有线电视网络组成

1、有线电视系统主要组成部分及作用有线电视系统主要由信号源、前端、干线传输和用户分配网络组成。下图是一个有线电视系统组成的方框图。信号源接收部分的主要任务是向前端提供系统欲传输的各种信号。它一般包括开路电视接收信号、调频广播、地面卫星、微波以及有线电视台自办节目等信号。系统的前端部分的主要任务是将信号源送来的各种信号进行滤波、变频、放大、调制、混合等，使其适用于在干线传输系统中进行传输。系统的干线传输部分主要任务是将系统前端部分所提供的高频电视信号通过传输媒体不失真地传输给分配系统。其传输方式主要有光纤、微波和同轴电缆三种。用户分配系统的任务是把从前端传来的信号分配给千家万户，它是由支线放大器、分配器、分支器、用户终端以及它们之间的分支线、用户线组成。2、分贝比与电平在有线电视系统和卫星接收系统中各点的电压和功率相差很大。例如，从电视接收天线上得到功率的数量级可小到0.01微瓦而高输出放大器的输出功率却能达到10000微瓦，两者相差100万倍，计算起来相当不方便。为了简化这种运算，人们采用分贝比来表示系统的两个功率（或电压）大小的区别。两个功率P1和P2分贝比定义为:10lg(P1/P2)其单位用分贝dB来表示。利用分贝比可以表示有线电视系统的增益、衰减、交调比、载噪比等。当需要表示系统中的一个功率（或电压）时，无法用分贝比，则可利用电平来表示。系统中某一点的电平是指该点的功率P（或电压U）对某一基准功率P0(或电压U0)的分贝比：10lg(P/P0)=20lg(U/U0)对同一功率P（或电压U），选用不同的基准功率P0（或电压U0）所得的电平数值不同，因此后面需要加上不同的单位以示区别。实际应用中，基准功率P0常选做1W、1mW基准电压U0常选取做1mV、1uV，它们所对应的电平单位分别记做dBW(分贝瓦)、dBm（分贝毫瓦）、dBmV（分贝毫伏）和dBuV（分贝微伏）。dBW、dBm、dBmV、dBuV之间的换算关系新单位原单位dBWdBmdBmVdBuVdBW0+30+78.75+138.75dBm-300+48.75+108.75dBmV-78.75-48.750+60dBuV-138.75-108.75-6003、分配器分配器是用来分配高频信号的部件，它能将一路输入信号均等地分成几路输出，它具有一个输入端和几个输出端。在使用分配器时，不使用的分配输出端，一定要接终端负载，以免造成反射。不同类型分配器的符号:分配器主要技术参数：分配损失是指在各输出端良好匹配的情况下，传输信号在输入端与输出端的电平之差。分配损失实际值、理想值与分配输出端数n之间的关系N23468理想值（dB）3．014.736.027.789.03实际值（dB）3.5±0.45.5±0.57.5±0.59±111±1分配器的输入阻抗定义为输入端电压与电流的比值，输出阻抗定义为输出端电压与电流的比值。为了与电缆等匹配，分配器的输入阻抗和输出阻抗都是75Ω。相互隔离度是指在指定频率范围内，从某输出端加入一个测试信号，其电平与其他输出端的输出电平之差称为该分配器的相互隔离度。一个分配器的相互隔离度越大，各输出口之间的相互干扰就越小。按行标GY/T106-1999的要求，分配器的相互隔离度至少应在22dB以上，邻频传输时要求更高，应达到30dB以上。驻波比与反射损耗表示分配器与前后电缆阻抗匹配的程度。驻波比一般在1.1—1.7之间，对应的反射损耗为13dB—26dB。对于邻频传输系统，要求大于16dB以上。频率特性是描述分配损失等参数随频率变化的情况。在使用频率范围内，要求各参数的变化尽可能越小越好。4、分支器将干线或分支线的一部分信号馈送给用户终端盒的装置称为分支器。其中不需要用户线直接将分支器与用户终端合在一起的分支器称为串接单元。分支器由一个主路输入端、一个主路输出端以及若干个分支输出端构成。其中分支输出端只得到主路输入信号的一小部分，大部分信号仍沿主路输出，如图:分支器的电路代表符号:分支器的电气性能：插入损耗：插入损耗用于描述主路输出端能量的损失情况，定义为主路输入端电平与主路输出端电平之差。分支损耗：分支损耗是描述分支器的分支输出端电平比主路输入端电平减少的情况，定义为主路输入端电平与分支输出端电平之差。分支隔离度：分支隔离度是指分支器各分支输出口之间相互影响的程度。在测量时也是从一个分支输出端加进去一个测试信号，测量其电平与其他分支输出端电平之差。反向隔离度：反向隔离度定义为从主路输出端加入的信号与分支输出端测得的电平之差。反向隔离越大，分支损失越小，说明分支器的定向耦合性能越好。反向隔离度越大越好，一般应大于40dB。带内平坦度：为了保证整个系统的带内平坦度，要求分支器的带内平坦度小于0.5dB。过流大小：规定端口能够通过的电流安培数。5、分支器与分配器的异同及使用注意事项分配器与分支器的作用都是把主路信号馈送给支路信号，但它们的线路不同，性质也有较大的区别。分配器的几个输出端大体平衡，分成不同路数的分配器具有不同的分配损耗：二分配的分配损耗约3DB～4DB三分配的分配损耗约5DB～6DB，四分配的分配损耗约7DB～8DB。而分支器则没有这样的对称性。一般说来，主路输出信号比分支输出信号要大得多。不同分支器的分支损耗在8DB～24DB之间，主路信号的插入损耗约1DB～3DB。如果分配器中一路开路，则会破坏其对称性，在隔离电阻R中流过电流，使系统阻抗不匹配，容易形成反射波影响整个系统的性质。同时，因为分配器无反向隔离本领，支路信号容易对主路造成干扰，因此在使用中一定不能使任一支路开路。分支器中分支输出的能量较小，开路后对主路影响不大，故用户电视机可以不接在分支器上。但其主路输出端最末端的电阻也不能开路。在用户分配网络中，分支器一般连成一串，而分配器常采用树枝型连接。6、同轴电缆同轴电缆由内导体、外导体、绝缘介质和防护套四部分组成。内导体的任务是传输高频电流。由于高频电流在导体中流过时存在趋肤效应，因而导体可以做成空心金属管。外导体除了传输高频电流外，还担负着屏蔽的任务。为了增强电缆的屏蔽特性，有的电缆采用多层外导体。绝缘介质的作用是阻止沿径向的漏电电流，同时对内外导体起支撑作用，使整个电缆构成稳定的整体。绝缘介质的介电常数越小，电缆的衰减量和温度系数也越小。同轴电缆的特性阻抗有50Ω、75Ω和100Ω等几种规格，其中75Ω同轴电缆的损耗最小，在有线电视系统中都采用75Ω电缆。当温度升高1℃，电缆衰减的相对增加值被定义为温度系数。一般电缆的温度系统大约为0.2%/℃，即温度升高1℃时，电缆衰减量增加0.2%。屏蔽性能：电缆中传输的信号最好不受外界杂波的干扰，也不会干扰外界的电磁场。电缆的屏蔽性能主要取决于外导体的密封程度。一般来说，金属管状的外导体具有最好的屏蔽特性，采用网状编织层时，其密度越大、层数越多，屏蔽性能越好。反射损耗：为避免信号反射造成的重影对图像的影响，一般要求电缆的反射损耗应大于20dB.机械性能：同轴电缆应具有良好的机械性能，耐折弯。否则，电缆变形后破坏其对称性，使电磁波的传输受到影响。7、衰减器在有线电视系统中，当输入或输出电平超过规定的范围，就会影响接收效果，使用衰减器可适当调节输入、输出端电平，使其保持在合适的范围内。通常衰减器串接在放大器的输入或输出端。衰减器的种类：衰减量指其输入端与输出端的电平差。8、均衡器均衡器是用来补偿电缆衰减倾斜特性的，即补偿信号经过一段距离传输后高低频段的信号电平差以保证输出电平的稳定性。均衡器为无源器件，能使低频段信号电平得到较大衰减，使高频段信号电平得到较小衰减。工作频段内下限频率与上限频率点间衰减量之差称为均衡量。国际规定固定均衡器的均衡量按3dB分档，为：6、9、12、、15、18、21和24（dB）允许偏差分别为:±1±1.5±1.5±1.5±2±2和±2(dB).均衡器与衰减器不同，衰减器对各频率信号的衰减大体相同，均衡器则对低频衰减大，对高频衰减小，正好与电缆的衰减特性相反。9、混合器在有线电视系统中，把两个或两个以上的输入信号混合在一起馈送到一根电缆的设备称为混合器。对混合器的基本要求：一是具有滤除干扰和杂波的能力，二是要能实现系统设备之间及设备与电缆之间的阻抗匹配。混合器分有源混合器和无源混合器。在有线电视系统中还有另外一种器材，称之为分波器，其作用是把一路信号分成不同频率的几路信号。分波器与混合器的原理相同，只要把混合器的输出、输入端互换，就变成了分波器。10、保安器保安器又称避雷器，用于对接收天线和传输分配网络的避雷防护。保安器中的关键器件是放电二极管，当有异常高电压加到二极管一端时，二极管迅速导通、泄放雷电电荷，异常电压消失后，二极管迅速恢复到不导通的初始状态。保安器电路图如下：11、放大器放大器是有线电视系统中最重要的部件之一，广泛用于系统的前端、传输部分和用户分配网络。其作用是把输入端的弱信号放大，供给用户电平足够高、失真和噪声尽可能小的电视信号，其性能的优劣直接影响到系统的质量。放大器的主要技术指标：一、放大倍数放大器的放大倍数有电压放大倍数Au、电流放大倍数Ai和功率放大倍数Ap之分，其中电压放大倍数应用广泛，而功率放大倍数仅应用于功率放大器中。①.电压放大倍数Au放大器的输出电压与输入电压和变化量之比，称为该放大器的电压放大倍数，即式中：Uo、Ui—放大电路的输出、输入正弦电压的有效值。②.电流放大倍数Ai放大器的输出电流与输入电流的变化量之比，称为该放大器的电流放大倍数，即式中：Io、Ii—放大电路的输出、输入正弦电流的有效值。③.功率放大倍数Ap放大器的输出信号功率Po与输入信号功率Pi之比，称为该放大器的功率放大倍数，即放大倍数又称增益，一般用G表示，在有线电视系统中，一般用最高频道的输出、输入电平之差来表示放大器的增益，其值约20-40dB。一般单频道放大器的增益约35dB。二、输出电平So、最大输出电平与最大输出幅度①.输出电平So放大器输出电压用dBmV或dBuV来表示的数值称为放大器的输出电平So。有线电视系统中的宽带放大器，常用其工作频带内最高频道的输出电平来代表放大器的输出电平。②.最大输出电平对单频道放大器来说，其最大输出电平是指频道内载波互调比为54dB时的输出电平；对宽带放大器来说，是指工作频道内最高两个频道间的三音交调比为60dB时的输出电平。③.最大输出幅度表示放大器所能供给的最大输出电压（或输出电流），一般指有效值，以Uomax（或Iomax）表示。三、噪声系数由于放大器内部产生噪声，其结果是使放大器的输出噪声功率扩大了F倍（与无噪声的理想放大器相比较），则倍数F称为该放大器的噪声系数。噪声系数越低，放大器性能越好，放大器的噪声系数一般要求小于10dB天线放大器要求小于7db以下，最好是3dB左右。用于干线的放大器称之为干线放大器。干线放大器的特点：一、因为干线放大器对所有频道信号都要进行放大，所以它必须是一个宽带放大器。干线放大器的带宽就是有线电视系统的带宽，在所要求的频率范围（即有线电视系统的频率范围）内有尽可能平坦的输出特性。二、干线放大器的任务是弥补电缆上的信号损失，其增益不能太大也不能太小。否则，增益太小，弥补不了电缆损失，信号电平越来越小，不能满足分配要求；增益太大，使信号电平越来越大，放大器过载工作，会产生更为严重的非线性失真。为了使增益既不过大也不过小，应该使放大器的增益可调，这通常可通过插入衰减器来解决。、三、由于干线线路长，电缆衰减随温度和频率等的变化可能逐渐积累到使整个有线电视系统无法正常工作的程度。因而要求干线放大器能具有自动增益控制和自动斜率控制的能力。四、在双向传输系统中，需要干线放大器内有双向放大（或正向放大、反向直通）的功能。五、为了能适时分出信号供给支路，有时需要具有桥接功能的放大器，即干线分配放大器和干线桥接放大器。二者的区别是，干线分配放大器由于分配损失，其支路输出电平比主路输出电平要低；干线桥接放大器由于增加了桥接放大模块，其支路输出电平比主路输出电平要高。六、为了增加传输距