有线电视原理

1有线电视网络的组成和应用四川南充鸿业广播电视网络传输有限责任公司技术部唐荣2有线电视网络的组成和应用•一、有线电视网络的组成•二、有线电视网络的分类和设计•三、有线电视网络的安装、调试和维护•四、有线数字电视•五、有线数字电视系统与应用3一、有线电视网络的组成•1、有线电视的发展概述•有线广播——无线广播、电视——有线电视•共用天线——闭路电视——有线电视•73年中国第一个共用天线系统在北京饭店建成•84年广西第一个闭路电视在南宁饭店建成•86年中国第一个有线电视试验网湖北建成•80年代末、90年代初有线电视飞速发展时期•世界有线电视第一大国，拥有9000多万用户4•早期的有线电视网络主要采用隔频传输，全频段VHF-L、VHF-H、UHF分波段，。•卫星电视和光纤传输技术发展促进有线电视传输技术发展。•宽带网络采用300MHz（28个频道）、450MHz（47个频道）、550MHz（59个频道、750MHz（84个频道）、860MHz（98个频道）邻频传输技术。•全同轴电缆网——HFC网——全光网•有线电视、计算机、通讯网络三网融合。5一、有线电视网络的组成2、电磁波•无线电波——300GHz以下、1mm以上，常用于广播、电视或其它通信。•红外线——300GHz--400THz、1mm--750nm，常用于医学上的物理治疗或红外线加热等。目前广播电视、通信的光纤传输的光源860nm、1310nm、1550nm也在此范围内。•可见光——384THz--769THz、781--390nm，它能引起人们的视觉。•频率更高的还有：紫外线—800THz--300KTHz常用于消毒、杀菌X射线—300KTHz--50MTH金属探伤、透视γ射线—1018Hz--1022Hz6一、有线电视网络的组成•电磁波可分为线极化波和圆极化波。•线极化波又可分垂直极化波和水平极化波。•垂直极化波多用于中波广播、移动通讯、卫星电视广播等。•水平极化波大多用于短波广播、地面电视广播、调频广播、卫星电视广播等。•圆极化波广泛应用于卫星通信中7无线电波波段分段表序号频段名称频率范围波段名称波长范围极低频超低频特低频甚低频（VLF）低频（LF）中频（MF）高频（HF）甚高频（VHF）123456789101112微波特高频（UHF）超高频（SHF）极高频（EHF）至高频3-30赫（Hz）30-300赫（Hz）300-3000赫（Hz）3-30千赫（KHz）30-300千赫（KHz）300-3000千赫（KHz）3-30兆赫（MHz）30-300兆赫（MHz）300-3000兆赫（MHz）3-30吉赫（GHz）30-300吉赫（GHz）300-3000吉赫（GHz）极长波超长波特长法甚长波长波中波短波米波分米波厘米波毫米波丝米波10000-1000万米1000-100万米100-10万米10-1万米10000-1000米1000-100米100-10米10-1米1-0.1米0.1-0.01米0.01-0.001米0.001-0.0001米8一、有线电视网络的组成3、电视信号的传输（1）广播电视信号的组成•声音信号——人耳的感觉50Hz--10KHz左右，电讯传输标准为100Hz--3.4KHz；广播电视标准为10Hz--20KHz。•图像信号——PAL-D的彩色全电视信号为0--5.75MHz，包括亮度、色度、同步和消隐信号9（2）彩色全电视信号•视频信号0-5.75MHz、音频副载波6.5MHz、彩色副载频4.43MHz•音频调频信号2×Δf+Fmax)=2×(50KHz+15KHz)=130KHz（3）电视信号的传输•电视信号可分为基带传输和频带传输•基带传输是近距离传输，将A、V信号分别传输。A/V，R、G、B+A，Y、U、V+A，Y/C+A等。•频带传输是远距离传输，将A/V信号合成后调制传输。有调频、调幅和数字传输。10•彩色电视全电视信号：•残留边带调制电视射频信号：4.4366.5F(MHz)幅度图像载频伴音载频6．54．43680.751.2511•隔频传输电视信号频谱：8M8M8M载波1载波2载波3频道1频道2频道3F(MHz)012•邻频传输电视信号频谱：8M8M8M8M8M载波1载波2载波3载波5载波4频道1频道2频道3频道4频道5F(MHz)013（4）广播电视频道的划分•早期的频道安排主要考虑空中频率利用和干扰问题，GB/T6510-86规定：•88年GB/T6510增加了增补频道16个。•92年在GY/T106-92中补充规定了450MHz系统的频道。Z17-Z35•98--99年又在GY/T5063-98和GY/T106-99中相继制定和完善了750MHz、860MHz系统的频道划分。VH段FM段U段U段频率MHz053048.59216722330047056660686287108DS1—DS5DS6—DS12DS13—DS24DS25—DS56回传通道VL段Z1—Z7Z8—Z16Z17—Z37Z38—Z42144、有线电视系统的主要指标（1）分贝表示法•在广播电视和微电子技术应用中，小信号的电功率、电压、电流的值差别很大，运算起来非常不便，所以我们采用分贝来表示；统称电平。①、相对电平：是指被测量电平与指定基准电平的比值。P=10lg(Wx/Wo)（dB）Wx、Ux为测量点的功率和电压Pu=20lg(Ux/Uo)(dB)Wo、Uo为指定点的功率和电压②、绝对电平：在相对电平中，指定为1mW、1mV或1μV作为基准电平来计算某点的传输电平时，其结果称绝对电平。以分贝表示为dBmW或dBm、dBmV和dBμV。15（2）信噪比和载噪比•电视信号在传输过程中，噪声和干扰是影响图像质量的主要因素。•来自内部产生的连续随机杂波对有用信号的影响，我们称为噪声，用噪声系数NF或F表示。•外界信号侵入和有源器件产生的谐波及杂波的影响我们称为干扰。•外界的干扰有很多种，其中影响电视节目收看质量的主要有：滚道干扰——50Hz-几百Hz的市电和电源干扰。网状干扰——几KHz～几十MHz的中、短波信号、BP机、手机、游戏机和空中无线电信号干扰。雪花和横线干扰——由日光灯、发动机和高频设备产生。16•信噪比表示视、音频信号的功率与噪声功率的相对强度，是恒量音、视频信号的质量的重要指标；用S/N表示。S/N=Ps/Pn或（S/N）dB=10lgPs/Pn=PSdB–PndB•载噪比表示高频载波与噪声的相对强度，是恒量射频信号通道传输质量的重要指标，也是反映音、视频信号经过传输解调后的信号质量。用C/N表示。C/N=Pc/Pn或（C/N）dB=10lgPc/Pn=20lgUc/Un•PAL制（视频带5.75MHz)传输系统的载噪比与解调后的信噪比之间关系为：S/N=C/N+6.4dB17•有线电视系统的载噪比（C/N）与放大器的输入电平、噪声系数和放大器的串连级数有关。放大器的输入电平每降低1dB，载噪比劣化1dB。单台放大器（C/N）单=Vi-NF-2.4dBn台相同放大器级联（C/N）N=（C/N）单–10lgndB18（3）电视信号的图像质量等级•根据国家标准GB7041规定图像质量主观评价的五级损伤制为：S/N=23-Q+1.1Q2图像质量等级Q图像质量损伤程度视频信噪比/信号载噪比5分（优）不能觉察45.5dB/51.9dB4分（良）可觉察，但不讨厌36.6dB/43dB3分（中）明显觉察，稍讨厌29.9dB/36.3dB2分（差）很明显，令人讨厌25.4dB/31.8dB1分（劣）极显著，无法收看23.1dB/29.5dB19（4）非线性失真•非线性失真可分交扰调制比CM和载波互调比IM。•交扰调制比CM是一个信号被另一个信号的振幅调制，并落在调制载波的同一个频道内，形成两个信号的相互干扰。它没有产生新的频率。俗称为“雨刷干扰”或“鬼影干扰”。CM=20lg——————•载波互调比IM是多个信号的载波互调后，落入某一个电视频道中对视频信号形成斜纹干扰，条纹的疏密与干扰频率离被干扰的频道的图象载频的远近有关（近稀远密），称“网纹干扰”。IM=20lg——————已调载波峰-峰值附加调制峰-峰值载波电平有效值互调产物有效值20•互调干扰可适当地选择安排频道减轻，但是很有限；交调干扰是无法靠改变工作频道消除的。•在载波互调产物中影响最大的是二阶和三阶互调产物。•组合二次差拍CSO——二次谐波和二次互调产物的总合称；•组合三次差拍CTB——三次谐波和多信号载波互调产生的三次项总和统称。•非线性失真的大小与网络中传输频道数、放大器的输出电平和放大器的串连级数n密切相关。CMN=CM单―15lgn―20lg(N－1)CSON=CSO单―15lgn―20lg(N－1)CTBN=CTB单―20lgn―20lg(N－1)•输出电平每提高1dB，非线性失真就劣化1—2dB。215、有线电视系统的基本组成•有线电视系统主要由信号源、前端、干线传输和分配网络等四部分组成。•信号源是提供传送广播电视信号节目的源头•前端系统是位于信号源与干线传输系统之间的信号处理和转换设备。•干线传输系统是有线电视系统的重要组成部分，它担负向分前端及用户分配网络高质量地传送信号的功能。•用户分配网的任务是把干线传输来的电视信号经分配系统均匀地送到千家万户。22信号源系统前端系统干线系统多路混合器多路混合器电视解调器卫星接收机电视解调器调频接收机频道处理器适配、解码器调频接收机光接收机放像机电视调制器电视调制器电视调制器电视调制器电视调制器电视调制器电视调制器调频调制器光发射机光发射机光发射机分配系统卫星接收机电视调制器多路混合器SDH光接收机23二、有线电视网络的分类和设计1、有线电视系统的分类•有线电视系统按带宽、使用器材、传输手段和结构类型等的不同可分成许多不同的种类。•按频道带宽分有邻频系统（300、450、550、750、860MHZ）和隔频系统（全频道分段调节系统）。•按使用器材分有全同轴电缆和光纤同轴电缆混合网络（HFC），FTTSA、FTTC、FTTB、FTTH。•按传输手段分有光缆、电缆和微波网（FM、AML、MMDS和LMDS）•按网络结构分有链型、星型、环型、网型和混合型。•按其它方式分有单向和双向、低分隔和中分隔、分散供电和集中供电242、有线电视系统常用设备与器材•主要设备和器材：接收天线、接收机、解调器和解码器（适配器）、调制器、信号处理器、混合器、放大器、分支分配器、用户终端盒、同轴电缆、光缆、光发射机、光放大器、光接收机，光隔离器等。•其它设备和器材：导频信号发生器、视音频分配器、视音频矩阵、制式转换器、加扰器、帧同步器、滤波器、供电器、稳压电源（或不间断电源UPS）25（1）放大器•放大器是有线电视系统中最重要的器件之一，其作用是把信号放大以补偿在传输过程中的损耗，保证用户端电平足够高、失真和噪声尽可能小。•按使用场合分：天线放大器、前置放大器、干线放大器、延长（支干）线放大器和分配（楼栋）放大器。•按传输带宽分：频道放大器、频段放大器、宽带放大器（300、450、550、750、860MHz）。•按导频信号分：MGC、AGC、ALC放大器。MGC——传输电长度100dB、1km左右，小型网络。AGC——传输电长度250dB、5km左右，中型网络。ALC（AGC/ASC）——传输电长度500dB、10km以上，大型网络。26•按不同种类分：单模块、双模块、多模块放大器。单向、双向放大器。单输出、双输出、多输出室内、野外型（机架式或机壳式）高增益、中增益、低增益分散、集中供电型（220V/60V）•放大器的性能指标：G、Vomax、Vo、F、CM、CSO、CTB、带宽及带内平坦度。27（2）同轴电缆•同轴电缆是有线电视系统的重要器材之一，是传输射频信号的主要媒介。由内导体、外导体、绝缘介质和外护套四部分组成。•按尺寸大小分：国产-5、-6、-7、-9、-12、-13、-15、-17，RG6、RG11。国外MC-440、500、650、750，