第7章有线电视传输系统

卫星电视与有线电视系统课件制作人：白成杰2第7章有线电视传输系统有线电视系统中的传输部分是把前端的高频电视信号不失真地稳定地传送给用户分配系统的传输设备,它处于前端和分配系统之间,是有线电视系统的重要组成部分。为了实现大容量、远距离、高质量传输,传输部分一般采用设计合理的星型或星-树型的传输网,分配干线、超干线采用同轴电缆、光纤和微波等媒介。课件制作人：白成杰3主要内容7.1同轴电缆传输系统7.2光缆传输系统7.3微波传输系统课件制作人：白成杰47.1同轴电缆传输系统同轴电缆传输系统的构成同轴电缆传输系统用同轴电缆线同轴电缆传输系统用放大器课件制作人：白成杰5同轴电缆传输系统的构成同轴电缆传输系统目前在国内外仍占有主要地位,下图是该系统的典型组成模式。课件制作人：白成杰6干线电缆来自混合器的复合信号12分支干线放大器支干线电缆桥接放大器干线放大器电缆传输系统的基本构造示意图N课件制作人：白成杰7同轴电缆传输系统的组成要素干线传输系统由多级具有自动电平控制(ALC)的干线放大器、桥接放大器和干线电缆组成。为了提高信号传输质量，弥补由于电缆对高频道信号衰减与对低频道信号衰减的不同而形成的电平差，除了要求选用低损耗、高性能的优质电缆外，还需选用具有均衡和温度补偿功能的干线放大器。当然，干线上所接放大器的数目是有限度的。一般来说，300MHz的传输系统可以串接20个放大器；800MHz的传输系统只能串接6-8个放大器。而桥接放大器，不仅要放大干线信号，还要分出几个支路信号到支干线上。课件制作人：白成杰8同轴电缆传输系统用同轴电缆线课件制作人：白成杰9同轴电缆的结构有线电视同轴电缆由内导体、绝缘体、外导体（屏蔽层）和护套组成。课件制作人：白成杰10同轴电缆组成部分的作用内导体是用铜管或铜棒、镀铜的铝线或铝捧，或是镀铜(甚至是镀银)的钢丝制成的，它的作用是传输高频电流；绝缘体(位于内导体与外导体之间)或叫绝缘介质，也叫电介质，是用聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等材料制成的，它的作用是阻止沿径向的漏电流和支撑内外导体，使电缆构成稳定的整体；外导体(位于绝缘体与护套之间)叫屏蔽层，较细的电缆采用铝塑复合膜加疏编铜网，较粗的电缆采用元缝铝管或感应焊接铝管等，它的作用是传输高频电流，使电缆内的电磁场不受外界影响，同时也不干扰外界的电磁场；护套(包在屏蔽层的外面)是用塑料制成的，它的主要作用是增强电缆的抗机械磨损和抗化学腐蚀的能力。课件制作人：白成杰11同轴电缆的特性（1）(1)特性阻抗：是指同轴电缆终端匹配的前提下，电磁波沿同轴电缆传播时所呈现的阻抗。其阻抗的大小取决于电缆结构尺寸和介电常数。一般来说，同轴电缆的特性阻抗有50Ω、75Ω、100Ω等几种规格，在有线电视系统中都用损耗最小的75Ω电缆。(2)损耗特性：由于电缆的内外导体都有一定的电阻，且在绝缘介质中也存在一些漏电流，这些因素都会导致电缆发热而损耗一部分能量。其损耗大小直接与电缆的结构尺寸、介电常数和工作频率有关。通常，电缆的使用期限在7年以上。课件制作人：白成杰12同轴电缆的特性（2）(3)温度特性：同轴电缆的损耗值随温度的变化而变化，其比例为0.2％dB／℃，即温度升高1℃时，电缆损耗值增加0.2％。(4)屏蔽特性：为使电缆传送的信号既不受外界杂波干扰，也不干扰外界的有关电气设备，就要采用屏蔽特性好的金属网和双重铝塑带作电缆的屏蔽层。(5)反射损耗：为避免反射波造成重影而影响图像质量，要求反射损耗大于20dB。课件制作人：白成杰13同轴电缆的特性（3）(6)防水防潮：电缆进水或受潮后，就会破坏绝缘介质的绝缘性能，使内外导体遭到腐蚀而增加损耗，故需注意防水和防潮间题。(7)防污染：为避免污染，不宜采用有毒的聚氯乙烯塑料来作电缆的护套。(8)机械特性：电缆的机械性能要好，要耐弯折，不易变形。课件制作人：白成杰14同轴电缆的选用（1）基本原则：为使电缆传输分配系统运行达到最佳状态，又要做到经济合算，应根据不同的应用场合和不同级别的产品来选择电缆。用于天馈线方面的电缆，大多选用弯曲性能好、密封程度高、传输损耗小的泡沫型电缆、藕状电缆或螺旋套管型电缆。用于远距离传输的干线电线，应选用直径较大、损耗较小、密封程度高的双护套防水型电缆、垫片电缆和藕芯电缆等。课件制作人：白成杰15同轴电缆的选用（2）分支线、用户线及室内安装用的一些电缆，可用直径不大的藕状电缆、螺旋套管型电缆或泡沫电缆等。接头不常挪动的分支线，或弯折机会不多的地方，可以选用垫片电缆和铝薄外导体电缆。埋入地下的电缆，应选用铠装电缆和双护套防水型电缆等。课件制作人：白成杰16同轴电缆传输系统用放大器课件制作人：白成杰17概述放大器的主要作用在于补偿信号通过传输电缆时所造成的损失。由于电缆的衰减特性与信号频率和温度有关，加之为满足各种不同场合的需要，人们生产出了多种形式的干线放大器。仅从控制方式来看就有：手动增益／斜率均衡放大器、手动增益/斜率均衡加温度补偿的放大器、自动增益控制放大器、自动电平控制放大器和前馈放大器等。课件制作人：白成杰18手动增益/斜率均衡放大器手动增益／斜率均衡放大器由一个均衡器和一个平坦型放大器所组成，如下图所示。放大器的增益和均衡器的均衡特性可以通过手工调整，实现对传输信号幅度与频谱斜率的补偿。这种放大器随温度变化而使其补偿效果变差，因此仅适用于短距离的小规模干线系统。课件制作人：白成杰19方框图均衡器入出平坦型放大器课件制作人：白成杰20手动增益／斜率均衡加温度补偿的放大器在手动增益/斜率均衡放大器的基础上加上温度补偿电路(见下图)之后，便在一定程度上克服了因温度变化而引起的电缆上的信号衰减变化。课件制作人：白成杰21温度补偿电路图PIN管入出R1R2CR3比较放大器参考电压R4控制电压RT课件制作人：白成杰22温度补偿电路基本原理分析因图中虚框内的R1、R2、C、PIN二极管组成一个可变衰减器；虚框外的R3、R4、RT和放大器组成一个比较电路。当温度上升时，热敏电阻RT的阻值变小→在其上的电压降随之降低→放大器的输出电压降低→流过PIN管的电流减小→可变衰减器的衰减量减小→输出增大，从而补偿了由于温度上升电缆衰减量的增加。如果当C减小到一定程度，可变衰减器便成为一个与频率有关的电路，即PIN管电流增加时，PIN管的等效高频电阻减小，高频衰减量增加，在一定范围内调整了电路的频响，起到了一定的斜率控制作用。课件制作人：白成杰23注意这类放大器比第一类放大器的性能有所改善，但因放大器与电缆所处的环境不可能完全相同，所以这种补偿在客观上也不可能完全反映温度对电缆的影响课件制作人：白成杰24自动增益控制(AGC)放大器为了使可变衰减器能够跟上电缆因温度变化而引起的信号电平变化，利用在电缆中传送一个约110MHz的导频信号，来达到对放大器增益进行自动控制的目的。当温度升高时，电缆的温度随之升高，从分支器分出的信号与导频信号同样受到衰减，则比较放大器输出的信号电压随之降低，可变衰减器的衰减量随之减小，从而使干线电平基本维持不变。课件制作人：白成杰25AGC放大器基本原理可变衰减器带通滤波器低通滤波器均衡器入放大器放大器分支器出导频放大器比较放大器参考电压检波器滤波电容课件制作人：白成杰26自动电平控制ALC放大器AGC放大器只能控制其增益，而不能控制频谱斜率的变化。因此，为了填补这个缺陷，在AGC放大器的基础上增加一个自动斜率控制放大电路(见下图)，便可达到AGC与ASC双控的目的。课件制作人：白成杰27ALC放大器基本原理图可变衰减器低导频带通滤波器均衡器入放大器放大器分支器出可变均衡器参考电压比较放大器参考电压比较放大器检波器放大器高导频带通滤波器检波器放大器滤波电容滤波电容课件制作人：白成杰28ALC放大器基本原理分析由图可见，分支器分出的信号(包括两个被传送的导频信号)分别送入低、高导频带通滤波器，由此分离出低导频信号和高导频信号，经过放大、检波、比较放大后，其中低导频信号去控制可变均衡器，使高低频之间的频谱斜率保持不变；高导频信号去控制可变衰减器，使高频信号增益保持不变，从而自动地将干线电平控制在稳定的状态。此类放大器性能较好、功能较多，适用于大型有线电视网络。课件制作人：白成杰29前馈放大器前馈放大器由主放大器、误差放大器、定向耦合器(DCl~DC4)、衰减器和延迟线(Ldl、Ld2)等器件组成，如下图所示。实践证明：采用这种电路形式(即前馈技术)，可以减小放大器的非线性失真，使传输的信号质量得到提高。课件制作人：白成杰30前馈放大器原理图衰减器Ld2Ld1入出DC2DC4主放大器误差放大器DC3DC1课件制作人：白成杰31前馈放大器原理分析从下图可见，输入信号经定向耦合器DCl分成两路：一路经主放大器放大，输出一个幅度较高、失真较大的信号；另一路经延迟线Ldl延迟一定相位后加到定向耦合器DC3。其信号幅度、相位刚好与从DC2耦合(并经衰减)来的信号幅度相等、相位相反，彼此抵消掉有用信号，只剩下主放大器的误差失真信号。该信号经误差放大器放大后送往DC4，与从Ld2来的信号进行减法运算，从而抵消掉主放大器产生的失真。由此可见，消除失真的必要条件是保证DCl输出的两路信号幅度相等、相位相反，这就要求设法使主放大器和误差放大器处于相同的工作状态。课件制作人：白成杰32分配／分支放大器分配放大器处于干线或支线传输的末端。其作用是将主路信号分成两路或多路输出。一般来说，分配放大器由一个宽带放大器、分配器(可以是二分配或三分配等)、可变均衡器和可变衰减器组成，它设有AGC和ASC功能，其增益和斜率是通过手动来调整的。分支放大器的结构与分配放大器类似，只要将分配器换成分支器就可以了。它除提供一路主信号输出外，还提供一路或多路电平不等的支路信号输出。为了能带更多的用户，分配／分支放大器的增益通常都做得很高(一般在115—120dB)。这一点，与干线放大器的低增益情况恰恰相反。课件制作人：白成杰337.2光缆传输系统光缆是一种传输媒体，它以一定波长的光和被调制的电视信号在其中传播。光缆传输具有损耗低、距离远、频带宽、容量大、信号质量好、保真度高、可靠性高、抗干扰力强等优点，故而有着广阔的应用前景。光缆传输系统的基本原理光缆传输系统的主要设备和器材课件制作人：白成杰34光缆传输系统的基本原理有线电视光缆调制，是通过所传的电视信号副载波去改变发光器件的光强度来达到调制目的的。其主要调方式有三种：一为调频调制方式，二为调幅调制方式，三为数字调制方式。课件制作人：白成杰35调频光缆传输系统用多路视音频信号对70MHz的中频副载波进行调频，再经上变频器将其变换为不同的电视高频信号，然后混合起来去调制光信号的强度。这种方式的优点是传输的图像质量高、传输距离远（超过40公里后，其信噪比仍达60dB以上）、光接收机的灵敏度高。缺点是所占频带较宽，且光接收机输出的信号不能被电视机直接接收，需要经过FM/AM转换为残留边带调幅信号，才能送入用户分配网。课件制作人：白成杰36调频光缆传输系统示意图视频音频调频调制器170MHz混合器视频音频调频调制器n70MHz调频光发射机光接收机EDF视频音频调频解调器170MHz分配器视频音频调频解调器n70MHz调频掺饵光纤(EDF)课件制作人：白成杰37调频光缆传输系统的组成调频光缆传输系统大致由调频调制器、多路混合器、光发射机、光接收机、分配器和调频解调器等器件组成。课件制作人：白成杰38调幅光缆传输系统用残留边带调幅的方法将多路视音频信号调制到不同的高频副载波上，并经混合器混合得到一宽带高频信号，再用此信号去调制光信号的强度。这种方式的优点在于能传输较多的电视节目信号，缺点是光接收机的灵敏度较低，传输距离不远（30公里左右）。课件制作人：白成杰39调幅光缆传输分配系统的基本构造光发射机用户分配网光分路器光中继站光接收机高频电视信号课件制作人：白成杰40调幅光缆传输分配系统原理分析由前端混合器输出的高频电视信号通过光发射机