32页 4.4 同轴电缆传输网

《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院同轴电缆传输网络4.4.1传输网络的基本结构形式传输网络的基本结构形式主要有三种：即树枝形、星形和环形三种基本的网络拓扑结构各有特点，各有短长，也都拥有各自最为适合的应用领域和具体业务《有线电视技术》《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》传输网络的拓扑结构《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》传统的有线电视同轴电缆网几乎无一例外都采用树枝型结构，传统的电话网则都是星型网络（实际上是多级星形），而环形结构最早出现在计算机数据网络中，后来成为了光纤骨干传输网的主体传输网络结构形式（拓扑）的确定，一般来说取决于网络承载的业务类型和网络所采用的传输媒介现代的有线电视网络已经形成了环－星－树的混合网络结构,构成了HFC完整的网络体系《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》典型的树枝形同轴电缆传输网组成示意图4.4.2同轴电缆传输网络的基本组成《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院同轴电缆传输系统的基本组成干线的基本组成方框图《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》1.干线放大器的工作方式根据包括均衡器在内的干线放大器高低频道的输入电平和输出电平之间的关系，可把干线放大器的工作方式分成全倾斜，半倾斜和平坦输出三种.全倾斜方式的非线性失真指标最好，但载噪比指标最差；平坦输出方式的非线性失真指标最差，但载噪比指标最好。故一般倾向于采用半倾斜方式。4.4.3同轴电缆传输网络的工作状态《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院传输干线3种工作方式《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院放大器的三种工作方式①全倾斜输出方式：平进斜出使干线放大器的输入信号电平与频率无关（即输入信号是平坦的），输出信号电平补偿电缆的衰减变化值，即输出信号的正斜率（高低端输出电平差为正值）刚好补偿电缆所产生的负斜率（高低端输出电平差为负值）。有利于减小非线性失真，但输出信号的斜率不能太大，应小于10dB《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院放大器的三种工作方式②平坦输出方式：斜进平出使干线放大器的输出信号电平与频率无关（即输出信号是平坦的），放大器的增益补偿电缆的衰减变化值（即放大器所产生的正斜率刚好补偿电缆所产生的负斜率）。这种工作状态，高端信号的载噪比会较低，且易出现交调，故应避免采用这种方式。③半倾斜输出方式：斜进斜出介于上述两者之间的方式。在干放的输入端的信号中，低端的电平值略高于高端的电平值，而在输出端，高端的电平值略高于低端的电平值。《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》全倾斜输出方式全倾斜输出方式调整不难，需要的均衡量也较大，线路指标要求也高。《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》平坦输出方式平坦输出方式调整起来最简单，需要的均衡量较大，线路指标要求高。出《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》半倾斜输出方式半倾斜输出方式调整较为复杂，需要的均衡量较少，线路指标最好。《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院半倾斜输出方式①现在的放大器由于其工作的最高频率达750MHz甚至860MHz，所以无论是干线放大器、延长放大器，基本上都采用半倾斜输出方式。②这种放大器通常由两块以上的放大模块所组成，它内部设置了两个均衡器，一个是输入均衡器，它的作用是保证输入到第一块放大模块的信号是平坦的；一个是级间均衡器，它使输出信号产生所需要的斜率。③放大器工作方式的选择并非是随意的。例如放大器在设计时确定为平坦输出工作方式，如在实际应用中，该放大器不是置于平坦输出状态下工作，而是在半倾斜输出方式下工作，这样在调试时势必通过加大放大器输入端的均衡器的均衡量来达到半倾斜输出方式，这将会导致低端信号的C/N严重劣化。《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》（1）电长度的概念干线放大器是间隔配置在干线中的，它的增益G正好补偿了每个间距的电缆在最高工作频率上的衰耗LH（即G＝LH），因此，干线长度可以用串接放大器的增益之和来间接表征。这个增益和就是所谓的干线电长度，即：E=nG(dB).式中n为放大器的级联数;干线的实际长度与其电长度的关系为:D=E/lH(m)2.干线放大器的工作电平1()niiEGdB《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》电缆的电长度：用电缆在最高工作频率下的损耗分贝数来表示电缆的长度，我们称之为电缆的电长度。通常我们都是以所传送信号的最高工作频率时电缆的衰减量来设计线路的。因此引入一个称为电长度的概念。《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》电缆干线系统的范围(光节点以下）1、超干线：多个前端之间的连接馈线；或前端与第一个分配点之间的馈线；2、主干线：前端和多个分配点之间的馈线；或多个分配点之间的连接馈线；3、支干线：用户分配放大器之后到用户分支器之间的连接馈线4、“最长”的干线（进行指标设计计算）；从第一级干线放大器开始，经分配到支干线末端的放大器之间级联数最多的一条传输线。《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》（3）干线放大器的最小输出电平假定已知干线应该满足的载噪比指标为C/N2min，则：Si≥C/N2min＋F＋2.4＋10lgn（2）干线放大器的最大输出电平假定已知干线应该满足的载波组合三次差拍比指标为C/CTB2min，则：002min01(//)10lg2tSSCCTBCCTBn(424)《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》（4）V型曲线《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》V形曲线——放大器台数（n）与放大器增益的关系Gn《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院V字形曲线图的分析放大器极限增益：图中上下直线之差;随着台数n的增加，放大器的极限增益也将减少，即放大器的增益不能高于极限增益，否则将会不能满足指标的要求。对某一个n来讲就有一个极限增益与之对应，因此，正确选择放大器的增益是很重要的。同轴电缆干线放大器增益选取在22dB,以不超过27dB左右较为合适。《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院V字形曲线图分析结论1.凡是放大器电平处在V型曲线内可认为指标是符合要求。2.由噪声和失真要求可求出最大的串接级数。3.在串接级数n增大时，电平的动态范围越来越窄，要求越来越严。4.在电缆传输中存在一个最佳的增益。5.放大器串接级数越多，传输距离越远，但相应要求的输入电平越高，否则会造成噪声指标的下降。6.系统的工作余量取决于所希望的噪声余量和失真余量。《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》工作电平的取值与放大器的级联数n无关，它是由系统性能参数（载噪比指标、非线性失真指标、传输频带宽度）和放大器本身性能（噪声系数）所决定的。《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》设放大器的极限增益用Gm表示，则：Gm＝Somax－Simin＝S’omax－S’imi－20lgn此时由n台干放所组成的干线所允许的最大干线电长度为：Em=Gm·n=n(S’omax－S’imin)－20nlgn显然，由于不同的n对应的Gm不同，且n↑时,Gm↓，因而两者之间的乘积一定存在极值;（5）同轴电缆干线的最远传输距离《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》求极值，可得出：此时对应的极限增益为：我们称该增益为放大器的理论最佳增益0maxmin120ln1001010iSSn《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》综合技术质量指标、经济指标来进行全面考虑，放大器的工作增益应选择在G＝22dB左右，此时放大器的最大级联数为：干线的最长传输距离（电长度）：''0maxmin2010iSSGGn''0maxmin2010iSSGmGEGnG《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》设放大器的实际增益为G，则放大器的最佳工作电平应为：So最佳=（Somax＋Somin）/2=（Somax＋Simin＋G）/2此时对应的输入电平为：Si最佳＝So最佳－G（6）干线放大器最佳工作电平的确定《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》3干线放大器的控制方式同轴电缆网络的基本问题：实施两种补偿⑴静态补偿：补偿电缆对信号的衰减（放大器必须有增益使衰减的信号得以放大，提高其电平）补偿电缆引起的频率特性的倾斜（放大器中配置均衡器，对频响进行校正）⑵动态补偿：电缆的温度变化电缆的老化变化电缆的间隔误差《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》采用有温度补偿作用的放大器；采用又导频信号的自动控制放大器；采用温度系数较小的电缆或埋地式敷设；灵活配置各种类型的放大器；《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院放大器波动控制方式1.手动控制（MGC）：由手动控制增益及均衡所组成,控制单元可以是机械的也可以是电调的，这种控制方式的放大器多用在网路较短的网络上。2.自动增益控制（AGC）：将工作频带内,靠近中间点的频道载波作为参考导频，来控制放大器的增益，从而稳定放大器的输出电平。3.自动斜率控制（ASC）：将工作频带内,靠近低端的频道载波作为参考导频，来控制放大器的斜率。4.自动电平控制（ALC）：既有AGC功能又具有ASC功能。《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院ALC常采用两种方式①用检温器：如使用热敏电阻或热敏半导体等温感元件取出温度的变化量来控制放大器的斜率和增益。控制精度不高，但电路简单；②采用两个频率的导频信号，一个作AGC控制,而另一个作ASC控制。通常用低导频作ASC（可采用我国标准频道1或3的载频）；用高导频信号作AGC（可选标准频道42频的载频），这样使高端电平牢牢箝位个变，ASC以此作为参考电平通过其控制使低导频点与高导频点的相对电平保持在最佳值。精度很高，但电路较复杂。通常高档的放大器均用些方法。《有线电视技术》华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院《有线电视技术》