有线电视工程技术

有线电视系统技术目录有线电视工程技术基础1有线电视系统的设计3有线电视传输设备及其特性参数24有线电视系统的测量前端光纤传输网络用户分配网络典型的CATV网络拓扑图有线数字电视系统典型结构图用户终端子系统上行处理复用器组加扰器组数字矩阵复用加扰子系统HFC网络上行通道上行接收传输子系统条件接收子系统数字/模拟信号源编码器组卫星信号其他数据广播子系统存储播出SDH/DWDM/IP网络网络适配器组卫星接收机组SI/PSI生成子系统用户管理子系统前端信源子系统网络管理子系统前端网管HFC网管QAM调制器组第一章有线电视工程技术基础1．1电缆传输技术1.1.1电缆CATV网络的构成（1）信号传输前端：位于信号源和传输分配网络之间，对传输信号进行各种技术处理的设备组合。CATV传输采用频分复用（FDM）方式，采用邻频传输技术，提高频率资源的利用率。双向传输功能的前端的下行和上行信号各行其道。信号的加扰大多采用基带加扰方式。（2）干线系统：由干线电缆和干线放大器间隔配置、级联而成。系统网络拓扑结构以树枝型为主，也有星型—树枝型混合拓扑结构的应用。树枝型适合正向多频道信号的传输分配，对于反向回传信号，由于噪声汇聚效应使回传信号C/N降低。对干线系统的主要技术要求是保持低的非线性失真条件下，将前端信号传送到分配系统。（3）分配系统：由电缆、桥接放大器、延长放大器、分配放大器和无源分配网络组成。分配系统的任务是把前端经干线系统传来的信号进行放大和信号功率的分配。1.1.2电缆衰减特性的均衡和补偿电缆对传输的信号电平有衰减，其衰减大小近似与信号频率的平方根成正比。常温下，电缆衰减特性的均衡和补偿：均衡器的频率响应与该段电缆衰减频率特性相反，信号通过均衡器后具有平坦的幅频响应。电缆衰减和均衡器插入损耗造成的信号电平下降，由放大器放大来补偿。017dB(fmax)f（max）0017dB17dBf（min）特性互补衰减=常数插损均衡器与电缆幅频特性合成结果插损均衡器特性电缆幅频特性电缆衰减的温度特性：0.2％/℃。ΔA=LXΔTX0.2％/℃（dB）ΔA为电缆衰减变化量；ΔT为环境温度变化量；L为最高频率对应的电缆衰减量。国家广播电视电影总局行业标准GY/T106-1999《有线电视广播系统技术规范》规定：系统输出口频道间载波电平差，任意频道间≤10dB，相邻频道间≤3dB。1.1.3放大器的级联电缆CATV网络按照“单位增益”法设计，即放大器的增益等于电缆的衰减和其他器件插入损耗之和。（1）放大器的输出端噪声电平=NF+2.4+G（dBμV），第N台放大器的输出端噪声电平=NF+2.4+G+10lgN（dBμV）。信号的载噪比（C/N）较单台放大器下降10lgN。（2）非线性：复合三次差拍（CTB）：三阶互调产物集聚在图象载波附近，形成密集的“簇”干扰。是衡量系统非线性失真大小的主要标志。复合二次差拍（CSO）：二阶互调产物落在信号通带中的一些单频干扰。1.2光纤传输技术1.2.1光纤传输图象系统的发展1.2.2光纤CATV网络的构成（1）光纤到户方式（FTTH）：从前端经光纤将图象等信息直接传送到户的全光化的CATV网络，是CATV的发展方向。（2）光纤—同轴电缆混合方式（HFC）：光纤干线传输，同轴电缆分配到户。是目前的主流方式。（3）光链路的环形结构：采用不同光缆，主备系统，提高运行可靠性。1.2.3HFC系统结构中的几个问题（1）光纤的基本参数：损耗、色散。1310μm波长损耗：0.35-0.4dB/km,色散近似零。1550μm波长损耗：0.2dB/km,色散较大。采用色散位移光纤（DSF）和色散补偿光纤（DCF）。（2）HFC的光强度调制：容易产生复合二次失真（CSO）。（3）HFC的频率配置：48-450（550）MHz用于传送模拟电视信号，450（550）-750MHz用于传送数字电视信号，750-862MHz用于传送数据通信、多媒体信号。87-108MHz用于传送调频广播信号。5-65MHz用于传送上行信号。（4）频率扩展到1700-2600MHz是发展高清电视的必由之路。了解有线电视传输的几种实现方式掌握几个基本、重要概念：信号传输的衰减与均衡，非线性指标（失真），工作频带。本章总结第二章有线电视传输设备及其特性参数2.1前端信号传输设备2.1.1电视调制器将信号源的视频信号和音频信号转换成符合有关制式标准要求的射频信号输出。分为：模拟调制器和数字调制器。模拟调制器：直接调制式和中频调制式。技术参数要求符合：国家标准GB/T11318.3-1996《电视和声音的电缆分配系统设备与部件》。数字QAM调制器：工作原理：首先对传输流数据进行DVB变换，然后进行帧同步字节变换和随机化处理、RS编码、卷积交织、差分编码、基带成型、QAM调制、上变频输出射频信号，可以直接在有线电视网上传送，完全符合DVB-C标准。技术参数要求符合：国家广播电视电影总局行业标准GY/T198-2000《有线数字电视广播QAM调制器技术要求和测量方法》。2.1.2声音调制器（调频器）用音频基带信号对高频载波进行频率调制（FM）、放大输出的设备。分为：单声道调频器和立体声调频器。技术参数要求符合：广技监字（1999）183号《村村通用调频调制器技术要求》。2.1.3频道变换器（频道处理器）把输入的某频道电视信号转换为另一频道输出的设备。分为：直接变换式和中频变换式。技术参数要求符合：国家标准GB/T11318.3-1996《电视和声音的电缆分配系统设备与部件》。2.1.4混合器将多个单路射频信号混合成一路FDM（频分复用）信号的设备。分为：频道型、频段型和宽带型。技术参数要求符合：国家标准GB/T11318.6-1996《电视和声音的电缆分配系统设备与部件》。2.1.5滤波器改变通道的频率响应，抑制无用信号，保障有用信号的传输质量。分为：高通、低通、带通、带阻滤波器，或按照结构分为：集中参数（LC）滤波器、分布参数（腔体滤波器和螺旋滤波器）、声表面滤波器。技术参数：带宽、插入损耗、阻带内的衰减、输入阻抗、输出阻抗、驻波比（反射损耗）。技术参数要求符合：国家标准GB/T11318.11-1996《电视和声音的电缆分配系统设备与部件》。2.1.6定向偶合器将由主路输入向主路输出端口传输的信号功率分出一部分从分支端口输出。2.1.7光发射机直接调制1310nmDFB光发射机是当前光纤网的主用机型。直接调制DFB光发射机：采用DFB激光器作为光源，射频AM信号直接对激光器进行光强度调制。设置了预失真电路对调制器非线性进行补偿：采用光功率恒定和温度恒定控制电路。对于1550nm直接调制光发射机chirping效应和光纤的色散共同作用下C/CSO明显劣化，限制了1550nm直接调制光发射机在CATV网络中的应用。1550nm外调制光发射机：采用大功率激光器做光源，光源输出单频、光功率稳定的光馈给外调制器；经过预失真处理的AM-VSB信号加到外调制器对光进行光强度调制。是FTTH的机型。技术参数要求符合：国家广播电视电影总局行业标准GY/T143-2000《有线电视系统调幅光发送机和光接收机入网技术条件和测量方法》。2.1.8光无源器件（1）光功率分配器：把输入光信号按一定功率分配比例分成多路光信号输出的器件。（2）光波分复用器（WDM）：将单模1310nm、1550nm光功率合波（波分复用）或分波（波分复解）。可以实现一根光纤同时使用1310nm、1550nm两个窗口传输信号，可单向或双向传输。2.2网络传输设备及材料2.2.1干线放大器补偿和均衡干线电缆的衰减特性和温度特性，使传输信号（正向传输信号）保持适当的电平，在分配点将干线传输信号功率分出一部分，馈给分配系统。目前基本不用。基本特征是中等增益、中等输出电平、工作在宽频带、具有好的频响（±0.25dB）和良好的非线性失真性能。技术参数要求符合：国家标准GB/T11318.8-1996《电视和声音的电缆分配系统设备与部件》。2.2.2光纤放大器光纤放大器是一种不用再生调制信号而直接放大光信号的设备，只用于1550nm光信号的放大。分为：半导体激光放大器、喇曼光纤放大器和掺铒光纤放大器（EDFA）。其中EDFA发展迅速，目前已商品化，在CATV系统中得到广泛应用。主要技术参数：增益、饱和输出功率、噪声系数和非线性失真。掺铒光纤放大器（EDFA）在CATV系统中的3种应用方式：作为光功率放大器用于提高光发射机的输出功率；作为前置光放大器用于提高接收机的灵敏度；作为在线中继光放大器用于长距离传输系统。技术参数要求符合：国家广播电视电影总局行业标准GY/T184-2002《有线电视系统模拟光纤放大器技术要求和测量方法》。2.2.3延长放大器补偿和均衡支线电缆衰减和分支器、分配器的插入损耗，使传输信号保持适当电平，驱动无源分配网，为用户终端传送信号。技术参数要求符合：国家标准GB/T11318.7-1996《电视和声音的电缆分配系统设备与部件》。2.2.4线路供电器向远距离的放大器供电，将220V、50Hz交流电转变为60V低压交流电的装置。分为：普通变压器的不稳压方式、恒压变压器的交流稳压方式。技术参数要求符合：国家标准GB/T11318.9-1996《电视和声音的电缆分配系统设备与部件》。2.2.5电源插入器将线路供电器输出的低压交流电注入到传输信号的电缆中，为放大器远距离供电的装置。技术参数要求符合：国家标准GB/T11318.3-1996《电视和声音的电缆分配系统设备与部件》。2.2.6同轴电缆干线电缆、支线电缆和分配网络的分配电缆都是射频同轴电缆。主要性能参数：特性阻抗（Z0）=75Ω、衰减和频率特性、温度特性、结构。技术参数要求符合：国家广播电视电影总局行业标准GY/T135-1998《有线电视系统物理发泡聚乙烯绝缘同轴电缆入网技术条件和测量方法》。2.2.7光纤和光缆光纤是传输光信号的介质。CATV网络常用2种：常规单模G652光纤，适宜短距离传输1310nm信号。色散位移单模G653光纤，适宜长距离传输1550nm信号。技术参数要求符合：国家广播电视电影总局行业标准GY/T130-1998《有线电视用光缆入网技术条件》。光缆：对光纤进行保护和增强，把光纤制成光缆。型号命名符合GB7424-87国家标准。2.3用户分配系统设备2.3.1光接收机进行光电转换，对RF信号进行放大。关键部件是光检测器和放大器。最关键的要求是低噪声，光接收机的噪声水平通过光链路的C/N来表示。技术参数要求符合：国家广播电视电影总局行业标准GY/T143-2000《有线电视系统调幅光发送机和光接收机入网技术条件和测量方法》。2.3.2用户分配放大器是CATV传输网络所级联的最后一台放大器，除补偿和均衡支线电缆衰减之外，主要用来驱动无源用户分配网，为用户终端传送信号。技术参数要求符合：国家标准GB/T11318.7-1996《电视和声音的电缆分配系统设备与部件》。2.3.3分配器用来把一路信号（功率）等分为几路输出。分为二分配器、三分配器、四分配器和六分配器，二分配器是基础，由宽带变压器和平衡电阻组成。分配器的主要技术参数：分配损耗、相互隔离损耗和反射损耗。技术参数要求符合：国家标准GB/T11318.10-1996《电视和声音的电缆分配系统设备与部件》。2.3.4分支器用来把主路上传输的信号功率分出一小部分，通过1-N个分支端口输出的无源器件。分为:一分支器、二分支器、三分支器等，一分支器是基础，由定向偶合器为基础构成。分支器的主要技术参数：分支损耗、插入损耗、反向隔离、相互隔离和反射损耗。技术参数要求符合：国家标准GB/T11318.10-1996《电视和声音的电缆分配系统设备与部件》。了解有线电视传输系统中各种重要设备掌握重要设备的特性及参数：调制器、光