有线电视基础知识和技术

低频端的5~30MHz共25MHz频带安排为上行通道，即所谓回传通道，近来，由于随着滤波器质量的改进和考虑点播电视的信令和监视信号及数据和电话等其他应用的需要，上行通道的频段倾向于扩展为5~42MHz，共37MHz频带。50~1000MHz频段用于下行通道，其中50~550MHz频段用来传输现有的模拟CATV信号，每一通路的带宽6~8MHz，因而总共可以传输各种不同制式的电视信号60~80路。550~750MHz频段允许用来传输附加的模拟CATV信号或数字CATV信号，或用于传输双向交互型通信业务。假设采用64QAM调制方式和MPEG-2图像信号，则频谱效率可5bps/Hz，从而允许在一个6~8MHz的模拟通路内传输约30Mbps速率的数字信号，若扣除必须的前向纠错等辅助比特后，亦可大致相当于6~8路4Mbps速率的MPEG-2图像信号。因此这200M带宽总共至少可传输约200路VOD信号，当然也可利用这部分频带传输数据或多媒体以及电话信号。若采用QPSK调制方式，每3.5MHz带宽可传90路64Kbps速率的语音信号和128kbps的信令和控制信息，适当选取6个3.5MHz子频带单位置入6~8MHz通路即可提供540路下行电话通路！通常这200MHz频段传输混合型业务信号。将来随着数字编解码技术的近一步成熟和芯片成本的大幅度降,550~750MHz太阳城频带可以向下扩展至450MHz乃至最终全部取代550~750MHz的模拟频段。届时这500MHz频段可能传输约500路数字广播电视信号。高端的750~1000MHz频段已明确仅用于各种双向通信业务，其中2x50MHz频带用于个人通信业务，其他未分配的频段可以有各种应用以及应付未来可能出现的其他新业务。实际淘金盈HFC系统所用标称频带为750MHz、860MHz和1000MHz，目前用得最多的是750MHz系统。有线电视频道配置表常用电缆相关特性常用电缆枝术特性及参数（20℃）常用电缆结构特性注：上述-5、-7、-9、-12为物理发泡电缆同轴电缆的频率特征为：L-电缆在某一频点的电平损耗，K-系数（-12，k≈0.3;-9，k≈0.38-0.4;-7，k≈0.5-0.55），F-信号频率对同一种电缆，有如下近似关系:通过此关系式，可近似求出表中未列出各频点电缆衰减值。电缆最小弯曲半径应大于电缆外径10倍，电缆衰减量的温度系数为2‰，电缆环路直流电阻的温度系数为4‰，上表列出的为常温一（20℃）电缆的衰减量和电阻值，在温度为t℃电缆衰减和阻值计算公式如下：L衰减=L（20℃）×[1+2‰×（t-20℃）]R电阻=R（20℃）×[1+4‰×（t-20℃）]飞利浦放大器模块技术参数表光缆设计基本数据1、单模光纤损耗1310nm≤0.35dB/㎞(熔接头损耗计入后为0.4dB/㎞)1550nm≤0.22dB/㎞(熔接头损耗计入后为0.25dB/㎞)2、光连接器损耗0.5dB/个（连接器型号为SC/APC或FC/APC）3、光分路器插入损耗：L=10lgλ%（λ-分光比）4、光分路器附加损耗一般设计按0.5dB计算5、发射机输出光功率mw与dB转换表dBm=10lg(mw)6、C/N与调制度m的关系:C/N=K1·nm(2次方）当光发射功率,光接收功率一定时,K为定值常数,m一单个频道调制度，当频道数为n时,总调制度为，一般总调制度为20%一30%。频道数n愈大,必然降低每个频道的调制度m,但调制度过低又使系统C/N变坏,通常n=40时,m≈5%;n=60时,m≈3%。7、在C/N一定情况下,光发射机输入电平与传输频道数n的关系:光接收机的输出电平V同光发射机的输入电平Vo成正比V=K2·Vo(K2一比例数)V2A=V1A+10lg(n1/n2)，V2A-实输入电平,n2-实际频道数,V1A-额定输入电平,n1-额定频道数8、光调制度m与光发射机输入电平Vo的关系：m=K·VoK-比例常数9、光接收机输出电平与光输入功率和光发射机输入电平的关系光接收机输入功率变化1dBm,光接收机输出电平变化2dB。光发射机输入电平变化1dB,光接收机输出电平约变化1dB。10、光接收机输入光功率与光链路C/N关系当光发射机功率及光发射机RF输入电平一定时,光链路C/N正比于光接收机输入光功率。当光链路中串有光分路器等非光缆损耗时,每1dB损耗约可提高C/N0.1dB(相对完全光缆传输)。11、CATV使用单模光纤a)常规型单模光纤(G652光纤):零色散在1310附近,既可工作在1310nm,又可工作在1550nm。b)色散位移单模光纤(G653光纤):零色散在1550nm附近,工作在1550nm波长,适合长距离光传输。12、光波频率及波长中心波长带宽(Hz)=C/λ(2次方)有线电视系统主要技术指标解析有线电视系统测量项目共16项，计有：系统输出口电平、任意频道间电平差、相邻频道间电平差、图像/伴音电平差、频道内频响、载噪比、载波复合三次差拍比、交扰调制比、交流声调制、微分增益、微分相位、色度/亮度时延闭幕、回波值、图像载频准确度、图像/伴音载频间距和系统输出口相互隔离度。主要技术指标为：载噪比、载波复合三次差拍比、义扰调制比、义流声调制、回波值、微分增益、微分相位、频响和色度/亮度时延差，共计9项。下面将逐项介绍这9个指标对图像质量的影响以及指标劣化产生原因和瓶少影响的办法。由于篇幅所限，定义和物理意义及测量方法省略，各项技术指标见有关国家标准。一、载噪比1、噪声对图像质量的影响噪声使电视屏幕上出现大量细小亮点，，犹如下雪开飘落的雪花一样；使图像结构粗糙，清晰度降低，对比度变差，层次减少。在彩色电视上表为大量醒目的亮点。2、产生的原因和瓶少的办法噪声产生的原因：前端接收信号场强较太弱，系统所用设备噪声系数过大事系统输出口电平过低。减少噪声影响的办法：当接收场强较弱时，就在接收天线下直接接低噪声天线放大器，放大后的信号再由电缆送出，这样可提高载噪比。有线电视系统线路设计合理，使用户端信号电平不至于过低，也能避免载噪比下降。二、载波复合三次差拍比1、对图像质量的影响复合三次差拍表现为在电视机屏幕上出现横向差拍噪波，这是一种水平波纹状的噪波干扰。当C/CTB=54dB时，在电视接收机屏幕上刚刚发现横向差拍噪波，最初为横向细小的水波纹状噪波，对比度较小，稍有察觉但不令人讨厌。当C/CTB=35dB时，横向差拍比噪波干扰严重、很讨厌，以时横向差拍噪波，为较粗横向水波纹，且对比度变大，使观看者很难接受。2、产生的原因和减少影响的办法载波复合三次差拍比较低的原因有两个：其中一为放大器本身非线性指标未达标；其二为放大器输出电平过高。在一定范围内，随着放大器输出电平的提高，载波复合三次差拍比按线性降低，欲达到一定载波复合三次差拍比，只能选选适当的输出电平。三、交扰调制比交扰调制是指两个电视频道或多个电视频道之间信号的相互串扰。1、对图像质量的影响在串扰信号不矢真，且与被串信号基本同步时，则在一个画面上将看到一个弱信号，如彩条、格子等；当两个信号不同步时，串入图像将产生漂动，其影响更大。当串入信号有矢真时，画面上会出现杂乱无章的麻点，或移动不规则的花纹。2、产生原因和减少影响的办法交扰调制产生的原因是有线电视系统中有非线性失真产生。减少交扰调制的办法：放大器应选择质量较好的，非线性矢真达标，且放大器输出电平不能过高；频道安排要适当，由于某些原因容易串扰的频道尽量不用。四、交流声调制交流声调制指在1KHz以内50Hz电源的交流声及其谐波的干扰。干扰现象为在图像上出现50周滚道。交流声调制要求不大于3%。1、对图像质量的影响交流声调制使电视机屏幕上出现上、下滚动的水平黑道或白道。再严重会影响同步，使图像垂直方向出现扭动。最严重会破坏同步，使图像画面混乱。2、产生原因：交流供电电压过低；直流稳压电源滤波不好；系统地线不好基接地电阻过大。减少办法：直流稳压电源要达标，电源波纺小，以减小50周交流分量；有线电视系统接地电阻要小；信号线（特别是视频信号线）不能与主电源供应线长距离并行在一起，以免50周交流声串进去。五、回波值传输介质不均匀时，信号会产生反射波，使图像左边出现重影。系统回波值要求不大于7%。1、对图像质量的影响回波的存在会在图像右边出现一个反射波的重影或幻像。当重影与正常信号延时不大时，两个图像接近重合，引起自然镶边现象，对图像质量的影响较小；当重影与正常信号延时较大时，幻影就很明显，使清晰度下降，严重影响图像质量。2、产生原因和减少影响的办法产生原因：电缆质量不好，反射损耗低或接壮举匹配不好都会产生回波。减少方法：选用合格的质量较好的电缆作传输线；传输电缆与放大器中间的接头（电缆头）质量要好，电缆接头应安装牢固以保证接触良好。六、微分增益微分增益应理解为微分增益矢真。微分增益矢真使图像在不同亮度处彩色饱和度发生变化。1、对图像质量的影响微分增益矢真使在不同亮度收饱和度不一样，如在电视画面上演员从暗处走到亮处，肤色和服饰的饱和度不一样。2、产生原因和减少影响的办法产生原因：产生微分增益矢真的设备是调制器。原因是调制特性曲线的非线性或视频放大器的非线性引起的矢真。减少影响的方法：采用合格的质量较好的调制器。七、微分相位微分相位应理解为微分相位矢真。微分相位矢真使图像在不同亮度处颜色发生变化。1、对图像质量的影响微分相位矢真使图像在不同亮度处颜色发生变化。例如一个演员由暗处走到亮处，红色服装会由暗红色变为绛紫色。2、产生原因和减少办法产生原因：产生微分相位的主要设备是调制器，其相位特性非线性引起相位矢真，其它设备对此影响很小，可以忽略不计。减少影响的办法：采用合格的质量较好的调制器。八、频道内频响频道内频响应为从图像载频到图像载频加6MHz范围内的射频的幅频特性，频道内频响应≤±2dB。1、对图像质量的影响幅频特性下降过多，使高频分量幅度变小，图像清晰度下降。而幅频特性提升过高，高频分量增加，使图像变得比较生硬（类似勾边电路产生的现象）。2、产生原因和减少影响的办法产生原因：调制器幅频特性欠佳。减少影响的办法：采用质量较好的调制器。九、色度/亮度时延差色度/亮度时延差使图像中色度信号与亮度信号不重合，产生彩色镶边。1、对图像质量的影响使图像在水平方向上产生彩色镶边，严重时使彩色和黑白轮廓分家，类似画报中出现套色不准的情形，使彩色清晰度下降。2、产生原因和减少影响的办法产生原因：主要是调制器中频滤波器做的不好，幅频特性下降过陡，使相位特性起伏较大。次要原因是频道处理器的中频滤波器做的不好。减少影响的办法：系统中选用合格的质量较好的调制器和频道处理器。