 工作原理 主要參數及計算,研究動態(tài) 3. 了解 有線電視網絡的 發(fā)展趨勢 熱點和難點 尋找 相關課題，進行深入研究 抓住重點 掌握方法,學習方法,課堂學習與自學相結合 廣泛閱讀參考書 概念清晰 理解到位 舉一反三 融會貫通,參考書目,有線電視網絡，作者：劉劍波等，中國廣播電視出版社，2002年12月,有線電視綜合信息網技術，作者：李鑒增等，人民郵電出版社，1999年7月,夏業(yè)松 、白玉琨、劉劍波編著：有線電視與光纖傳輸技術，中國廣播電視出版社，1997年3月,王暉、關亞林、王曉路編著：有線電

3、視測量，北京廣播學院出版社，2001年6月 施國強、黃吳明、張萬書編著：有線電視網絡技術手冊，電子工業(yè)出版社， 2002年12月 車晴、王京玲編著：數字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)，北京廣播學院出版社，2000年4月,第一章 概論,本章重點： 有線電視系統(tǒng)的基本組成及各部分的主要功能有線電視系統(tǒng)的頻率劃分和頻道配置方法相關基礎知識 本章難點： 現(xiàn)代有線電視網絡的基本組成形式VSB-AM高頻電視信號的形成過程電壓的疊加,1.1 有線電視網絡的發(fā)展概況,1.1.1 有線電視網絡的發(fā)展歷程 公共天線系統(tǒng)（Master Aerial Television, 簡稱MATV，1948年） 共用天線系統(tǒng)（Community

4、 Antenna Television，簡稱CATV，五、六十年代 ） 有線電視系統(tǒng)（或稱電纜電視系統(tǒng)，Cable Television,仍簡稱CATV，七、八十年代 ）,有線電視發(fā)展到今天，無論是其系統(tǒng)組成、技術手段，還是其系統(tǒng)規(guī)模、服務功能，各方面都發(fā)生了翻天覆地的變化 現(xiàn)代意義上的“有線電視網絡”，實際上是一個脫胎于傳統(tǒng)CATV系統(tǒng)，但早已突破了“有線”的束縛和“電視”的局限，具有綜合信息服務功能的信息網絡體系,1.1.2我國有線電視網絡的發(fā)展現(xiàn)狀起步較晚 發(fā)展迅速 初具規(guī)模 亟待完善,1.1.3 有線電視網絡的特點（1）實現(xiàn)廣播電視的有效覆蓋（2）圖像質量好，抗干擾能力強（3）頻道資源

5、豐富，傳送的節(jié)目多（4）系統(tǒng)規(guī)模大，節(jié)約投資、美化市容（5）寬帶入戶，便于綜合利用（6）能夠實現(xiàn)有償服務（7）建網可以循序漸進，逐步發(fā)展,1.1.4 有線電視網絡的發(fā)展趨勢與展望（1）數字化（2）綜合化（3）網絡化（4）智能化 全方位服務網（Full Service Net，簡稱FSN）,有線電視網絡發(fā)展的最終目標也許會是全數字化的全光網絡，它依托IP+DWDM的傳輸模式，真正實現(xiàn)在一個統(tǒng)一平臺（Everything over IP）上的多媒體綜合信息服務。到那時，不僅是網絡環(huán)境會達到幾近完美的程度，而且，信息資源也將得到極大的豐富。這樣，真正意義上的信息高速公路便不再是紙上談兵，而是實實在在

6、的現(xiàn)實，標志著人類社會將進入一個嶄新的信息時代,1.2 有線電視系統(tǒng)的基本組成,物理模型: 任何有線電視線系統(tǒng)均可視為由信號源、前端、傳輸系統(tǒng)、用戶分配網四個部分（或稱四個功能模塊）組成,圖11中，信號源是指提供系統(tǒng)所需各類優(yōu)質信號的各種設備；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行處理，并最終混合成一路復合射頻信號提供給傳輸系統(tǒng)；傳輸系統(tǒng)將前端產生的復合信號進行優(yōu)質穩(wěn)定的遠距離傳輸；而用戶分配網則準確高效地將傳輸系統(tǒng)傳送過來的信號分送到千家萬戶,1.2.1 傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)的基本組成yxdsfinal3.htm,1.2.2 現(xiàn)代有線電視網絡的基本組成,1.3 有線電視系統(tǒng)

7、的頻率劃分和頻道配置,1.3.1 電視頻道的頻帶寬度 殘留邊帶調幅(VSB-AM) yxdsfinal211.3.0.htm,1.3.2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48.5108MHz，167223MHz，470566MHz，606958MHz四個頻段，我國規(guī)定的開路電視頻道具體配置方案見 表1-1,頻譜分布情況： 掌握規(guī)律！,1.3.3 有線電視系統(tǒng)的頻率劃分和頻道配置 1. 標準頻道與增補頻道 的概念 動態(tài)演示 2.雙向有線電視系統(tǒng)的上、下行頻率分割問題 動態(tài)演示 頻段劃分表 雙向系統(tǒng)頻道配置表,3.系統(tǒng)容量 單向系統(tǒng) : 300MHz: 28個（12個標

8、準，16個增補） 450MHz: 47個（12個標準，35個增補） 550MHz: 59個（22個標準，37個增補） 750MHz: 84個（42個標準，42個增補） 862MHz: 98個（56個標準，42個增補） 雙向系統(tǒng) : 750MHz: 79個（37個標準，42個增補） 862MHz: 93個（51個標準，42個增補）,1.4 有線電視網絡的總體規(guī)劃,自學 1.5相關基礎知識 自學,第2章 有線電視系統(tǒng)的性能分析和性能參數,本章重點： 系統(tǒng)噪聲的分析 信噪比與載噪比的概念 載噪比的計算 衡量非線性失真影響程度的性能參數 非線性失真指標的計算 系統(tǒng)線性失真的概念 系統(tǒng)指標的疊加與分配

9、本章難點： 噪聲系數的概念 系統(tǒng)非線性失真的分析 CSO和CTB的概念,研究目的：建立客觀評價體系 研究對象：模擬電視信號 研究內容：噪聲與失真,本章的目的在于通過對有線電視系統(tǒng)在傳輸模擬電視信號時的性能進行深入分析，建立起一套科學、合理的客觀評價體系。具體地講，就是要分析模擬信號波形失真和噪聲產生的根源和性質，研究和掌握其規(guī)律，并討論采用什么性能參數才能準確、恰當地進行度量，以及如何采取技術措施來確保失真和噪聲的影響程度被控制在國家標準允許的范圍內。,2. 1系統(tǒng)噪聲,2.1.1系統(tǒng)噪聲的產生和分類 噪聲是指能使圖像遭受損傷的與傳輸信號本身無關的各種形式寄生干擾的總稱，它是一種紊亂、斷續(xù)、隨

10、機的電磁振動，在電視屏幕上的主觀視覺效果表現(xiàn)為雜亂無章的雪花狀干擾,系統(tǒng)噪聲,外部噪聲,內部噪聲,非固有內部噪聲,固有內部噪聲,導體,半導體器件,2.1.2 熱噪聲 基礎熱噪聲功率 ： Pn0 = kTf,等效噪聲帶寬的定義：,N0=20lgUn0=2.4dBV,2.1.3 信噪比與載噪比 1.信噪比（S/N） 信噪比的定義 信噪比與圖像質量的關系： （SN）dB.2 為了得到級以上的圖像質量，要求 信噪比指標高于36.6dB,2.載噪比（C/N） 載噪比定義 對射頻系統(tǒng)而言，用載造比來描述系 統(tǒng)的噪聲性能最方便 載噪比和信噪比都能用來衡量系統(tǒng)的 噪聲性能，他們之間存在著一定 的內在聯(lián)系,2.

11、1.4 噪聲系數 噪聲系數的定義: 設有一個放大器，其功率放大倍數為，在輸入端的噪聲功率僅是基礎熱噪聲n0 ，若放大器本身不產生噪聲，則其輸出端的噪聲功率為GPn0。但放大器本身是肯定要產生噪聲的，因而其輸出端的噪聲功率一定比GPn0要大，設為FGPn0 ，這個倍數F就稱為該放大器的噪聲系數。,噪聲系數的物理意義: 當放大器的輸入噪聲為基礎熱噪聲時，由于放大器內部產生噪聲的結果，使放大器的輸出噪聲功率擴大了F倍 放大器的噪聲系數等于輸入噪聲為基礎熱噪聲時的輸入載噪比和輸出載噪比之差。也就是說，當放大器的輸入噪聲為基礎熱噪聲時，輸出載噪比將比輸入載噪比小F dB （注意特定條件）,2.1.5 載

12、噪比的計算 （CN）dB 10 lg（Pc / FPn0） 10 lg Pc10 lg F10 lg Pn0 SiFdB2.4dB （CN）dBSiFt dB2.4 Ft dB10 lg F1（F21） / G1 （F31） / ( G1 G2 ) （Fn1）/ ( G1G2Gn-1 ) 動態(tài)演示 （注意公式成立的特定條件）,總結： 在有線電視系統(tǒng)中計算各部分的載噪比指標時，可直接利用上述公式進行計算，其中， 對前端而言， Ft F1 對同軸電纜干線而言， 若干線由相同放大器組成，則 Ft nF Ft dB= FdB+10 lg n,2.2系統(tǒng)非線性失真,2.2.1 系統(tǒng)非線性失真的產生及分析

13、 有線電視系統(tǒng)中非線性失真最嚴重、對信號質量影響最大的設備是放大器，我們將重點研究放大器的非線性失真特性,描述放大器實際傳輸特性的數學近似模型： UoK1UiK2Ui2K3Ui3 簡化的信號模型： （設輸入信號由三個頻率分量組成） 輸出信號的各種產物列 表,各項失真產物的特點和規(guī)律： （1）失真的類型 二次失真：二次諧波失真 二次互調失真 三次失真：三次諧波失真 三次互調失真 三次差拍失真 交擾調制失真 非線性失真的產生、網紋及交調干擾現(xiàn)象演示,頻道內互調干擾的概念 （2）失真的大小 對二次失真而言，二次互調失真幅度最 大， 實際中只需考慮二次互調失真即可； 對三次失真產物中的三種新頻率分量型

14、 的同類失真而言，三次差拍失真幅度最大， 實際應用中，可以只研究分析和測量三次 差拍失真。 一般來說，單個的二次互調失真比單個 三次差拍的幅度要大。,（3）失真的數量 失真數量與頻道數量的關系 表 從表可以看出，三次差拍失真的數量隨頻道數的增長而急劇增多 。,結論： 幅度大是二次互調的顯著特征，必須 采取有效措施 ； 三次差拍失真的數量巨大，而交調失 真在主觀感覺上較嚴重 ，在頻道數較少時 （例如十幾個頻道以下），主要考慮交調 失真，而在頻道數較多時，則應主要考慮 三次差拍失真。,（4）CSO和CTB 一般來說，落入到一個頻道內的所有失真項往往會有規(guī)律地集中在幾個頻率點上或落在該頻率點附近很窄

15、的頻帶內，形成所謂的干擾“簇”，在累加的基礎上合成為較大的總干擾（形成“組合”效應）。,綜合以上分析結果，我們可以將非線性失真的規(guī)律和特點簡單總結如下：放大器的非線性失真特性帶來了許多二次、三次失真產物，在二次失真產物中，以二次互調的影響最大，在三次失真產物中，則以交調和三次差拍的影響為甚，因而實際中主要考慮上述三種失真。這三種失真各有特點（二次互調幅度大、三次差拍數量多，而交調對圖像質量的影響最直接），在不同的場合會有不同的影響。一般來說，現(xiàn)代的同軸電纜系統(tǒng)可以不考慮二次失真的影響，但光傳輸系統(tǒng)則必須重點考慮；在頻道數量較少的系統(tǒng)中，主要考慮交調的影響，而在頻道數量較多的場合，則應主要考慮三

16、次差拍而可以不再顧及交調；另外，在多頻道系統(tǒng)中，無論是二次互調還是三次差拍，均應考慮它們的組合效應。因此，對現(xiàn)代HFC網絡而言，同時考慮CSO和CTB是全面評價系統(tǒng)非線性失真性能的必要而充分的手段。,2.2.2 衡量非線性失真影響程度的性能 參數 （1）載波互調比（IM） （2）載波組合二次差拍比（C/CSO）和 載波組合三次差拍比（C/CTB） （3）交擾調制比（CM） （4）微分增益（DG）失真和 微分相位（DP）失真 （5）信號交流聲比（HM）,2.2.3 非線性失真指標同放大器工作電 平的關系 當各頻道的信號電平降低1dB時，系統(tǒng)的二次非線性失真指標（例如載波組合二次差拍比C/CSO及

17、載波二次互調比IM2）可以改善1dB。 當各頻道的信號電平降低1dB時，系統(tǒng)的三次非線性失真指標（例如交調比CM、載波三次互調比IM3、載波組合三次差拍比CCTB等）則可以改善2 dB。,2.2.4 非線性失真指標的計算 C/CTBC/CTB120 lg n C/CTB0+2（SotSo）20 lg n C/CSOC/CSO115 lg n C/CSO0（SotSo）15 lg n 上述兩式在工程計算時非常有用,2.3系統(tǒng)線性失真,2.3.1系統(tǒng)線性失真的產生及其分析 由于無源部件（線性電路）的頻率特性不良所引起的失真稱為線性失真 ，也稱為頻率失真 。 系統(tǒng)線性失真應包括振幅-頻率失真和相位-

18、頻率失真。,2.3.2 衡量線性失真的性能參數 （1）幅頻特性 國標規(guī)定頻道內幅頻特性的不平度在整個頻道范圍內不超過2 dB，在任意的0.5MHz范圍內不超過0.5dB （2）色/亮度時延差 國標規(guī)定色/亮度時延差不得大于100ns,2.4 系統(tǒng)的反射,2.4.1產生反射的原因 有線電視系統(tǒng)的設備、部件阻抗不匹配時，將會使主波（入射波）在系統(tǒng)內部傳輸時產生復雜的反射，如果反射波和入射波一起傳送到電視機的屏幕上，收視者將會看到反射波所形成的重影,2.4.2衡量反射的性能參數 （1） 反射系數 （2）反射損耗 （3）電壓駐波比（VSWR）S （4）回波值,2.4.3有線電視系統(tǒng)中的重影 有線電視系

19、統(tǒng)中主要存在三種類型的重影，即接收重影、反射重影和串入重影 重影所造成的影響是否嚴重，一方面同反射波的強度有關；另一方面也同反射波的時延量有關,2.5 系統(tǒng)指標的疊加與分配,2.5.1 指標疊加 1. 載噪比疊加 載噪比疊加遵循功率疊加的規(guī)律,2 非線性失真指標的疊加 二次非線性失真（例如載波組合二次差拍比指標）的疊加應采用減算的算術疊加 對三次失真指標，例如交調比、載波三次互調比、載波組合三次差拍比等而言，應按算術疊加的公式進行疊加計算,2.5.2 指標分配 指標分配最主要的應用是在系統(tǒng)設計的過程中 1 載噪比分配 （CN）idB（CN）dB10 lgi 2 非線性失真指標的分配 (C/CS

20、O)idB = (C/CSO)dB15 lg qi (C/CSO)idB = (C/CSO)dB10 lg qi (C/CTB) idB (C/CTB )dB 20 lgi,第3章 前端,本章重點： 前端的技術要求 現(xiàn)代有線電視網的前端類型 綜合前端的組成 信號處理器的基本工作原理 電視調制器的基本工作原理 寬帶傳輸線變壓器式混合器的特點本章難點： 鄰頻道傳輸對前端的特殊要求 實際前端的組成原則,3.1 前端的功能和技術要求,3.1.1 前端的功能 前端是整個有線電視系統(tǒng)的心臟 總體來說，前端的功能因系統(tǒng)而異 我們可以將一個完整的現(xiàn)代有線電視系統(tǒng)的前端解剖為模擬前端（部分）、數字前端（部分）和

21、數據前端（部分）三個功能模塊,傳統(tǒng)的有線電視系統(tǒng)中只有模擬前端。傳統(tǒng)前端（模擬前端）對信號的基本處理功能大致可以概括如下：（1）提高載噪比（2）頻率變換（3）鄰頻處理（4）抑制非線性失真和寄生輸出（5）調制、解調（6）電平調整（7）電平控制（8）混合（9）產生導頻,3.1.2 系統(tǒng)對前端的技術要求 1 前端的主要技術指標 （1）載噪比C/N 載噪比是前端最重要的技術指標之一。一般系統(tǒng)的總載噪比指標（國標規(guī)定為43dB）將視系統(tǒng)的規(guī)模大小按一定比例分配給前端。,設分配比例為q (q1)，則前端的載噪比指標是： (C/N)1dB 4310 lg q (dB) 例如在小系統(tǒng)中，選擇q50，則(C/N

22、)1dB46 dB；在特大系統(tǒng)中，選擇q10，則(C/N)1dB53 dB。,（2）非線性失真指標 一般情況下，系統(tǒng)分配給前端的C/CTB和C/CSO指標為10，這樣，前端應滿足的指標為： (C/CTB)1 dB5420 lg 10 74dB (C/CSO)1 dB5415 lg 10 69dB 單頻道載波互調比IM內 (dB) 54dB,（3）回波值E 國標規(guī)定，回波值E（）7 （4）微分增益失真(DG失真)，微分相位 失真(DP失真) （5）色亮度時延差 （6）頻道內幅頻特性,2 鄰頻道傳輸對前端的特殊要求 1）鄰頻抑制度60 dB 2）帶外抑制度60 dB 3）邊帶抑制度60 dB 4）

23、V/A比可調 動態(tài)演示 5）對載波的頻率偏差有比較嚴格的要求 6）陷波處理,3.2 前端的類型和組成,3.2.1前端的類型 1 傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)的前端類型 （1）直接混合型前端,（2）頻道放大器和頻道變換器混合型前端,（3）頻道處理混合型前端,2 現(xiàn)代有線電視網的前端類型 從本質上講，現(xiàn)代前端的技術類型應該是綜合處理與智能管理型,3.2.2實際前端的組成 實際的前端是由具體的設備組成的，不同的前端其組成的思路和規(guī)律大致相同，組合式樣則千變萬化、因系統(tǒng)而異 任何前端均是由若干個單一的通路組合而成的，通路數量的多少決定了前端的復雜程度 前端每一條通路的具體功能，可以簡單概括為兩句話，即“完成信號類

24、型的轉換，并對信號進行適當的處理”,前端實例 ： 鄰頻前端,綜合前端,3.3 前端的主要設備,3.3.1 天線放大器,對前端而言，天線放大器對提高輸出信號載噪比的貢獻可以概括為兩點： （1）天線放大器的噪聲系數比較小，而整條通路的等效噪聲系數主要取決于天線放大器。 （2）天線放大器安裝在緊靠天線的位置，消除了天線至前端機房的電纜衰減對等效噪聲系數的影響。,3.3.2 信號處理器,3.3.3調制器,3.3.4混合器 1 濾波器式混合器,2 寬帶傳輸線變壓器式混合器,特點： 濾波器式 寬帶傳輸線變壓器式 插入損耗小 插入損耗大 具有一定的選擇性 無選擇性 通用性差 通用性非常好 不能鄰頻使用 能鄰

25、頻使用,第4章 同軸電纜網絡,本章重點： 同軸電纜的結構和特性 干線放大器的基本組成 主要無源部件的工作原理 傳輸網絡的基本結構形式 同軸電纜傳輸網絡的工作狀態(tài) 無源分配網的組成方式與計算本章難點： ALC干線放大器的工作過程 分支、分配器的工作原理 干線放大器工作電平的確定,有線電視系統(tǒng)最根本的目的是要解決覆蓋問題 傳輸分配網絡在現(xiàn)代有線電視系統(tǒng)中扮演著極為重要的角色，同時也是系統(tǒng)規(guī)劃、設計的重點和難點 在今后相當長的一段時間內，同軸電纜仍是有線電視網絡不可或缺的組成部分 同軸電纜網絡實際上是由同軸電纜、放大器以及各種無源分配部件按照實際需要并遵循一定的原則組合而成的。,4.1 同軸電纜,4

26、.1.1 同軸電纜的結構與類型 1 結構,趨膚效應 動態(tài)演示 圖表,2 類型 按照同軸電纜的絕緣結構可以分成三種類型： 實心絕緣型：防潮防水性能好但衰減大； 半空氣絕緣型： 空氣絕緣型：衰減很小但防潮防水差且 不易制造。,我國電纜的統(tǒng)一型號編制方法 圖表,舉例： SYV-75-5-1：絕緣外徑5mm實芯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套射頻同軸電纜。 SYDYC-75-9：絕緣外徑9mm聚乙烯墊片絕緣聚乙烯護套自承式射頻同軸電纜。 SYDLY-75-12：絕緣外徑12mm聚乙烯墊片絕緣鋁管聚乙烯雙護套射頻同軸電纜。 SIOV-75-5-A：絕緣外徑5mm聚乙烯藕芯絕緣鋁塑縱包聚乙烯護套射頻同軸電纜。,4.

27、1.2 同軸電纜的特性和指標 （1）特性阻抗,（2）衰減系數 式中：f為工作頻率（MHz），Z0為特性阻抗（），D為外導體內徑（cm），d為內導體外徑（cm），K1、K2是由內、外導體的材料和形狀決定的常數，為絕緣介質的相對介電常數，tg為絕緣介質損耗角的正切值（聚乙烯tg5102，發(fā)泡后可達到tg2104）,理想情況下，衰減斜率符合下式規(guī)律： 這個公式在工程計算時經常用到。由于電纜的衰減存在著斜率，因此，通常所說的電纜衰減值是指電纜在系統(tǒng)最高工作頻率下的衰減值。,（3）反射損耗 我們這里所說的反射，不是指由于電纜特性阻抗與負載或信號源不匹配所產生的反射，而是電纜本身的原因所引起的內部反射，主

28、要分以下兩種情況： 同軸電纜的必要特性之一是在長度方向上的均一性。當斷面尺寸或介質的性質在長度方向上有變化時，會造成特性阻抗的不均勻而使信號電波在電纜內部產生復雜的反射。 當施工引起電纜變形或電纜老化引起材質變化時，也會因特性阻抗的不均勻而造成內部反射。,（4）屏蔽特性 屏蔽特性是衡量同軸電纜抗干擾能力的一個參數。如果電纜屏蔽不好，傳輸信號不僅會受到外來雜波的串擾，而且也會泄漏出去干擾其它信號。屏蔽特性的好壞可以用屏蔽系數、屏蔽衰減、表面轉移阻抗（耦合阻抗）等指標來反映。,（5）溫度特性 同軸電纜的衰減量隨著溫度的變化而變化，優(yōu)質電纜衰減值的溫度變化量大約為0.2（dB）C，即溫度每變化1 C

29、衰減值變化0.2（dB） 同軸電纜的衰減量隨頻率的不同是存在斜率的，溫度變化不僅會引起衰減量的變化，而且會引起斜率的變化 電纜的溫度特性正是干線放大器中裝有AGC與ASC控制的原因。,（6）傳輸速度與波長縮短率,4.1.3 有線電視傳輸系統(tǒng)中常用的幾種同軸電纜 第一階段：實芯聚乙烯絕緣同軸射頻電纜（即SYV系列） 第二階段：化學發(fā)泡聚乙烯同軸射頻電纜 第三階段：半空氣聚乙烯絕緣同軸射頻電纜 （藕（狀）芯縱孔式、竹節(jié)式和螺旋式 ） 第四階段：物理（即氣體）發(fā)泡聚乙烯絕緣材料的同軸電纜 和竹節(jié)式半空氣絕緣的MC2同軸射頻電纜,4.2 放大器,4.2.1 放大器的類型和用途 線路放大器包括在傳輸系統(tǒng)

30、中使用的干線放大器和在分配系統(tǒng)中使用的分配放大器、延長放大器和樓棟放大器等 根據干線放大器的具體作用，它可分為： 干線（延長）放大器 干線分配放大器 干線分支放大器（干線橋接放大器 ）,干線放大器從控制方式上分，有如下幾種： （1）自動電平控制（ALC）或稱自動增益斜率控制（AGSC）放大器（國標統(tǒng)稱類干線放大器），它具有AGC 和ASC兩個功能，采用雙導頻信號控制，一般用于要求較高的大型CATV系統(tǒng)中。,（2）自動增益控制（AGC）放大器（國標統(tǒng)稱類干線放大器），采用單導頻控制，其中又分為A類和B類。 A類：帶斜率自動補償的AGC干線放大器； B類：無斜率自動補償的AGC干線放大器。 類干放

31、一般用于要求不很高、電纜敷設條件不復雜的中、大型系統(tǒng)中。,（3）手動增益控制和手動斜率控制放大器（國標統(tǒng)稱類干線放大器）。也可分為兩類：A類：與類干放間隔使用的干線放大器；B類：單獨使用或與類干放間隔使用的干線放大器。其中B類單獨使用時一般只能用于要求不高的小型系統(tǒng)中。,為了改善非線性失真性能指標，干線放大器的末級放大模塊通常采用以下幾種方式： （1）推挽型（PP型） （2）功率倍增型（PHD型） （3）前饋型（FT型） 按照有線電視網絡傳輸帶寬的不同，干線放大器還可分為300MHz干放、450 MHz干放、550 MHz干放、750 MHz干放、862 MHz干放等,4.2.2 放大器的基本

32、組成 1 干線放大器 干線放大器 電纜衰耗 增益 電纜衰減量 斜率均衡網絡 固定斜率 適當控制 溫度特性 上述增益和斜率 （“動態(tài)”衰減和斜率）,（1）手動增益（MGC）和斜率均衡干線放大器（A類） （2）手控增益和手控斜率干線放大器（B類）,（3）自動增益控制（AGC）干線放大器（B類）,（4）帶有斜率自動補償的AGC干線放大器（A類）,（5）ALC干線放大器（類）,采用自動斜率控制（ASC）與帶有斜率自動補償功能之間存在著本質的區(qū)別。這種區(qū)別在于： 斜率補償：沒有誤差校正作用，補償誤差直接由網絡參數決定，勢必會造成逐級累加。其補償過程也無法準確、全面、及時地跟蹤客觀變化。 ASC：具有自動

33、誤差校正作用，級聯(lián)時補償誤差不會積累，且能及時準確地反映和補償實際變化所帶來的影響 動態(tài)演示,2 分配放大器和延長放大器 （1）分配放大器,（2）延長放大器,4.2.3 放大器的電路結構 以雙向ALC干線橋接放大器為例,（1）BON和均衡器 BON（Building Out Network）：模擬電纜 模擬電纜的等效長度+電纜實際長度 =電纜理論長度,均衡器：用來補償電纜衰減的斜率,（2）干線放大組件,（3）AGSC組件,（4）橋接放大組件,（5）反向放大組件,（6）雙向分離器 雙向分離器實質上是一個低通濾波器和一個高通濾波器的組合 雙向分離器中另有一個端口，它利用截至頻率很低的低通濾波器將同

34、軸電纜中的低壓交流電源取出來，一方面供本放大器的電源用，另一方面可再送至下一臺放大器。這條電源支路是可逆的，實際使用時通過電源開關或插塞來確定放大器從哪端接受交流電源以及該交流電源是否要繼續(xù)送入其它放大器,4.2.4 提高放大器性能的措施 1 推挽電路 傳統(tǒng)的放大電路都是單端晶體管阻容耦合放大電路，通過負反饋、電感補償等措施來展寬頻帶，改善非線性失真，如OM系列集成放大模塊就是基于這種思路 所謂推挽放大的基本工作原理實際上相當于兩個單端晶體管放大電路并聯(lián)使用,BGY系列：由共射共基級聯(lián)放大和推挽輸出電路組成,2 功率倍增電路（也稱并聯(lián)混合電路）,3 前饋放大電路 功率倍增電路是通過把放大過程分

35、給兩個并聯(lián)的放大電路來降低輸出信號中的失真，而前饋電路則是依靠抵消過程來減小輸出信號中的失真,4.2.5 放大器的供電 線路放大器的供電一般均采用電纜芯線集中供電，即利用同軸電纜的芯與外導體來傳輸低壓交流電。低壓交流電必須是安全電壓(我國采用交流60V)，由電源供給器提供，通過電源插入器送入到線路放大器中,4.3 主要無源部件,有線電視網絡中使用的無源部件（或稱射頻功率分配器件）必須具備以下特點：75阻抗、較好的定向傳輸分配能力、較高的相互隔離度、較大的反射損耗和屏蔽系數以及很寬的工作頻帶（其最低工作頻率應該達到5MHz，最高工作頻率則要求達到862 MHz甚至1000 MHz ）,4.3.1

36、 分配器 分配器能將一路輸入信號的功率均等地分成幾路輸出，它具有一個輸入端和幾個輸出端 通常，分配器一般都按輸出路數的多少來進行分類 1 分配器工作原理 分配器的最基本單元是二分配器和三分配器,二分配器：,三分配器：,2分配器的電氣特性 分配損失是分配器特有的特性指標。所謂分配損失，是指在各輸出端良好匹配的情況下，傳輸信號在輸入端與輸出端的信號電平之差 理想分配損失 ：S10lgn 由于能量泄漏、散熱等原因，分配器的實際分配損失總大于理想分配損失,(2) 阻抗 為了與電纜等匹配，分配器的輸入阻抗和輸出阻抗都是75 (3) 相互隔離度 在指定頻率范圍內，從某輸出端加入一個信號，其電平與其它輸出端

37、測得的輸出電平之差稱為該分配器的相互隔離度。一個分配器的相互隔離度越大，各輸出口之間的相互干擾就越小,(4) 駐波比與反射損耗 表示分配器與前后電纜阻抗匹配的程度。在理想情況下，分配器的輸入、輸出阻抗都是75，與75的同軸電纜完全匹配，相應的駐波比為1，反射損耗為無窮大。實際上不可能完全實現(xiàn)阻抗匹配，駐波比在1 .11 .7之間，對應的反射損耗為1326dB之間 (5) 頻率特性 頻率特性是描述分配損失等參數隨頻率變化的情況。在使用頻率范圍內，要求各參數的變化越小越好,4.3.2 分支器 分支器的作用是從傳輸線路中取出一部分信號并饋送到用戶終端盒。它一般有一個主路輸出端和多個分支輸出端，其分類

38、方式也是根據分支輸出端口的多少來劃分。 由于分支器在能量的分配上與分配器截然不同 ，因而二者在作用、使用場合、電路結構、技術要求上都完全不一樣。 動態(tài)演示,1分支器的電氣性能 除了頻率范圍、反射損耗、輸入、輸出阻抗等外，分支器還有一些特殊的性能參數 （1）插入損失d 主路輸入端電平與主路輸出端電平之差 （）分支損失 主路輸入端電平與分支輸出端電平之差,當分支器的吸收、散熱等可以忽略時，可以推出插入損失d和分支損失之間的如下關系： 顯然，分支損失越大，插入損失越小 （3）分支隔離度 各分支輸出口之間相互影響的程度 （4）反向隔離度,2分支器的基本原理 分支器中信號傳輸具有方向性，即只能由主路輸入

39、端向分支輸出端傳送信號，而不能反過來由主路輸出端向分支輸出端傳送信號，因而常把分支器稱為定向耦合器。,3常用分支器 多路分支器的組成方式通常有定耦串接型和定耦分配型兩種，實際中多采用后一種方式 由分支器基本電路和二分配器、四分配器基本電路組成二分支器和四分支器，其分支損失為一分支器和二分配器、四分配器分配損失之和 4分支器與分配器的比較,4.4 同軸電纜傳輸網絡,4.4.1傳輸網絡的基本結構 傳輸網絡的基本結構形式主要有三種：即樹枝形、星形和環(huán)形 三種基本的網絡拓撲結構各有特點，各有短長，也都擁有各自最為適合的應用領域和具體業(yè)務,傳統(tǒng)的有線電視同軸電纜網幾乎無一例外都采用樹枝型結構，傳統(tǒng)的電話

40、網則都是星型網絡（實際上是多級星形），而環(huán)形結構最早出現(xiàn)在計算機數據網絡中，后來成為了光纖骨干傳輸網的主體 傳輸網絡結構形式（拓撲）的確定，一般來說取決于網絡承載的業(yè)務類型和網絡所采用的傳輸媒介 現(xiàn)代的有線電視網絡已經形成了環(huán)星樹的混合網絡結構,構成了HFC完整的網絡體系,4.4.2同軸電纜傳輸網絡的基本組成 典型的樹枝形同軸電纜傳輸網組成示意圖,4.4.3 同軸電纜傳輸網絡的工作狀態(tài) 1 .干線放大器的工作方式 根據包括均衡器在內的干線放大器高低頻道的輸入電平和輸出電平之間的關系，可把干線放大器的工作方式分成全傾斜，半傾斜和平坦輸出三種 全傾斜方式的非線性失真指標最好，但載噪比指標最差；平坦

41、輸出方式的非線性失真指標最差，但載噪比指標最好。故一般傾向于采用半傾斜方式。,2. 干線放大器的工作電平 （1）電長度的概念 干線放大器是間隔配置在干線中的，它的增益G正好補償了每個間距的電纜在最高工作頻率上的衰耗LH（即GLH），因此，干線長度可以用串接放大器的增益之和來間接表征。這個增益和就是所謂的干線電長度，即： =nG(dB)。 式中n為放大器的級聯(lián)數 干線的實際長度與其電長度的關系為 D = E / lH (m),（2）干線放大器的最大輸出電平 假定已知干線應該滿足的載波組合三次差拍比指標為C/CTB2min ，則： （3）干線放大器的最小輸出電平 假定已知干線應該滿足的載噪比指標為

42、C/N2min ，則： SiC/N2minF10 lgn2.4,（4）V型曲線,（5）同軸電纜干線的最遠傳輸距離 設放大器的極限增益用Gm表示，則： GmSo max Si minSo max Si mi20 lgn 此時由n臺干放所組成的干線所允許的最大 干線電長度為： Em= Gmn=n(So max Si min) 20n lgn 顯然，由于不同的n對應的Gm不同，且n時 Gm，因而兩者之間的乘積一定存在極值,求極值，可得出： 此時對應的極限增益為： 我們稱該增益為放大器的理論最佳增益,綜合技術質量指標、經濟指標來進行全面考慮，放大器的工作增益應選擇在G22dB左右，此時放大器的最大級聯(lián)

43、數為： 干線的最長傳輸距離（電長度）：,（6）干線放大器最佳工作電平的確定 設放大器的實際增益為G，則放大器 的最佳工作電平應為： So最佳= （So maxSo min）/2 = （So maxSi minG）/2 此時對應的輸入電平為： Si最佳So最佳G,45 用戶分配網,4.5.1 用戶分配網的基本結構 常見的分配系統(tǒng)結構形式主要有以下兩種：,4.5.2 無源分配網 1 無源分配網的組成方式 常用的無源分配網主要有以下四種組成方式： （1）分配分配網絡 （2）分支分支網絡 （3）分配分支網絡 （4）分配分支分配網絡,2 無源分配網的計算 無源分配網的計算問題實際上只涉及到電平的計算。電

44、平的計算公式如下： SA=SBLdlAB,第五章 光纖傳輸技術基礎,本章重點： 激光的產生與激光器的特性光纖的傳光原理和特性光信號的調制和解調摻鉺光纖放大器的基本工作原理光分路器的技術指標 本章難點：激光的產生過程光纖的色散光信號的副載波強度調制,5.1 激光與激光器,5.1.1激光的產生 受激輻射的概念 激光器中發(fā)生的輻射是受激輻射 實現(xiàn)粒子數反轉（泵浦過程），滿足閾 值條件和諧振條件，是產生激光的三個條 件,5. 12激光的特點 1.單色性好 2.方向性好 3.亮度高 4.相干性好,5. 1.3激光器 激光器是產生激光的器件或裝置，主要包括工作物質（激活物質）、泵浦系統(tǒng)和諧振腔三個部分 1

45、.激光器的性能指標 輸出光功率 相對強度噪聲RIN 激光器的激勵閾值 激光器的線性范圍 激光器的溫度特性,2.光通信中常用激光器 1).激光二極管（LD） 2).分布反饋激光器（DFB激光器） 3).摻釹釔鋁石榴石激光器（Nd :YAG）,5.2光纖與光纜,5.2.1光纖的結構和原理 動態(tài)演示 數值孔徑和模場直徑的概念,光在光纖中傳播時也會激發(fā)出一定的電 磁波模式，這種模式同光纖的粗細有關 按照光纖中容許傳輸的電磁波模式多少 的不同，可以把光纖分為只能傳輸一種電磁 波模式的單模光纖（SM）和有多個電磁波 模式同時傳播的多模光纖（MM）,522光纖的特性 1.光纖的損耗 光纖的損耗是光纖最重要的

46、特性之一 光纖的損耗與它所傳輸光的波長有關 光纖的損耗存在三個極小值，分別位于 0.85m、1.31m和1.55m處，常把這 三個波長稱為石英光纖傳輸的三個窗口 動態(tài)演示,消除氫氧離子吸收高峰 ，可以制成無水 峰光纖，拓寬了使用波段，以滿足密集波分 復用的需要,2.光纖的色散 色散是光纖的另一個重要特性 （所謂色散，是指輸入信號中包含的不 同頻率或不同模式的光在光纖中傳播的速 度不同，不同時到達輸出端，使輸出波形 展寬變形、形成失真的現(xiàn)象） 色散的存在限制了光信號一次傳輸的距 離；在傳輸距離相同的情況下，色散越大， 單位時間內傳輸的信息容量越小,光纖的色散常用色散常數D來描述 D=d/( L

47、d) 光纖的色散包括模式色散、材料色散 和結構色散 動態(tài)演示,為了充分利用1.55m損耗較小的優(yōu)點， 人們制成了色散位移光纖 動態(tài)演示 四種不同的單模光纖 3.光纖的其它特性 模場直徑 同心度誤差 截止波長,5.2.3光纜(自學) 1.光纜的基本結構 2.光纜的分類 3.光纜的命名 4.光纜的特性,5.3 光信號的調制和解調,5.3.1 光信號的副載波強度調制 對電信號的調制有調幅、調頻和調相三種 目前對光信號的調制都是強度調制，即用 所要傳輸的信號來改變光信號的強度,在光纖有線電視系統(tǒng)中，是先把各個頻道的視頻和音頻信號對高頻副載波進行電調制（預調制），再把若干個頻道信號進行多工組合后對光信號

48、進行強度調制。根據對高頻副載波預調制的方式是調幅、調頻還是數字調制可分為三種，分別記為AM-IM、FM-IM和PCM-IM。 三種方式的特點,5.3.2 光調制器(自學) 根據光調制器的原理不同，可分為直接 調制、內調制和外調制三種 直接調制又稱為電源調制，技術簡單， 損耗小，易于實現(xiàn)，但存在附加頻率調制或 啁秋效應（chirping）現(xiàn)象 內調制和外調制都是通過專門的調制器 來實現(xiàn)的,5.3.3 非線性失真補償(自學) 1 .前饋補償 2. 預失真補償 3 .限幅失真補償 5.3.4 光信號的解調(自學) 在光導纖維中傳輸的光信號到達接收端后， 需要把其上調制的電視信號復原。這個任務 是由光

49、接收機中的光檢測器來完成的。光檢 測器的基本原理是利用半導體材料的光電效 應把光信號轉換成電信號,5.4 光纖放大器(自學),光的放大有直接放大和間接放大兩類 直接放大的光放大器主要有半導體光放大 器和光纖放大器兩類，目前應用最廣的光放大 器主要是光纖放大器。 按照摻入元素的不同，目前比較成熟的光 纖放大器可以分成摻鉺光纖放大器（EDFA） 和摻鐠氟化物光纖放大器（PDFA）兩類,在光纖有線電視系統(tǒng)中，光纖放大器一般用于三種情況： 光接收機的前置放大器（或稱為光預放器） 光發(fā)射機的后置放大器（或稱為光增強器） 光中繼器,5.4.1 摻鉺光纖放大器（EDFA） 不論采用1.48m還是采用0 .9

50、8m的泵浦光都只能放大1 .55m的信號光 5.4.2 摻鐠氟化物光纖放大器（PDFA） PDFA的高增益區(qū)在1.3m附近，最高增益可達42dB,5.5 光無源器件（自學）,5.5.1光分路器 光分路器是光纖鏈路中最重要的無源器件之一，其作用是把一路光按一定比例分成多路輸出 5.5.2光衰減器 5.5.3濾光器 5.5.4光連接器 5.5.5光開關,總結,1 .31m光傳輸系統(tǒng)的特點： 1 損耗較?。ǖ皇亲钚。?； 2 色散常數為零 ； 3 采用價格便宜的G .652光纖，造價低； 4 不能進行光放大（目前），輸出光功率受限 在光通信中得到了非常廣泛的應用 （通常 應用于短距離的傳輸系統(tǒng)中）,

51、1.55m光纖傳輸系統(tǒng)的特點 1 損耗極低； 2 可以利用光纖放大器對光信號直接進行 放大； 3 色散較大； 4 受激布里淵散射（SBS）的影響不容忽略 在光通信系統(tǒng)中應用非常廣泛 （通常應 用于長距離的傳輸系統(tǒng)中）,第6章 有線電視光纖傳輸系統(tǒng),本章重點： 調幅光纖干線傳輸系統(tǒng)的基本組成三種調制方式的多路調幅光發(fā)射機的工作原理光接收機的工作原理調頻光傳輸系統(tǒng)的基本組成和特點數字光傳輸系統(tǒng)的基本組成和特點 本章難點：光發(fā)射機的工作原理有線電視光纖系統(tǒng)的性能指標分析,有線電視光纖傳輸系統(tǒng)均采用副載波復用方式，根據高頻副載波調制方式的不同，我們可以把光纖傳輸系統(tǒng)分成調幅、調頻和數字光纖三類，分別適

52、用于不同的情況,電信號調制復用,光發(fā)射機,光接收機,電信號解復用解調,6.1 調幅光纖干線傳輸系統(tǒng),6.1.1 調幅光纖干線傳輸系統(tǒng)的基本組成 調幅光纖干線傳輸系統(tǒng)的原理方框圖 6.1.2 直接調制多路調幅光發(fā)射機 按照強度調制的方式不同，多路調幅光發(fā)射機又可分為直接調制光發(fā)射機和外調制光發(fā)射機兩種 DFB直接調制光發(fā)射機的原理方框圖,直接調制光發(fā)射機的性能指標： 1)非線性失真指標 2)噪聲 3)光調制度 4 ) 頻響,6.1.3 外調制多路調幅光發(fā)射機 根據采用激光器的不同，目前主要有YAG外調制光發(fā)射機和DFB外調制光發(fā)射機兩類 1. YAG外調制光發(fā)射機 YAG外調制光發(fā)射機的原理方框

53、圖 2. DFB外調制光發(fā)射機 DFB外調制光發(fā)射機的原理方框圖,三種光發(fā)射機比較 DFB直接調制光發(fā)射機：輸出光波長為1.31m ，輸出功率?。ㄐ∮?8mW），有啁秋效應，失真較大，C/CSO大于60dB，相對強度噪聲RIN小于155dB/Hz ,最大優(yōu)點是價格低廉，是目前應用最廣泛的光發(fā)射機 YAG外調制光發(fā)射機：輸出光波長為1.31m ，輸出功率大，可達220mW，無啁秋效應，失真小，C/CSO大于70dB，RIN小于170dB/Hz。但價格昂貴，不能普遍使用 DFB外調制光發(fā)射機：輸出光波長為1.55m，沒有啁秋效應，具有很好的失真特性，但輸出功率較小，需要加接光纖放大器，會引入附加的

54、噪聲，使系統(tǒng)的載噪比低于前兩種光發(fā)射機。DFB外調制光發(fā)射機的最大優(yōu)點是其發(fā)出的光波長為1 .55m ,在光纖中傳輸時具有更小的損耗，可以傳輸更大的距離。,6.1.4 光接收機 光接收機的基本組成 光接收機的性能指標： 1 .靈敏度 2 .響應度RS 3 .幅頻特性 4 .噪聲 5 .非線性失真,6.2 調頻光傳輸系統(tǒng),6.2.1 調頻光纖系統(tǒng)的特點 優(yōu)點： 1.圖像質量高，載噪比指標要求低 2.光接收機的靈敏度可以很低，傳輸 距離更遠 3.對激光器的線性和噪聲要求較低， 可以采用價格較低的F-P激光器 缺點： 1.傳輸的電視節(jié)目套數少 2.系統(tǒng)組成較復雜,6.2.2 調頻光纖系統(tǒng)的組成 圖表

55、,6.3 數字光纖傳輸系統(tǒng),6.3.1 數字光纖傳輸系統(tǒng)的基本組成 圖表 6.3.2 電端機圖表 6.3.3 光端機 圖表,6.4 有線電視光纖系統(tǒng)的性能指標分析,第7章 光纖通信新技術,本章重點： 相干光通信的基本原理和特點波分復用與密集波分復用 本章難點：對新技術的理解，需要補充一些背景知識,第8章 有線電視系統(tǒng)設計,8.1 有線電視網絡的總體規(guī)劃 有線電視網絡是一個有多種設備和復雜傳輸線路組合而成的完整體系。要使這個完整體系達到預期目的并最充分地發(fā)揮效能，必須事先進行周密的系統(tǒng)設計,一般來說，有線電視系統(tǒng)的設計過程可以 分為兩個階段： 初步設計（網絡的總體規(guī)劃） 具體設計（確定各組成部分

56、的實施方案） 初步設計可以理解為宏觀設計 具體設計也可看成是微觀設計,8. 1. 1 前期準備 （1）全面了解用戶要求 用戶對節(jié)目套數的要求 用戶對系統(tǒng)功能的需求 用戶的承受能力及對投資規(guī)模的要 （2）充分研究地域條件和客觀環(huán)境 廣播電視信號電波場強情況 高層建筑的遮擋障礙和反射障礙 用戶地區(qū)環(huán)境 服務面積及系統(tǒng)規(guī)模 建筑物形式 （3）廣泛搜集產品資料,8. 1. 2 網絡總體規(guī)劃 1. 基本原則（1）標準化（2）先進行與開放性（3）可擴展性（4）實用性和經濟性（5）安全性和可靠性 2. 主要內容,8.2 前端的設計,一般來說，系統(tǒng)設計的具體任務是一方面要選定系統(tǒng)的最佳組成方式和所用設備的類型

57、，另一方面還要確定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以使系統(tǒng)的各個部分都能最充分地發(fā)揮作用,3.4.1 前端設計的主要任務 前端設計的主要任務就是根據網絡建設的具體需要（系統(tǒng)規(guī)模、功能多少、用戶要求、節(jié)目套數、信號接收質量等），依據國家標準對電氣性能指標的要求，經過計算和分析比較，進行頻道配置、設備組合和選型，確定最佳的結構模式和組成方法，并充分發(fā)揮所有設備的作用，從而高效而穩(wěn)定地為傳輸系統(tǒng)提供優(yōu)質復合信號,3.4.2前端設計的主要內容 （1）合理分配系統(tǒng)指標 指標分配的經驗比例 表 （2）選擇最佳信號源 （3）節(jié)目規(guī)劃與頻道配置 （4）確定前端的組成方式 （5）前端設備的選型 （6）關于輸入電平的考慮 （7）關于輸出電平的考慮